先进功能材料课程教学改革探索

导语：先进功能材料课程教学改革探索一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要:新工科建设是目前各高校学科建设的重点，要求能够通过新教学模式、新教学体系、新培养方案等系统性探索和建设，真正达到为国家现代化建设和发展培养具有创新实践能力、高素质复合、可持续型专业人才。本文以青海大学《先进功能材料》课程为例，探讨了该课程为满足新工科建设所做的教学改革探索。

关键词:新工科;教学模式;多元化考核

自2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，各高校为契合新工科培养未来多元化、创新型卓越工程人才的目标，制定和修改相关措施和培养方案，切实助力中国高等教育的发展。新工科建设的关键任务就是创新教学方式与技术，重塑人才培养质量关;2018年，陈宝生部长提出“以本为本，四个回归”的教育理念，明确指出加快建设高水平本科教育，全面提高人才培养能力，要把本科教育放到人才培养的核心地位，基础地位;2020年青海省委、省政府印发《青海省加快推进教育现代化三年行动指南(2020-2022年)》，坚持扎根青海大地办教育，为青海省高等教育现代化建设指明方向;这些文件都为新工科的建设提供详实的理论指导。新工科建设着重在“新”，要运用新机制、新模式、新手段激发教育活力，全面提高学生培养质量，造就民族复兴的时代接班人。本文以《先进功能材料》课程为例，探讨了新工科建设背景下课程教学模式和教学方法改革和建设的举措。

一、改革的必要性

《先进功能材料》课程是材料科学与工程专业大三的一门专业选修课，其教学目的是通过对典型功能材料如储氢材料、形状记忆合计、梯度功能材料、超导材料等课程内容讲解，让学生掌握功能材料的工作原理和应用前景，是对前期所学材料基础课程如《材料科学基础》《无机材料物理性能》《固体物理》等先修课程的综合应用，拓展学生对功能材料的认识，为以后工作、学习及毕业论文提供必要的知识和方法;此外，随着青海省“一优两高”战略的提出，以新材料、新技术为突破口，加快产业转型升级，促进地区经济发展是必由之路，而青海省以能源产业、盐湖化工作为未来主要的发展方向，这些都与功能材料密切相关。随着新材料、新技术的发展，多学科交叉融合的知识体系已经成为功能材料主要特征，这对学生知识体系储备也提出了更高的要求，要求能够运用所学的知识积极参与国家大众创新、万众创业的活动中，因此通过《先进功能材料》课程学习，结合青海省产业发展布局，能够为培养符合地区经济发展的人才提供理论基础。然而目前开设的《先进功能材料》课程在教学方法、教学理念上还存在一定的问题，不能满足新时代教育和新工科建设对于人才培养的要求，主要表现在以下方面:(一)教学模式略显单调。目前《先进功能材料》课程和其他大部分课程一样，主要采用教师讲述与多媒体配合教学的方式，但多媒体教学融入深度不够，没有充分发挥线上、线下教学的优势。在授课过程中，学生没有充分参与到课堂教学活动中来，对于知识体系掌握不是很好。如何通过新教学模式改革，激发学生学习兴趣，是提高教学效果的必由之路。(二)课程评价机制单一。《先进功能材料》课程的考核主要是平时成绩和期末考试成绩，考核主要以知识记忆为主，考核方式单一，无法真正理解学生对《先进功能材料》课程知识的掌握程度，而且整个评价机制过程没有过程考核评价，导致学生在学习过程中，以应付理论考试为主，不满足新工科对于具有创新型、复合型人才的培养要求。(三)课程思政融合不足。新工科建设的内涵是立德树人，要通过春风化雨、润物无声的方式将历史唯物主义、马克思主义认识论和社会主义核心价值观融入到学生到思想中，引导大学生树立正确的时代责任和历史使命。然而在本门授课过程中，过多注重于教学内容的讲述，缺乏思政案例的融入，特别是能够引起学生共鸣的有效思政案例。

