基于科教融合的研究生“材料制备化学”课程建设探讨

刘金刚

摘 要：材料学科“材料制备化学”课程由于涉及到专业领域广、知识理论性强等问题，对于一年级研究生学习起来比较枯燥乏味。本文结合作者多年的科研和指导研究生的实践经验，将科研成果和科研思维训练方法引入课堂，做到“科教融合”，利用科研促进教学，增强了课程的实用性与针对性，提高了研究生课程的教学效果和质量。

关键词：材料制备化学；科研；教学

“材料制备化学”作为材料科学领域的一个重要学科分支，是新材料研究的基础，对于零维、一维、二维纳米材料的合成及其修饰工艺、碳材料、发光材料、超分子材料的制备及表征、复合材料的设计与制备及其界面化学问题的研究等领域的发展具有重要意义[1]。

“材料制备化学”课程是中国地质大学（北京）（以下简称“我校”）材料科学与工程、应用化学、化学等相关专业研究生一年级的专业主干课，内容涉及无机化学、有机化学、物理化学、胶体与界面化学、高分子化学、晶体材料学、高分子材料、复合材料学、无机材料工艺学等多门课程。

与培养本科生不同，研究生培养是在掌握扎实的专业知识基础上，强调“探究性教学”与学生的自主学习。同时着重培养其钻研和运用知识的能力，以促进其科学及创新思维的形成[2]。因此，必须根据研究生的特点，采用合理的教学方法和教学思想，以保证研究生的培养质量。

目前我校材料科学与工程专业的研究理念主要是面向资源综合利用、节能减排、低碳环保、循环经济等国家战略需求，以资源综合利用与新材料（包括矿物材料、无机非金属材料、高分子复合材料、纳米功能材料等）为主要方向。2015年学院牵头并作为主要成果支撑单位的材料和化学2个学科进入了ESI全球排名前1%，为中国地质大学有5个学科进入ESI全球排名前1%以及建设地球科学领域世界一流大学做出了重要贡献。

该形势下，如何使“材料制备化学”这门课程适合不同研究方向、专业背景的学生，如何让学生在研究生阶段刚开始的第一学期就树立严谨、科学的研究态度和学风，掌握科学的研究方法，基于这些思考，结合笔者多年的科研经验，将科研成果和科研思维训练方法引入课堂，利用科研促进教学，收到了令人满意的效果。

一、利用视频资源辅助抽象概念讲解，拓宽学生视野

我校一年级研究生的专业方向包括陶瓷材料、耐火材料、高分子材料以及复合材料等多个材料学学科。该学科的特点是专业领域涉及广泛、实验手段多种多样。此外，任课教师由于研究方向各异，专业背景不同，因此不可能将所有知识点均清晰地教授给学生。针对这种情况，我在教学过程中着重建设立体化教材，即以传统纸质教材为基础，立足于现代教育理念和现代信息网络技术平台，采用多媒体、多形态、多层次的教学资源和包括多种教学服务内容的结构配套的教学出版物集合[3]。本课程内容涉及到多种材料的制备工艺流程以及应用情况，教材中一般仅用文字和图片进行描述。如果照本宣科，很难生动地展示材料制备过程以及相关仪器设备的功能和用途。

笔者在科研过程中对相关材料的制备流程进行了录像并制成视频，并从网络中收集整理了大型仪器生产厂家和销售公司推出的设备结构、工作原理以及操作方法的视频资源，在课堂中合理地利用这些资源可以让学生能最真实地接触各种大型仪器设备。例如，在为具有包括材料学、化学、纳米科学等不同专业背景的研究生一年级学生讲授“玄武岩纤维增强树脂基复合材料”时，笔者结合自己的讲解，为学生准备了玄武岩纤维制造、纤维浸渍树脂形成预浸料、预浸料模压等全工序的视频与图片资料，做到了图文并茂，栩栩如生，把枯燥的理论知识讲得浅显易懂，让学生更身临其境地熟悉该材料的结构和操作方法，增强了学生对树脂基复合材料的感知能力，提高了学生学习相关知识的兴趣。采用这种多媒体教学方法还能够有效帮助学生认识很多以前没有见到的材料和设备，扩大了学生的知识范围，增强了学生的好奇心，从而达到更好的教学效果。

二、将科研项目融入课堂，更新教学内容

材料科学在当今社会具有非常活跃的生命力，新材料的发展日新月异。因此“材料制备化学”课程内容的更新与充实显得极其重要。如何能够将材料科学的最新研究成果通过这门课程的教授传输给即将踏入科研生涯的一年级研究生是一项颇具挑战性的研究课题。而将授课教师的相关科研成果有效地转化为教学是推动这一进程的重要方法。通过讲授科研成果和讨论科研问题，可以强化学生的教学参与和课堂互动的积极性，激发学生课后延展学习的热情，大大提高和巩固了课堂教学的效果[4]。

