功能材料课程建设的研究与实践

闫尔云，曹明路，李玉峰，樊琳琳，由园，梁法库



功能材料课程建设的研究与实践

闫尔云1，曹明路2，李玉峰1，樊琳琳1，由园1，梁法库3

（齐齐哈尔大学1. 材料科学与工程学院，2. 化学与化学工程学院，3. 理学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

分析了功能材料课程在现代教学中的重要地位，结合时代的发展需要以及课程建设的必要性和迫切性展开论述．为了培养学生的实践动手能力以及创新意识，在教学中从教学内容、教学方法和考核方式等方面进行课程建设，并通过近2年的实践取得了良好教学效果．

功能材料；课程建设；实践能力；创新意识

功能材料（functional materials）的概念是美国科学家Morton J A于1965年首次提出来的[1-2]．近年来，功能材料迅速发展，已有几十大类，10万多种，且每年都有大量新品种问世．我国也十分重视功能材料的研究[3]，在半导体、介电、压电、信息传输、信息储存和处理、光纤、光色、形状记忆合金、超导、电磁及生物医学等材料的研究和开发方面都取得了很大进步．因此，在当今高校材料学专业上，功能材料这门课程显得尤为重要．通过功能材料课程的学习，学生可以进一步了解各种功能材料的制备、性能及应用，从而进一步深化材料专业的知识体系，并在实际应用中能够解决各种相关问题，胜任与功能材料相关的工作．自2010年以来，齐齐哈尔大学材料化学专业开设功能材料的相关课程，共32学时，旨在提高我校材料化学专业学生的认知水平和创新能力．本文结合教学实际，从课程建设的迫切性，教学内容的建设，教学方法的建设及考核方式的建设等方面进行了深入的研究与实践，并取得了良好的教学效果．

1功能材料课程建设的迫切性

满足社会的发展需求是讲授本课程的主要目的．因此，功能材料课程建设改革是必要而迫切的．随着科学技术的飞速发展，社会对于功能材料的需求日益增加，许多新的功能材料已经批量生产，得到应用，并在不同程度上推动了各种现代技术的进一步发展．功能材料学科是一门新兴的综合学科，它与许多学科相互交叉，涉及的领域较为广泛，已经成为材料学科中一个重要的、活跃的分支学科．

功能材料课程是材料化学专业本科生的专业限选课，涉及物理功能材料的组成、结构、性能、应用和发展方向，是一门理论与应用相结合的重要课程．对于已经接触过“四大”化学、高分子化学、高分子物理以及材料类相关课程的本科生来说，学习本门课程并不是十分吃力．但如何调动学生学习的主动性和积极性，培养学生扎实掌握功能材料的相关知识，掌握功能材料的研究和应用，培养学生的创新能力，让学生在毕业后能够学以致用，更快地适应社会的发展显得尤为重要，这也是改革本课程的必要性和迫切性．

2功能材料课程教学内容的建设原则

齐齐哈尔大学材料科学与工程学院材料化学专业根据本学院本科生培养的需要，开设功能材料课程作为专业限选课，其主要任务是让学生通过对本课程的学习了解一些功能材料的合成和制备方法，掌握功能材料的新知识和技术，了解当前功能材料相关领域的发展方向，拓宽视野．基于此目的，该课程教学大纲规定学时为32，教材选取由北京理工大学出版社出版的周馨我主编的《功能材料学》[1]．该教材主要涉及四方面内容：电功能材料、磁功能材料、光功能材料和特种物理功能材料．教学大纲的完善和更新是教学内容建设的基本骨架[4]，功能材料的课程大纲从知识、能力和素质培养三方面考虑教学环节的设置．要按照学生的认知规律合理安排教学内容，同时也要充分挖掘学生的科研能力和创新意识．因此，不断探索和研究教学内容建设，并从实践教学中总结出以下原则：（1）科学性原则．大学本科生的培养不同于初、高中学生，他们毕业后面临着就业和深造，因此要建立其与社会需求相适应的人才培养模式，不能与社会脱节，必须科学合理地安排教学内容．（2）个性化原则．大学本科生的思维和认知水平已经基本建立，在传授知识的同时应该以学生为主体，进行引导和启发式教学，而非“填鸭式”，确立以学生为主体的课堂，优化课程结构，做到让学生自主学习，自我发展．（3）创新性原则．在教学过程中必须充分挖掘学生的创新意识，结合从事功能材料相关研究的教师的科研项目，让学生尽可能投入到他们的科研项目中，最大限度地激发学生的创新能力和动手能力，为他们提供发展、创新的平台．

