功能材料课程的教学改革与探索

代海洋，刘德伟，陈镇平

（郑州轻工业学院　物理与电子工程学院，郑州450002）

功能材料课程的教学改革与探索

代海洋，刘德伟，陈镇平

（郑州轻工业学院物理与电子工程学院，郑州450002）

结合功能材料课程的特点与定位，对教学过程进行了探索，并通过改革教学内容、备课方法、教学方式、教学手段和考核方式来提高该课程的教学质量和学生的综合能力。

功能材料；教学探索；教学质量

“功能材料是指具有优良的物理、化学和生物或其相互转化的功能，用于非承载目的的材料。”［1-2］功能材料是能源、信息、电子、航空航天和生物医药等高科技领域发展的基础，在未来社会经济发展中发挥着重要作用。

功能材料是我校材料物理专业的一门重要专业课，包括各类功能材料的成分与结构、合成与制备、性能与应用等内容，其特点是涉及范围广，内容抽象、综合性强。

通过功能材料的学习，学生需要掌握功能材料的基本概念、基本原理和发展趋势，并为今后的工作和学习打下基础。就目前而言，功能材料的教学还存在以下问题：一是许多作为支撑的基础内容学生还没有学到；二是课程内容多，教学时间短；三是理论教学与实践教学脱节；四是学生的学习兴趣不高。

为了提高功能材料的教学质量，我们对教学过程进行了探索，并通过改革教学内容、备课方法、教学方式、教学手段和考核方式来提高该课程的教学质量和学生的综合能力。

1　认识课程重要性提高学习积极性

近年来，功能材料已在冶金、机械、石油、化工和电子等领域得到了广泛的应用，并促进了高新技术的发展和新产业的形成。

在教学过程中，我们要及时向学生介绍功能材料的发展状况和功能材料在国民经济发展中的作用，还要将各类功能材料的最新研究成果及时补充到教学内容中，让学生了解功能材料最新的研究进展情况，激发学生的学习积极性，提高学生的学习兴趣。比如，在介绍铁电材料时，教师可以向学生介绍单相多铁材料的结构和特点，让他们知道：该材料作为铁电材料使用时，可以用来设计磁电变换转换器；该材料作为铁磁材料使用时，可以用来设计新型存储器。

2　改革教学内容

功能材料的内容多、信息量大，教学计划规定的课时却只有40节，因此，只有改革教学内容，才能满足学生在有限的时间内全面了解功能材料的需求。

根据我校材料物理专业的实际情况，我们对功能材料的教学内容进行了改革。改革后的教学内容包括功能材料概论、电性材料、电介质材料、磁性材料、光学材料、能源材料、功能陶瓷材料、功能复合材料、纳米功能材料和功能薄膜材料。其中，功能材料概论包括功能材料的特点、分类、现状、发展趋势和最新研究动态等内容。

改革后的教学内容既能满足学生学习的基本要求，又能保证在规定的时间内完成教学计划。

3　改革备课和教学方式

功能材料的发展非常迅速，一位教师很难及时、准确把握功能材料的最新发展情况，并把这些功能材料的相关资料和发展情况介绍给学生。在教学中，我们采取聘请专家介绍、教师共同备课和上课的方法，解决了这一难题。

在新学期开始上课之前，我们聘请从事功能材料研究的专家，向学生介绍自己的研究经历和取得的成果，介绍世界各国功能材料的研究进展情况。这种做法丰富了教学内容，提高了学生的学习积极性。

在备课过程中，我们通过集体备课确定教学内容。除了教学计划规定的内容，我们还把国内外最新的功能材料知识补充到教学内容中，以便及时准确地向学生介绍功能材料的最新研究成果。

在教学过程中，如果功能材料涉及的理论知识学生已经学过，我们就介绍这些材料的性能和制备，并组织学生分析和讨论这些材料微观结构与性能之间的联系，帮助他们掌握功能材料研究的方法，为今后深入研究功能材料打下基础；如果功能材料涉及的理论知识学生还没学到，我们就介绍这些功能材料的基础理论、性能和应用。

我们还通过教师轮流上课增加课堂教学的新鲜感，提高课堂教学的趣味性，以此提高学生学习功能材料的积极性。

4　改革教学手段与方法

4.1传统板书与多媒体相结合

板书是课堂教学的主要辅助手段，具有很大的灵活性，并能根据教学需要保留一定的时间，能长时间向学生传递教学信息，有利于学生学习相关的内容。但板书也存在如下缺点：书写时间长，传递信息少，教学效率低，影响教学的进度；无法生动和直观展示图片、图形，影响课堂教学效果。

多媒体具有生动直观，能重复播放、突出重点和难点、激发学生的兴趣、活跃课堂气氛等优点［3-4］，但多媒体教学也存在一些缺点：一是播放速度快，不利于学生理解和掌握所学内容；二是教学的互动性差，不利于师生交流。

