“以研带学”教学模式在材料类专业主干课《特种陶瓷工艺学》的应用

任宣儒 郭立童 冯培忠

（中国矿业大学材料与物理学院 江苏·徐州 221116）

0 前言

随着科技进步，无机非金属材料在国民经济中所占比重越来越大，无机非金属新材料的研发日益促进人类生活方式的革新。在无机非金属材料中，特种陶瓷由于其在高熔点、高硬度、高耐磨性等结构应用特征，以及半导体、导电、导热、压电、铁电、生物学等功能化应用特征所呈现出来的潜力，成为近年来无机非金属材料的热点方向。中国矿业大学材料与物理学院结合学校材料特色，设立了无机非金属材料系，旨在培养能在无机非金属材料方向具有较强专业知识技能的学生。因此，如何提高无机非金属材料方向本科生对专业课的学习效果，将本科生培养成未来可以在无机非金属材料领域勇挑重担的科技人才，就成为我院无机非金属材料系任课教师重点关注的问题。

为了满足区域经济需求以及学科特色发展，我院无机非金属材料系成立了陶瓷与电子研究方向课组，期望培养能在陶瓷材料以及电子陶瓷方向具有较强专业技能的学生。《特种陶瓷工艺学》作为无机非金属材料专业特种陶瓷材料类方向的专业主干课程，旨在让学生通过课堂及书本知识的学习掌握特种陶瓷组成与结构、制备工艺与性能之间的关系，明晰特种陶瓷的研发现状与未来发展趋势。目前，在陶瓷材料类专业课的讲授过程中，教师大多采用课堂讲授的单一教学方式，然而学生在学习专业主干课时兴趣不浓极大影响专业课的学习效果，削弱学生对于特种陶瓷材料专业知识与技能的获得，难以为国家培育和输出更多的特种陶瓷行业高水平人才。

因此，本论文基于《特种陶瓷工艺学》教学效果提升，以课堂课程知识学习为基础，有机结合线下实验调研的“研发型”探索模式与课堂“研讨式”教学方式，开发了一种“以研带学”教学模式，调动学生的学习兴趣，提升课程教学效果，并分析了其在《特种陶瓷工艺学》课程的应用方式。

1 影响《特种陶瓷工艺学》教学效果的主要问题

由于学生在学习《特种陶瓷工艺学》专业主干课时，已进入大三，虽然本科生在这个阶段已经开始思考未来毕业后是直接就业还是读研，但是大多数学生依然处于一种迷茫的状态，不知道如何理性选择未来发展。而且大多数陶瓷材料类学生在接触陶瓷方向专业知识时尚未对该方向的课程建立起真正的兴趣，对专业知识在企业中的应用也没有建立起足够的兴趣，而专业课课程不仅涉及到特种陶瓷材料相关基础理论，还涉及到相关工艺流程及原理，两种情况相遇时，更多的是处于一种茫然和懵懂状态，不知道知识对自己未来的工作有什么样的用处。如果采用传统的“满堂灌”教学模式，单纯讲授枯燥的专业知识，或者仅仅将课程专业知识和生产实际相结合，较宽的知识面与大量特种陶瓷工艺方面的专业知识还不足以吸引学生足够的注意力，很容易让学生将专业课知识的学习转变为枯燥的背诵式学习方式，让学生对课程产生厌学心理。兴趣是最好的老师，要想激发学生对专业课程的学习动力，必须结合学生兴趣，开发新型学习方式。

2 《特种陶瓷工艺学》“以研带学”教学模式主要策略

2.1 “以研带学”教学模式主要概念

《特种陶瓷工艺学》讲述内容主要包括陶瓷粉体的合成方法，特种陶瓷成型与烧结技术以及各种特种陶瓷的结构和功能化原理及用途。而学院的科学研究包括固相法、液相法和气相法等粉体制备工艺，无压、气氛烧结、热压烧结、SPS烧结技术等特种陶瓷制备工艺，结构陶瓷、陶瓷纤维和纤维强化陶瓷基复合材料的力学性能、制备及性能，陶瓷材料及复合材料的强化及韧化机制，无铅压电陶瓷、燃料电池、气敏半导体、热敏半导体及生物活性材料等方向。由此可见，学院的科学研究实际上涵盖了《特种陶瓷工艺学》课程的主要内容。相对于单纯依靠枯燥的课堂知识讲解，如果能基于学院特种陶瓷科学研究及实验室实际情况，针对《特种陶瓷工艺学》课程教授内容，将科学研究与书本知识有机结合，通过线下调研实验的“研发”探索，课堂上“研讨式”教学方式，通过“研发”与“研讨”的有机结合，调动学生的学习主动性，很容易吸引学生对知识的学习兴趣，以便达到带动本科生知识学习效果的目的，从而构成了“以研带学”教学模式。