3功能材料课程教学方法的建设

3.1传统教学方法和现代教学手段相结合

随着现代技术的发展，多媒体被引入到课堂中，并起到了一定的积极作用，但是教师、学生对于多媒体的依赖性越来越大，其缺点也日益暴露．由于幻灯片的内容多，学生的思路和记笔记的速度不能完全跟上，对于问题的思考和理解也逐渐缺乏，这就导致了学生学习的积极性下降．为了调动学生学习的积极性，更加透彻地理解知识，在讲授该课程时采用多媒体教学和板书相结合的教学模式．板书可以简单书写功能材料的基本概念和原理，让学生的思路跟着教师走；对于一些重要的公式和理论推导，同样应该采用板书形式，从而可以避免用幻灯片展示时学生在短时间内不能完全理解的弊端．用幻灯片给学生展示图像、视频以及科技前沿等信息，让学生在文字和图像的双重刺激下产生“想学”的愿望．在讲授一些复杂的三维结构或抽象理论概念时，可以利用幻灯片做出动画效果或Flash动画等，如用动画展示塞贝克效应、珀耳帖效应和汤姆逊效应的产生过程，让抽象、晦涩的内容形象化．结合多媒体教学和传统教学的优势，实现互补，增强课堂教学的生动性和启发性，提高学生的理解能力，掌握基本概念、理论和方法，从而有效提高师生之间的互动，保证学生对课程的兴趣，增进学生对知识的理解，以达到提高教学效果的目的．

3.2与科研相结合，展示科学最前沿

功能材料是一门更新速度非常快的学科，每年都会有很多科研成果被广泛报道．因此，在本课程的课堂教学中，根据学生的兴趣和课程需要，将一些有应用价值的科研成果引入到教学中，让学生了解时代的发展脚步，跟踪功能材料发展的最前沿，提高学生对本课程的学习兴趣和积极性．如在讲授压电材料这一章时，可以引入张德庆教授的科研成果[5]；在讲授光电材料时引入张小舟教师的科研成果[6]；在讲授透光和导光材料时引入巴学巍教师的成果[7]；以及在讲授生物功能材料时引入闫尔云的科研成果[8]．这些教师的科研成果大大提高了学生的学习兴趣，也可以邀请这些教师做专题讲座，让学生更加深入地了解各个方向的科研进展．

此外还可以利用校园网、图书馆等资源作为课堂教学的辅助手段，给学生相关链接，方便他们自主学习，让学生参与到课程中来．对于磁性材料、纳米材料等内容，可以让学生自主结合成兴趣小组，通过查阅相关资料，准备幻灯片，讲述自己感兴趣的内容．这样既丰富了课堂教学，又使学生积极参与到研究中，增强他们的自主能力、分析问题的能力以及资料整理的能力，从而做到教学相长．

3.3加强实践教学，提高学生的实践能力

科研是大学活力的源泉，把教学和科研统一起来才是高水平的大学[9]．结合功能材料这一课程，将开放式、探究型实验引入到课程中，充分利用现有的实验室条件，让学生对所学知识在实践中进行验证和拓展，这样可以极大地丰富教学内容，激发学生的学习热情和科研热情，同时也可以提高学生的实践能力和处理问题的能力．