二、课程教学改革的初步探索

(一)新教学模式。传统教学方法的主体是教师，根据教学大纲的要求，按部就班给学生讲解专业知识，其弊端就是学生参与度不够，难以有效激发学生的学习兴趣，而以问题为导向的教学模式联合案例教学法(PBL、CBL)就能够很好地解决传统教学法的弊端，增加学生在课堂上的参与度。近年来，随着新工科建设的持续推进，PBL和CBL在教学过程中取得了较为理想的应用效果。因此在《先进功能材料》课程教学过程中，我们也采用了PBL和CBL的教学模式。为此，通过对教学大纲的重新修订，增加一定学时的讨论课，选择学生比较感兴趣的几种功能材料进行分组学习讨论。选取锂离子电池、超疏水材料、自愈合材料等典型功能材料的应用案例，4—5人为一个自学小组，依据教学大纲内容，给学生提前预留相关的问题，比如锂电池的工作原理、测试方法、目前研究热点、固态电解质等等问题，让学生根据问题有针对性的进行相关文献阅读。为了避免学生仅仅阅读中文文献而不看英文文献的现象，教师会推荐一篇相关功能材料的英文SCI，要求学生课后阅读SCI文献，能够了解SCI文章中的主要内容，包括此文章的创新性、材料的制备方法、表征手段和测试结果。通过文献调研和SCI阅读进行PPT的制作和课堂讲解。一方面，学生通过在课前文献调研，提高了查阅文献的能力，并能够提前对相关功能材料的发展、原理和应用有初步了解;另一方面，英文SCI的阅读，能够直观了解到具体材料的合成、制备、表征及应用过程，把材料专业相关知识进行综合应用，以达到真正理解和掌握功能材料学科知识的目的。此外，为使学生充分利用碎片化时间自由学习，我们也正在积极应用网络教学平台，利用在线平台完成课程预习、在线测试、答疑讨论等，充分建立线上、线下教学模式。(二)思政教育的积极融合。当前大学生思想活跃有主见，但普遍心智尚未完全成熟，容易情绪化，随着互联网的规模化应用，各种不同的思想在网络上传播，而大学生又缺乏有效的辨别手段，容易被一些不良思想受到影响。特别是对青海大学的学生，青海大学少数民族学生较多，部分同学具有宗教信仰，虽然学生具有宗教信仰的自由，但是必须以爱国主义为根本准则，必须学习新时代中国特色社会主义思想。因此在授课过程中，要积极融合思政教育，让学生增加爱国情怀与民族自豪感。《先进功能材料》中蕴含了大量的爱国主义素材，例如以热播的《大国重器》纪录片为例，主要讲述了我国在相关技术领域取得的重大突破和重大成就，由此引入到在这些大国重器中所用到具体的功能材料。另外在讲授每一节具体功能材料课程中，要积极引导学生了解我国科学家在这个领域取得的成就，学习榜样的作用。除此之外，虽然目前有些功能材料发展较为缓慢，在民用领域没有利用起来，但是要看到功能材料的发展前景，这就包含了辩证唯物主义的思想;在制备过程中众多影响因素都会对功能材料的性能产生影响，要学生们通过科学分析计算，了解主要影响因素，这就包含量主要矛盾和次要矛盾的思想。通过多样形式思政教育融合，为国家现代化建设培养“又红又专”的建设者和接班人，也能够把学生们的思想统一起来，为青海省的稳定和发展提供支撑。(三)多元化考核评价。为了避免传统考核方式出现的应付期末考试而突击学习，没有真正掌握知识的现象，有必要增加多元化考核评价，降低期末考试在整个考核评价机制中所占的比例。通过设置和增大课堂互动、临时小测试、小组讨论的分值比例，切实提高学生在课堂生的参与度和对知识掌握程度，目前《先进功能材料》课程主要通过以下途径进行多元化考核:1．课堂互动课堂互动是检测教学效果或质量的直观手段，良好的课堂互动能够让学生主动参与到课程中来，反过来也能够增加教师讲解授课的热情，课堂互动也成为教学督导对教师授课效果的重要评价指标之一。传统通过问答形式显然不利用调动学生学习兴趣和了解学生对知识的掌握程度，而借助于“雨课堂”的现场测试是一个很好的手段，在相关知识体系讲授完成后，可以通过“雨课堂”及时相关测试题，每个学生通过手机进行作答，以及时了解学生是否真正掌握相关学科知识。另一个途径就是通过多名学生对同一个问题进行探讨式问答，特别是课前预留的思考题，通过探讨式回答能够看出学生在课后是否认真完成文献阅读。当然，对于在课堂上表现好的同学，都应该增加一定的平时成绩，虽然这部分的操作略微带有一定的教师主观性，但确实能够引导学生积极参与课堂教学活动中来。2．小组讨论小组讨论是教学模式改革中增加讨论课的具体操作，以讨论课小组PPT的制作效果和讲课质量作为参考，教师给小组每名主讲同学进行赋分，而主讲同学可以给小组其他同学赋分，赋分的依据是其对PPT制备和文献调研所做的贡献。为了拓展学生知识面，通常一个题目是由两组同学分别完成，而讲完的一组需要接受第二组同学的提问，两组相互交替进行，一方面能够弥补单一组讲解内容调阅不够充分的问题，另一方面相互提问也能够了解本小组在课后有没有投入时间和精力进行文献调研和阅读。这种讨论课需要学生在课后付出一定的努力，也对学生的自觉性和主动性提出要求。通过实践确实能够发现，在每节讨论课下课之后和老师交流的学生增多，这也能够说明学生在调研过程中，确实进行思考，能够达到培养效果，满足新工科建设的要求。3．临时小测试在之前授课过程中发现部分同学在听课的过程中没有做笔记的习惯，而不做笔记的同学期末考试的成绩往往不理想，其根本原因在于课程内容较多，如果课堂上不做记录，考试复习就不知道复习的方向，抓不住课程重难点。为了解决这个问题，除了要严格要求学生在上课时做笔记，而且课程结束后笔记也作为考评的一部分。除此之外，在每一次讲课之前利用5—10分钟做一次随机课堂小测试，测试的内容是上一次课讲授的内容，测试目的一方面是了解学生对之前知识的掌握程度，另一方面，临时小测试能够让学生思想瞬间紧张起来，认真对待上课，最后课堂小测试也间接起到考勤的作用，避免课堂点名浪费时间的问题。(四)积极引导参与创新实践《先进功能材料》。涵盖的知识面比较广，通过课堂知识的学习和掌握，学生能够利用所学知识，积极参与到教师的课题中，把所学的知识应用到具体的实验过程中，同时在实验过程发现的现象反过来促进学生对所学知识的消化吸收。随着国家大众创新、万众创业战略的提出，积极引导学生把所学知识应用起来显得尤为重要。创新实践满足培养应用型人才对知识和动手能力的要求，符合新工科教育改革的内涵要求。另外，也要求学生积极参加“挑战杯”“创青春”等各种各样的比赛中去，提倡学以致用。当然创新实践的评价暂时不能够在当下体现效果，但是这和思政教育一样，需要一定的时间才能慢慢显示出来，特别是积极参与创新实践的同学在以后研究生复试中或自主开展创业活动中具有一定的帮助作用，这也是新工科建设对于教学的具体要求，能够为未来新兴产业和新经济需要的工程实践能力强、创新能力强的高素质复合型“新工科”人才起到引领作用。

