基于产教融合思维的功能材料课程改革研究

魏通 杜明润 武丽伟 孔伟

［摘           要］  针对当前高校学习者学习中普遍存在的一些共性问题，以及材料类专业学生所涉及的一些具体问题，以功能材料课程为例，提出了基于产教融合思维的课程改革研究，从六个层面将产业与课程教学相融合，提升学习者对产业的认知与理解，使学习者提前树立产业思维，并提出了课程教学中将产业有效融入的途径。培养具有产业思维的高校毕业生，符合面向国家重要需求、面向经济主战场的育人理念。这种改革在一定程度上增强了学习者的成就感，是一种有利于人才培养质量提升的探索。

［关    键   词］  功能材料；产教融合；混合式教学；翻转课堂

［中图分类号］  G642                   ［文献标志码］  A                   ［文章编号］  2096-0603（2023）16-0０61-04

材料是现代产业实现高质量发展的基础与先导。新材料产业作为中国七大战略性新兴产业和“中国制造2025”重点发展的十大领域之一，是最具发展潜力的高新技术产业之一，也是我国成为制造业强国的重要抓手。“十四五”时期，我国将加快推动新材料产业高质量发展，实现产业布局优化、结构合理，技术工艺达到国际先进水平，并与其他战略性新兴产业融合发展，着力提高产业效益，使我国逐步迈向新材料强国。在我国从制造业大国迈向制造业强国的过程中，新材料对于培育和发展战略性新兴产业发挥着重要的支撑作用[1]。然而，材料相关专业高技术创新型人才的缺失，严重制约了产业的发展。高校材料类专业毕业生是未来材料领域的建设者，具备材料背景的高素质人才资源是推动我国材料相关产业创新发展的根本动力。

功能材料是材料学科中一个重要的主干学科，功能材料课程在培养复合型高素质人才的知识结构中发挥着先导性与根基性作用，对现代高科技人才科学思维构建、社会责任与创新能力培养起着重要作用[2]。与材料类专业其他课程相比，功能材料课程具有很强的应用背景与产业属性，不同类型的功能材料会有对应的产业领域，是构成国民经济健康发展的不同分支。然而，新时代背景下，材料相关专业的高校毕业生在与社会接轨方面还存在各种不适性，是目前教育界与产业界关心的重要问题之一。 满足产业发展的人才需要，更好地完成时代赋予的高质量工程人才教育和培养使命，是高等工程教育改革的重要课题。与德国“双元制”教育模式[3]、英国现代学徒制模式[4]等不同，本文重点关注在课程中引入产教融合思维，提升学生对产业的理解，从而为校企合作提供必要的前置基础。

课程是学生整个专业培养体系中的个体细胞，很多细胞的共同作用最终勾画出各高校学习者最终的知识、能力、精神状态。通过调研发现，目前很多高校的学习者在课程学习中还存在较多普遍性问题。

一、共性问题分析

第一，从数学、物理、化学以及一些专业基础课开始，学习者就反映课程难学，内容枯燥、理论性太强，容易遗忘。久而久之，课程学习往往演变为刷题，学习者学习演变为应试求取高分。究其原因之一是课程教学较少从学生的角度考虑、设计，较少介绍课程内容的社会属性以及在产业实践中的应用，没有发挥连接大学与社会、课程与产业的功能，从而导致很多学习者在学习过程中产生所学何用、越学越迷茫的尴尬局面。

第二，当前高校学习者学习动机呈现两种趋势，一种是毕业后准备参加工作的学习者，他们更加偏向于通过课程考试拿到课程学分，获得好的课程绩点，毕业时能找到一份满意的工作。另一种是进一步进行学业深造的学习者，这部分学生更加注重课程内容的记忆与理解，特别关注与研究生考试有关的知识点，对于与考研无关的内容，很少关注。两类学习者都存在急功近利的情况，往往将课外知识延伸、拓展、思考等相关内容视为浪费时间。究其原因，学习者短视思维严重，没有意识到通过课程学习进行个人能力针对性锻炼的重要性。

第三，目前课程评价的主要形式为考试，通过试卷用分数评价学生的整体学习情况。实际上，这种评价方式存在一些问题，通过单一试卷，对一些与课程自身特点关系比较密切的素养培养往往不能有效反映。而且，单一的应试模式在一定程度上容易造成学生的被动应试惯性，不利于学生创新思维的养成，不能充分调动学生自主学习的活性，助长了期末大部分学生突击准备考试的风气。

