“含能材料及性能测试”研讨式教学探索

周星

摘  要：“含能材料及性能测试”是材料科学与工程专业含能材料方向研究生的专业课，为提高专业课程教学效果，开展了混合式教学改革研究。前沿进展部分采用学术交流报告研讨的教学方式，充分发挥以教师为主导、以学生为主体的优势，强化问题研讨，产出有形成果;研讨式教学提高了学生的知识运用能力和分析解决问题能力，培养了团队协作精神;在研讨式教学过程中，结合了课程思政。通过上述方法的综合运用，有效提高了“含能材料及性能测试”研究生学习的主动性，体现了研究生课程的高阶性，同时锻炼了学生查阅文献、运用所学知识综合分析解决问题的能力，取得了良好的教学效果。

关键词：含能材料  研讨式教学  实践

中图分类号：G642.0   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）06（b）-0172-02

美国、德国等发达国家的研究型大学[1]把培养创新人才确立为高等教育的培养目标，大力推广基于问题的学习模式，在教学中强调学习与问题情境的设立，要求学习围绕复杂的真实任务或问题展开，从而激发学生的高水平思维，鼓励学生的自主探究以及对学习内容和过程的反思。教学环节中，强调学生的主动性，以学生为主体，基于问题的教学模式。这种学习模式在学习方法、学习能力、知识保持时间、学习动机等方面都有优势。

国内传统的研究生教学模式[2]包括基础理论教学、实验课程、综合实验、硕士学位论文等环节。基础理论教学与实验课程分离设置的弊端在于理论教学与实践教学结合不紧，需要加强运用理论知识解决实际问题能力的培养。

高质量的研究生教育的一个特点是学生会产出一些有形的成果——论文、项目报告或实习报告，这些成果对他们所研究的领域以及个人都很有价值。一方面能够获取并应用知识，另一方面必须通过书面和口头的方式将知识表达传递给听众，这个过程需要数易其稿，要求投入大量的时间和个人的努力，是一个良好的知识综合运用训练过程。

该课程设置了研讨式教学环节，鼓励学生把在核心课程中学到的理论观点与在实践环节中习得的经验结合在一起，去使用和培养分析问题、解决问题的能力以及书面表达能力。在课堂上，学生面对面地将他们的成果以学术报告的形式进行研讨，其他同学和教师提问交流。

1  研讨式教学环节设计

研讨式教学[3，4]不仅仅关注对相关专业知识的传授，同时更注重对研究生问题分析能力、文献检索与归纳能力、知识综合能力和学术交流能力的培养，以全面提升学生的综合素质。该课程设置了若干前沿进展题目，将学生分成小组，每组2人，由各组选择题目进行研讨。设置的研讨题目包括纳米含能材料制备及表征技术、固体推进剂燃烧性能表征方法、含能材料反应动力学研究、新型含能材料制备及表征、新型含能材料的应用技术（金属有机骨架材料、纳米复合含能材料、储氢合金、新型氧化剂和含能离子液体）。要求学生利用互联网查阅国内外相关文献，其中近5年内发表的外文参考文献不少于10篇。在认真研读文献的基础上，进行分析、归纳，并撰写综述报告。

在课堂上，以学生为主体，采用一般学术交流报告会的形式，各小组选派一名成员做报告，控制时间在30min以内，然后其他学生进行提问，小组其他成员对本组主讲进行补充和回答，加强互动，让全体学生能够参与到讨论中;教员负责主持讨论，同时参与讨论并对一些关键点进行阐释，加深由理论知识向应用知识转化的认知，同时培养学生的团队精神。

2  研讨式教学环节实践

部分学生选择了“洁净推进剂研究现状与发展”为研讨内容。主要背景为：目前固体火箭发动机使用的复合固体推进剂以高氯酸铵（AP）为氧化剂，含量为60wt%～70wt%，AP燃烧过程中会生成大量的酸性HCl气体，HCl吸收空气中的水形成酸雨，带来了严重的环境问题。例如，美国航天飞机发射采用了两个大型固体火箭助推器，NASA监测结果表明，大型固体火箭助推器工作后放出的HCl气体约为236t，Al2O3颗粒约为329t。