三、结语

面对新工科背景下对《先进功能材料》课程的教学，必须从教学模式、思政融合、创新实践、考核评价等方面进行改革，以支撑和带动青海省地方经济发展为目标，以立德树人为引领，以提高教学质量，增强学生的实践创新能力为改革的出发点和核心点，履行好高等教育的根本任务。

参考文献:

［1］张硕，贾卓男．新工科背景下应用型高校人才培养的改革与探索［J］．科技风，2018，20:039．

［2］蒋学华，陈佩江．地方高校面向“新工科”建设人才培养模式探讨［J］．临沂大学学报，2018，40:108-117．

［3］孟丽菊，赵琦．新工科建设的理念导向与地方工科院校的行动选择［J］．航海教育研究，2019，2:44-49．

［4］邱汉．基于建设高水平大学的新工科专业教育与创新创业教育融合研究述评［J］．创新创业理论研究与实践，2019，15:1-3．

［5］田琼，周基．新工科背景下《土木工程施工组织与管理》课程教学改革研究［J］．科技风，2020，18:059．

［6］徐芹芹，谢海波，朱安泰，等．新工科背景下《新能源技术与应用(双语)课程教学改革实践与创新》［J］．广东化工，2020，47:236-237．

作者:望红玉 王自洁 单位:青海大学机械工程学院