在课程教学过程中，融入能力培养要素，调动学习者潜能，注重能力养成训练，这些虽然不能完全用试卷衡量，但却是不可或缺的人才培养标配因素。例如发挥学习者主动性使其了解课程相关内容的产业属性，包括产业源头、发展、现状、走向等，使其独立思考逐步形成个人见解，这是高校学习者未来进入社会、投入相关产业建设不可缺少的重要因素，也是高校培养心怀国之大者、把握大势、敢于担当、善于作为高素质人才的重要环节。

二、材料课程问题分析

材料学科是一门应用性、产业性较强的学科，专业课程体系通常由专业基础课与专业课组成。基础课偏重理论教学、理论理解、推导过程、建模等；专业课则更加关注实际材料，与社会、产业的连接更加密切。但是，通过与学生座谈、个别访谈等调查表明，目前很多材料类专业课并未起到产业与教学有机结合应该发挥的作用，学生对象牙塔之外的社会与产业知之甚少，人才培养没有达到预期效果。

主要表现在以下几个方面：

1.专业课授课内容相对陈旧，未能根据产业发展需求选取针对性教学内容，导致课程教学与社会需求的匹配度低，培養的人才不能有效融入产业发展。

2.专业课授课方式老旧，未能有效调动学生学习的积极性，没有发挥学生自主学习的能力，能力培养过程欠缺，“填鸭式”教学方式较为常见。

3.教学中对于产业发展前沿较少涉及，没有充分利用各种数字化资源丰富课程内容，无针对性产业内容外延课程知识体系。

4.专业课教师对社会、产业、企业发展方向、产品不了解或者了解很少，缺乏相关知识积累，不能有效满足学习者学习需求。

三、课程质量提升思路

功能材料作为一门专业核心课程，所涉及的材料种类较多，在各行各业中的应用也较为广泛，具备天生的产业属性。课程组按照本专业人才培养思路，以学生为中心，依托SPOC智慧集约化网络平台，通过线上线下混合式教学构建课堂的双向性、自主性，基于OBE理念，持续改进。通过课程设计将产业发展融入课程教学，凸显产教融合特色，提高人才培养质量，体现基础性、传承性、前沿性和创新性，是面向国家重要需求培养创新人才的可选途径之一[5]。为此，课程通过以下几个层面将产业与教学相融合，使学习者逐步转变学生思维，较早了解社会与产业，关注产业发展与社会需求，提升学习者的学习目标感与社会适应性，重点塑造学生笃学精博的科学素养，为后续学习奠定坚实基础，为我校实现高质量复合型行业人才输出提供支撑。

（一）融产业产品于课程内容学习

功能材料课程内容与产业密切结合，按照从基础理论到典型材料再到产业应用的一体化模式，注重知识理论与产业的融合，缩小高校学习者与社会的鸿沟，增强竞争力，为走向实际工作岗位奠定基础。例如，现代生活电子设备无处不在，手机、电脑、平板等为人类生产生活提供了很多便利。以手机为例，现在智能手机可以实现电话、语音、蓝牙、视频、音乐等各种功能，这些功能的背后是硬件的支撑。电子元器件是构成手机最基础的部件，不管多么复杂的电子系统，实际上都是由一个个电子元器件组合而成。在电介质陶瓷材料部分的教学中，课程组会结合这些电子产品的制备、性能、可靠性等进行互动学习，从而增强学生课程所学与产业产品的密切关联性。

（二）融产业关键问题于课程学习

高校毕业生是未来各产业的建设者，在课程学习过程中通过课程设计，介绍不同材料相关产业未来发展需要面对的一些关键问题，给学习者较早埋入解决问题的种子，并指出努力方向，提前使学习者参与到产业关键问题的解决队伍中来，可以为学习者的毕业设计选题和未来工作提供更多的自主决策支撑。例如对于片式多层陶瓷电容器（MLCC）产业，在教学中就可指出高质量MLCC的制备还需进一步研究，并介绍与MLCC相关的需要解决的三个关键问题。一是电介质陶瓷粉制备技术。目前，MLCC的主要原料是钛酸钡、氧化钛、钛酸镁等，陶瓷粉的纯度、粒径、粒度和形貌等因素对于MLCC性能有重要影响，高纯、超细MLCC用陶瓷粉体的合成是该产业发展需要面对的问题。二是介质薄层化技术。提升电容量是MLCC替代其他类型电容器的有效途径，在一定的体积上如何制造更大电容量的MLCC一直是该领域的重要研发课题，而介质薄层化是提高电容量的有效途径，但是如何实现也是产业需要解决的重要问题。三是陶瓷粉体与金属电极共烧技术。不同收缩率的陶瓷介质和内电极金属如何在高温烧制环节中不分层、不开裂也是MLCC需要关注的问题。