在空间活动日益频繁的今天，HCl对大气环境污染，特别是对保护人类生存的臭氧的破坏引起了环境保护学家的关注。各国从减少或消除燃气中HCl出发，以燃气中HCl含量小于1%为目标，这类推进剂称为洁净推进剂。

洁净推进剂分为清除洁净推进剂、中和洁净推进剂和无氯洁净推进剂，对比讲述了几种推进剂的基本原理、技术特点和研究现状。在讨论环节，其他同学提问，探讨了一些新材料是否可能在洁净推进剂中应用，在讨论中提高了对知识的理解与运用。锻炼了综合运用所学知识分析实际问题的能力，同时加强了学生的环保意识，教师引入“生态资源是最宝贵的资源，绿水青山就是金山银山”的理念，强调绿色环保的重要性，结合了课程思政，取得了较好的效果。

有的同学选择了“铝粉表面包覆在含能材料中的应用”为研讨内容。金属铝粉具有活性高、燃烧热高、密度大等优良性能，广泛用于固体推进剂和炸药等含能材料，但铝粉表面氧化膜致密，燃烧反应不完全，能量释放不充分，为此，国内外针对提高铝粉燃烧效率问题，开展了大量研究工作。详细总结了铝粉表面包覆镍改性、表面包覆氧化石墨烯改性、表面包覆氟橡胶改性和改性铝粉的性能表征方法，例如，透射电镜聚焦离子束技术得到改性铝颗粒包覆层的厚度，采用热重法测试氧化反应程度和反应峰温，采用X射线衍射（XRD）获得不同温度下改性铝粉的热氧化产物物相，点火测试获得燃烧反应规律。通过调研国外文献，跟踪了该领域的前沿热点，是对材料制备、结构表征和性能测试等理论知识的综合运用，通过研讨，学生发现国际高水平论文结构严谨，但也不是高不可攀，加强了对所学知识的理解和运用能力。具有一定的获得感。

根据认识论的规律，学习是一个“实践、认识、再实践”，高等教育也應遵循这个规律，在传授学生理论知识同时，需要给学生提供实践机会，这样才能吸收、巩固理论知识，理论知识只有在实际应用中，才能被真正理解、掌握，创新也必然发生在这样“实践、认识、再实践”的过程中。研讨式教学是高等教育中培养具有创新能力、高素质人才的一个重要环节，越来越受大家的关注。

3  研讨式教学实践的反思

在研讨过程中，发现一些同学提出问题并批判性思考问题的能力比较欠缺。在不太确定自己的观点是否正确时，不愿讨论，担心老师或同学用异样的眼光看自己;有些同学局限于自己选定的研讨题目准备材料，查阅文献和阅读文献的能力不足，阅读的文献较少，对学科领域知识掌握不够，课堂讨论时参与度不高;有的同学不愿查英文文献，觉得阅读困难，根据中文综述文献二次引用。

为更好地实施研讨式教学，将尝试以典型案例引入具体问题，围绕解决问题，布置学生查资料，提供解决方案，关注思维方法。

4  结语

以能力培养为核心的研讨式教学是创新的教学方式，使学生成为教学主体，发挥教师的主导作用，可以显著提高学生在教学活动中的参与度和知识的掌握程度。通过系统收集和分析相关文献，深入理解课程重点内容，了解学科前沿进展，培养学生的分析问题、归纳及表述能力;通过研讨式教学，培养学生的分析问题及综合能力。深入研究和大力推广研讨式教学有利于提高研究生课程的教学质量。

参考文献

[1] 盛灿梅，蒋雪薇，李晓文，等.实验教学改革与素质教育的探索与实践[J].教学改革与创新，2006，4（8）：48-50.

[2] 郑春满，韩喻，谢凯，等.材料学研究生基础理论——工程实践一体化教学模式设计[J].高等教育研究学报，2013.36（3）：83-85.

[3] 康妮，王钰，沈岩，等.以工程创新能力为核心的工程人才培养探索与实践[J].研究生教育研究，2011（6）：61-64.

[4] 宋章启，张学亮.《光纤传感系统》课程研讨式教学[J].高等教育研究学报，2013，36（4）：101-103.