笔者是近期调入现单位从事教学与科研工作的。之前，笔者在复合材料科研方面具有丰富的经历，但在教学方面经验较少。因此，在教学内容安排上，根据教学大纲要求，笔者对教学内容进行适当的调整，对部分陈旧过时的内容进行了删减，除了将当前材料科学领域的研究热点与前沿的制备化学问题进行重点阐述之外，在适当时机还将自己多年的科研成果和科研经历融入课堂，往往能引人入胜，调动了学生的积极性。例如，在教学过程中，笔者将之前在集成电路封装用先进复合材料方面的研究成果融入“复合材料制备化学”教学中，使学生接触到了国际先进的电子封装材料以及集成电路研究领域，即使与其现有研究方向偏离较远的学生也表现出了浓厚的兴趣。

在教学中发现，学生对教师的科研项目兴趣十分浓厚，在课堂讨论中，关于老师从事的科研项目的讨论往往是气氛最为活跃的话题。并以此为切入点，积极引导学生树立开展科学研究、锻炼动手能力、培养创新精神的学习观，这样的课堂教学往往达到事半功倍的效果。

三、注重讨论课，培养学生的研究和创新能力

研究生教学重在培养学生的研究能力和创新能力，因此，讨论课已成为研究生课堂教学的一种重要方式。一堂有准备、有组织的讨论课可以活化课堂、启迪智慧，培养学生分析问题和解决问题能力。例如，笔者根据目前国际上材料科学发展的最新成果，为一年级研究生准备了多个材料制备领域相关的调研方向，然后通过分组讨论，学生之间互相交流思想，新思路和新的想法在讨论中不断碰撞和产生，有效地培养了学生的创新能力和协作精神。同时，研究生们新奇大胆的想法也为我的科研工作提供了灵感。

四、改革考核方式，重视科研能力考核

大部分对学生成绩的评定方法，主要是采取期末考试这样一锤定音的方式，如果采用这种方式那么考核的只是学生对内容的记忆，而考核的目的是了解学生对基础知识、概念的掌握以及实践能力、创新能力等综合能力的考查。基于以上考虑，对于考核方法的改革，在这里笔者通过“过程性评估+终结性评估”的教学评估方法，对学生学习效果采取多方位的评定。过程性评估主要包括平时的课程讨论和根据指定内容（材料制备化学的某一方面），查阅资料，汇报答辩。终结性评估是分组布置研究问题，撰写论文。针对研究的问题，教师提供关键词或者布置精选的参考文献：分组让学生充分阅读、消化、吸收和讨论，然后撰写读书报告及小论文，最后各组对所研究的问题进行公开宣讲，在课堂上做专题报告和讨论。这样不但加深学生对所学内容的认识，同时还可以激发学生就提出的问题进行积极的思考，提高思维能力和学术上的分辨能力，辩明是非，走出可能存在的个人理解上的误区，学生的学习主动性强。通过论文的撰写使学生加深对所学知识的认识，同时获得团队合作和科研论文写作的训练。此外，增加论文考核内容，可以提高学生的自学及写作能力，在给出高质量的论文前，学生必须大量阅读文献及查阅相关书籍。

五、结语

通过“材料物理化学”课程的讲授，使我深切体会到“科教融合”对于提高该课程讲授效果的重要性。高水平的科学研究和学术成果是支撑和提高“科教融合”教学方法的基础。因此，教师在科研工作中要能够立足相关领域国际前沿。只有亲自了解到本领域的最新研究方向与动态，才能够在教学过程中做到“科研”与“教学”相互渗透和融合，才能够在理论教学的基础上使学生接触和了解学科前沿成果和研究动态，增加学生的感性认识和对本专业的科研兴趣与信心。科研成果中的新思路、新方法、新对策也启迪与开拓了学生的创新意识，锻炼了独立解决问题的能力。

参考文献：

[1]张以河.材料制备化学[M].北京：化学工业出版社，2013年11月.

[2]唐志军，吴笑峰，席在芳，吴亮红，胡仕刚.面向实践创新能力的工科研究生培养模式探讨[J].山西科技，2015，30（5）：91-92.

[3]王磊，等.材料学学科硕士学位研究生课程体系改革探索[J].中国冶金教育，2014（4）：6-8，12.

[4]张晓红，黄振华.以科研之源拓教学之流[J].黑龙江高教研究，2010，192（4）：24-25.

（作者单位：中国地质大学<北京>）