（三）融产业发展方向于课程学习

使学生掌握当下产业发展的重要方向，对于所学课程内容的应用形成一个整体思想认识。对于MLCC而言，随着科技的快速发展，人类所使用的电子产品体积越来越小，功能越来越丰富，成本越来越低，MLCC技术发展可以看作当代电子产品飞速发展的一个缩影，其技术发展趋势呈现微型化、大容量化、低成本化、宽温与高频化、绿色环保化等特点。只有准确把握产业未来发展方向才能更好地针对性设计、研发新材料，才能使学习者形成全局性思维，将来无论是科研深造还是就业都能有一个基本的方向指引，同时，将课程内容与国家发展所需相结合。习近平总书记在党的二十大报告中指出，“着力提升产业链供应链韧性和安全水平”。作为电子元器件领域的短板，陶瓷电容器行业还需要更多的人才与技术支撑，该领域的健康發展也是实现我国电子领域自立自强的重要支撑。

（四）融产业市场于课程学习

通过参加产业会议、研究产业发展报告、关注协会最新咨询与产业相关机构发布的统计数据等途径，在课程中引入产业市场模块，给学习者了解课程内容提供额外的维度，将学习内容对标经济市场，有助于学习者对课程内容构建更加丰富的自主理解与认知。在MLCC部分会引用中国电子元件行业协会发布的数据。从全球MLCC 市场来看，2018 年全球 MLCC 市场规模约为 157.50 亿美元，到 2023 年预计将达 181.90 亿美元，并给出未来几年全球MLCC 市场规模发展趋势及预测。另外，对于国内MLCC市场也会单独介绍，例如2018年我国 MLCC 行业市场规模约为 434.20 亿元，到 2023 年预计将达 533.50 亿元。我国 MLCC 产业前景广阔，规模将不断扩大。材料相关市场的认知，能给未来想从事相关产业的学习者一个直观、量化的整体认知。

（五）融产业发展于课程学习

在课程学习中，与材料相关产业的发展历史与当前水平也需要学习者掌握，从而更好地对国内外相关产业形成整体化的国际视野，了解相关产业发展的核心，这对于学习者自主学习会有一定的促进作用。在功能材料课程中，对于MLCC产业的发展，会介绍国外部分国家或地区产业的发展水平、产业规模、优势产品、性能特点、产业竞争力等。同时，对于国内相关产业也会重点介绍。例如对于国内MLCC产业，使学习者了解其在不同历史时期的发展状况，并纵向了解行业不断提升的历史过程，明确国内企业现在所处的发展水平、产业规模、现存问题与需要努力的发展方向等。对于MLCC领域，本土产品多数局限于中低端消费类电子设备，企业的技术与产业化水平相对较低，在高端市场（通信设备、汽车、工业设备、医疗电子等）的占有率处于弱势。尽管近年来国内在MLCC领域投资很大，但市场环境波动，投资收益难以保障，并且该领域还有很多高端材料与装备严重依赖进口。超微型MLCC、高容MLCC、车规级MLCC、片式微波单层瓷介电容器等高端电子器件的产业化进展无法充分满足本土市场的需求。另外，对于传统的圆片陶瓷电容器，虽然生产企业数量较多，但是这些企业存在规模偏小、技术发展较慢、行业内卷严重等问题。整体而言，国内电子元器件企业与国际上优秀的企业相比，在产销规模方面仍存在很大差距。

（六）融产业相关企业于课程学习

通过课程学习使学习者掌握产业链，明确上游、中游、下游产业相关代表性企业，为学习者实践实习与未来工作提供可选的一些企事业单位，增加所学内容的产业属性，提高学习的目标感。在微波介质陶瓷教学部分会结合产业链指出上游为微波介质陶瓷粉体、有色金属及化工原料和生产设备供应商。上游领域代表性的公司有日本村田、京瓷，以及我国的山东国瓷、风华高科等。中游为微波介质陶瓷及器件生产厂商，典型产品有滤波器、谐振器、介质天线、介质波导、集成电路基片等，代表性企业有佳利电子、国华新材料等企业。下游为通信设备生产企业和微波通信消费类电子产品生产企业，典型产品有微波导航设备、蓝牙设备、智能手机、车载电话等，代表性企业有华为、中兴、三星、爱立信等。

四、教学方法及模式设计

（一）混合式教学模式

采用“线上+线下”混合式教学模式，以教师为主导，学生为主体，发挥传统课堂教学与线上学习的优势，从而获得更好的教学效果，提升人才培养质量。在产业融入课程内容的过程中，通过录制视频，制作线上资源进行相关产业介绍，不受时间和空间的局限，方便学习者了解产业发展，激发兴趣，开阔视野。线下课堂讲授尽量精讲，并有机融入产业发展前沿，注重引导性、启发性，增强课程的高阶性与创新性，提高挑战度。