功能材料涉及的内容多、范围广，理论比较抽象，还具有多样性和独特性等特点，因此，将多媒体与板书结合起来更有利于功能材料教学。

在实际教学过程中，如果介绍功能材料方面的重要理论和公式等内容，我们就采用板书教学。虽然板书书写花费时间较长，但它能留给学生一些时间理解和掌握所学内容。如果介绍功能材料的制备过程、应用领域和微观结构等内容，我们就采用多媒体教学。多媒体教学能增加课堂教学的信息量，提高教学效率。借助Flash动画和视频资料，教师能把教学难点和重点直观、生动地展示给学生。采用这种做法能吸引学生的注意力，增加课堂教学的趣味性。

由于不同的功能材料具有不同的特点，我们在教学中会采用不同的教学方法，这些方法包括探究式教学法、启发式教学法、案例式教学法、问题式教学法和讨论式教学法等。例如：在介绍光学材料时，采用探究式教学法；在介绍功能陶瓷材料时，采用启发式教学法；在介绍功能薄膜材料时，采用问题式和讨论式教学法；在介绍电性材料时，采用案例式教学法。

4.2理论教学与实践教学相结合

功能材料是理论性和实践性都很强的专业课，实践教学对培养和提高学生的观察能力、动手能力、科研能力、创新能力和应用能力起着重要作用。因此，在开展理论教学的同时，我们还加强了实践环节的教学，并将两者有机地结合起来［5］。

在实际教学中，我们通过以下几种方法实现了理论教学与实践教学的有机结合。

（1）组织学生到基础实验室、专业实验室、分析测试中心等相关实验室开展观摩教学，了解功能材料的制备过程，了解功能材料结构和性能的表征过程。

（2）邀请功能材料研究方面的教授或博士做专题讲座，让学生了解和认识他们正在研究的功能材料，以提高学生的学习兴趣，组织对功能材料感兴趣的学生参与他们的实验活动。

（3）安排一些设计性的功能材料实验，让学生自行设计实验方案，并在实验中发现和解决问题。

（4）指导学生开展课外创新活动，申报科技创新课题。

（5）组织学生到相关的功能材料企业参观，开展现场教学。

通过以上这些做法，学生增加了对功能材料的感性认识，了解了功能材料研究的发展动态，提高了学习和研究功能材料的兴趣，提高了分析和解决问题的能力。

5　改革课程考核方式

教学改革前，我们采用的考核方式有两种：一是闭卷考试，二是写一篇与课程有关的论文。从实际效果来看，单纯的闭卷考试很难客观评价学生学习效果，论文大多是由下载论文拼凑而成的，起不到培养学生能力和素质的作用。因此，有必要对这样的考核方式进行改革。

为了全面考核学生的学习效果，我们对考核方式进行了改革，将考核分为三个部分：第一部分考核学生的上课情况和实验准备情况，考核内容包括平时作业、课堂讨论和实验报告，成绩为学期总成绩的20%；第二部分考核学生的学习情况和基本素养，包括查阅和收集所需资料、描述功能材料的性能和结构、掌握功能材料制备方法，考核内容包括各种功能材料的基本概念、基础知识、基本原理和制备方法等，成绩为学期总成绩的60%；第三部分考核学生的动手能力，考核内容是组织学生设计和完成一个创新性的实验，成绩为学期总成绩的20%。

改革后的考核方式有助于全面考查学生的学习情况，激发学生的学习积极性，提高学生的综合素质和能力。

6　结束语

在功能材料的教学过程中，我们对该课程的教学内容、备课方法、教学方式、教学手段和考核方式进行了改革。通过教学改革，提高了学生的学习兴趣，提高了学生分析和解决问题的能力。但学生也反映了一些问题，这些问题包括教学内容与现实生活结合的内容太少，教学中缺少实物展示，设计性实验做得太少等。我们会在今后的教学过程中逐步改进，并把功能材料的教学改革继续深入下去。

［1］陈玉安，王必本，廖其龙.现代功能材料［M］.重庆：重庆大学出版社，2008：1-5.

［2］周馨我.功能材料学［M］.北京：北京理工大学出版社，2002：1-5.

［3］王俊，李鹏飞，苏娟，等.浅析多媒体在功能材料课程教学中的应用［J］.内蒙古农业大学学报（社会科学版），2013（15）:75-77.

［4］王琳，李成威，陈书文，等.功能材料概论课程教学改革［J］.中国冶金教育，2015（2）：23-25.

［5］张全争，赵娣芳.纳米材料学的教学优化与改革［J］.广东化工，2014（24）：141-142.

【责任编辑王云鹏】

Teaching Reform and Exploration of Functional Materials Course

DAI Haiyang，LIU Dewei，CHEN Zhenping
（School of Physics and Electronic Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China）

Combined with the characteristics and positioning of functional materials curriculum，teaching process was explored.The teaching quality of this course and students'comprehensive ability were improved by reforming teaching content，preparation method，teaching methods，and assessment methods.

functional materials；teaching exploration；teaching quality

G642

A

2095-7726（2016）03-0067-03

2015-08-27

国家自然科学基金项目（11305142）；郑州轻工业学院2013年研究生教育教学改革项目

代海洋（1982-），男，河南睢县人，副教授，博士，研究方向：功能材料及改性技术。