学生可以通过自由分组，由相关科研方向的教师提供相应的创新型实验课题．学生找到自己感兴趣的方向，在业余时间参与到各位教师的科研工作中，并在课题完成后进行课堂汇报，让学生切实体会到科研的辛苦，做到对知识进一步的整理、掌握和运用．同时也可以提高学生的动手能力，为今后的工作或深造打下坚实的基础．

4功能材料课程考核方式的建设

由于传统的单一考试无法科学地衡量学生的综合素质，同时也有很多主观因素的干扰．因此，改进考核方式才能够让学生更加全面地认识自己，让主观因素降至最低．

作业占10%，布置一些综合应用性强的习题，以提高学生对实际问题的处理能力．考勤、课堂讨论、和课堂汇报占总成绩的10%．在实践教学中，学生的表现以及指导教师的打分、科研汇报方面占10%．期末考试占70%．期末考试不仅以定义、概念等孤立而枯燥的脱离实际的“点”知识为主，而且考查学生对于知识的整体把握、理解和运用，甚至是在学习中最感兴趣的某方面进行论述等．只有这样才能科学地为学生提供一个合理的评价体系，充分调动学生的主观能动性和科研热情，从而锻炼学生的实践能力．

5结语

通过对功能材料课程教学内容、教学方法及考核方式的建设，进一步提高了教学水平和教学效果．与此同时，人才培养应该更加注重与社会发展相结合，强化对学生的应用能力和创新意识的培养，这样才能够培养出竞争力强的应用性、复合型及创新型人才．

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

[2] 杨大本．功能高分子材料的进展[J]．材料导报，1992（2）：8-12

[3] 国家高技术新材料领域专家委员会．新材料研究发展预测及对策[J]．材料导报，1999（1）：1-5

[4] 李凤林．《淀粉深加工技术》课程建设研究与探讨[J]．吉林农业科技学院学报，2011，20（1）：87-89

[5] Zhang Deqing， Cao Maosheng，Wang Dawei，et al．Enhanced piezoelectric and mechanical properties of ZnO whiskers and Sb2O3co-modified lead zirconate titanate composites[J]．Materials Letters，2010，64（16）：1798-1801

[6] 张小舟，祖立武，朱清梅．PPV类电致发光材料的合成及发光性能研究进展[J]．科技创新导报，2009（15）：16-18

[7] Ba Xuewei，Li Jiang，Zeng Yanping，et al．Transparent Y3Al5O12ceramics produced by an aqueous tape casting method[J]．Ceramics International，2013，39（4）：4639-4643

[8] Yan Eryun，Wang Cheng，Huang Zonghao，et al．Synthesis and characterization of 1D tris（8-quinolinolato） aluminum fluorescent fibers by electrospinning[J]．Materials Science and Engineering A，2007，464（1-2）：59-62

[9] 李志义．高水平研究型大学本科教学模式的选择[J]．中国高等教育，2007（23）：20-22

Research and practice for the course construction of functional materials

YAN Er-yun1，CAO Ming-lu2，LI Yu-feng1，FAN Lin-lin1，YOU Yuan1，LIANG Fa-ku3

（1. School of Materials Science and Engineering，2. School of Chemistry and Chemical Engineering，3. School of Science，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

The important position of functional materials in modern teaching was analyzed．It was discussed combining the social development needs with the necessity and urgency of the course construction．Course construction was proceeded from three parts：teaching content，teaching methods and evaluation mode，in order to cultivate the practice ability and the innovation consciousness．Good teaching efficiency was obtained through two-year practice．

functional materials；course construction；practice ability；innovation consciousness

TB34∶G642.0

A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2016.01.026

2015-10-23

齐齐哈尔大学教育科学研究项目（2014094）

闫尔云（1979-），女，黑龙江齐齐哈尔人，副教授，博士，主要从事生物功能材料方面的研究．E-mail：yaney359@126.com