（二）产教融合思维全覆盖

根据OBE理念，教学过程分为课前、课中、课后三个阶段，在产教融合背景下构建线上学习和线下教学环节有机融合一体化的教学模式。课前环节：教师进行学情分析，开展针对性的教学設计，制作并上传与产业相关的教学资源，发布课前任务。学生按照个人情况进行个性化学习，与教师基于线上交流，完成课前任务，并进行阅读探究。平台记录学生课前预习阶段的行为、结果、反馈等数据资料，教师后台进行分析，从而为课中阶段开展做好准备。课中环节：教师结合平台教学工具与线下多媒体进行教学内容导入，聚焦重难点讲解，提出问题并开展课堂互动交流活动。学生基于课前阶段学习进行展示分享、完成较深入的知识学习，参与课堂讨论与问答检测等活动。课后环节：教师根据课前和课中两个阶段教学情况提出探究任务、上传教学资源、发布课后任务与拓展资源、对学生作业批改点评、开展课后辅导掌握学生整体的学习情况。学生课后根据学习情况进一步查看课程内容，完成课后作业并进行课后拓展学习，可在平台提交学习情况反馈，以帮助教师对课程进行持续改进。教师根据产教融合背景下的学情反馈撰写教学反思，不断提升教学质量。

（三）翻转课堂

本课程翻转课堂模式是针对高阶目标的培养而设置的，课程教学中会设置学习小组，提前设计一些交流的专题，通过小组交流汇报模式进行。在汇报专题中，融入产业专题，学习小组通过课前视频学习、调研产业资料，形成产业理解，进行调研结论分享。分享完设定提问环节，学生与教师可以针对分享内容，向小组内任一位学生进行提问，检测小组对于汇报内容的整体掌握情况，最后教师进行点评。学习小组的汇报效果，计入小组内每位学生的课程最终考核结果，促使学习小组中的每一位学习者积极团结协作、沟通交流。

（四）融入教材

从已有的功能材料相关教材来看，各出版社出版的教材编写内容各有取舍，具有明显的学校归属特征，和我校材料类专业学生的培养需求匹配性差。另外，现有教材在内容编写方面虽有积累，但在理念建设、产教融合切入等方面相对滞后，亟需改善。因此，为更好地支撑民航领域安全发展，满足民航领域材料类专业高水平复合型人才培养需求，经过多年的教学实践，课程组在之前功能材料讲义的基础上编写了功能材料课程教材，在教材中针对性地融入产业元素，以更加有效地支撑人才培养。

（五）调研报告

在本课程教学中，需要学习者针对某种材料相关产业进行调研，通过确定调研目的，拟定研究对象，确定收集数据范围，处理并呈现数据，展示数据规律等环节完成调研报告。通过撰写调研报告，学生可自主查询产业企事业单位发布的研究进展、年报，也可以查阅学术期刊资源，对产业形成较为充分的理解。在这个过程中，师生应加强互动，教师要多花时间进行指导，积极发挥协调、引领与唤醒学习者潜力的作用。

（六）增加融合模式的考核要素

按照OBE理念改革考核方式，通过线上+线下多种方式考核，在产教融合模式背景下，增加课程挑战性，充分发挥学生的主体作用，使学生平时就真正参与到课程学习中，熟悉产业，增加认知，缩小大学与社会之间的鸿沟。同时，加强师生互动因子，做到学生有所学、教师有所教，促进学生学习以达成教学目标。以功能材料课程为例，考核采用平时考核、期中测试与期末考试按照一定比例相结合的方法进行，有效加入产教融合元素。

五、结语

鉴于功能材料在国家新材料相关产业中所发挥的关键作用，为了适应高等教育全面育人的时代使命，进一步打造课程特色，本课程在充分调研与学情分析的基础上，将产业融入教学活动中，进行了扎实探索，丰富了学生对产业的认知，得到了学生的普遍认可，取得了较好的教学效果，更好地支持了材料类专业学生的培养目标。

参考文献：

［1］曾昆，李晓芃，沈紫云，等．我国新材料产业集群发展战略研究［J］．中国科学院院刊，2022（37）：343-351.

［2］魏通，李泽朋，杨芳．功能材料课程教学改革的探索与实践［J］．新课程研究，2020（27）：24-25.

［3］吴春花，陶文彬．德国“双元制”及对职业院校人才培养的借鉴［J］．中国高等教育，2022（23）：63-64．

［4］韩小燕．英国现代学徒制建构的关键：企业的有效参与［J］．教育理论与实践，2022（42）：23-27．

［5］吴岩.建设中国“金课”［J］．中国大学教学，2018（12）：4-9.

◎编辑 尹 军