2.2 分组确定开放课题题目

《特种陶瓷工艺学》配套课题采用开放式制定思路，主要由学生为主体，结合课堂知识及学院实验条件基础确定开放课题题目。首先，围绕特种陶瓷的制备工艺、结构陶瓷应用和功能陶瓷应用等三大块教学内容，结合学院的设备条件及研究方向，针对性设置三大类开放性课题，给出可以开展实验的条件，如合成设备、材料、性能测试等。其次，安排学生去相关实验室参观，熟悉实验室的研究现状及设备情况。再次，让学生结合课堂知识，引导学生基于自己兴趣，结合课堂知识，以小组的形式自由讨论并设计实验主题，提交开放课题报告；

2.3 “研发”论证开放课题

根据学生设定的开放课题报告，安排学生进入实验室进行课题论证，主要方式为：首先，安排学生进入相应的实验室，深入观摩该实验室的研究情况，熟悉已开展课题的实验内容、实验方案、设备运行情况、设备原理、试样特征、测试种类、测试结果、微观结构与性能原理等内容，搜集与自己课题相关的研发内容，基于调研的内容，寻找证据支持自设开放课题的可行性，并对预期结果进行一定程度的预估，给出开放课题“研发”论证报告。

2.4 课堂研讨开放课题论证报告

根据学生撰写的开放课题“研发”论证报告，组织课堂专题研讨课，让各小组站上讲台，讲述自己小组开放课题的确定过程，结合课堂所学知识，分析开放课题的论证过程，将书本专业知识与课外实验有机结合，深入挖掘基础知识与实际应用的关联性。同时，围绕各小组分享的报告内容，在课堂上以“研讨式”教学方式引领学生从课前查阅的相关内容以及实验结果出发，带着问题带着兴趣去学习并掌握相关课程内容，实现吸引学生注意力，带动学生的学习兴趣，提升课堂教学效果的目的。

3 “以研带学”教学模式主要优势

3.1 调动学生积极性

相较于传统单一的讲授式教学模式，“以研带学”教学模式通过课堂讲授特种陶瓷相关知识后，让学生首先具备一定的专业知识储备。其次，学生要完成课题设计，必须主动去研究课堂知识，并根据课堂内容调研文献，寻找课题设计方案。再次，学生要完成课题设计，必须要结合学院已有的实验条件，这就促使学生要主动走进实验室观摩，只有经过认真观摩，才会明白学院实验室具备哪些条件，能做哪些实验，才能提出具有一定可行性的课题。此外，单纯提出课题设计方案并不能完成任务，学生还必须在学院实验室已开展实验中寻找可以支撑各小组所设计课题的证据，完成课题论证。以上内容，以课堂所学知识为引，让学生在完成开放课题设计任务的过程中，实现对课堂知识的消化吸收；以任务为牵引，充分调动学生的积极性，实现对课堂所学知识的灵活运用，达到学以致用的目的。

3.2 在课题研发的过程中强化专业知识记忆

在以往的教学过程中，学生面对海量的专业课知识，大多采用死记硬背式的文科课程学习方式，并没有实现对知识的灵活掌握与应用。“以研带学”教学模式采用开放式课题设计方法，让学生以兴趣为牵引，自由设计课题。开放的课题必然带来方法、工艺与材料结构的设计与选择，尤其是课题的实施必须要结合学院的实际情况。因此，学生要完成课题的研发论证，必然要亲自去实验室观察相关课题，观摩相关实验，分析各种制备工艺原理、合成效果、应用范围的区别。只有完成以上任务，才能根据各自设计课题的需求，选择相应的方法、工艺。通过此方式，可以在课题研发的过程中，通过实际操作，提升对专业知识的强化记忆。

3.3 在课题研讨中提升解决工程问题的能力

在传统的专业课教学过程中，学生掌握的主要是静态的专业知识，按照这种教学方式培养出来的学生，在未来面对实际应用工程问题时，既不能做到对课堂所学知识的灵活应用，又难以针对实际工程问题，提出有价值的、有助于解决实际问题的方案。而采用“以研带学”教学模式，在前期学生自主设计课题的基础上，通过课堂研讨，让各小组学生在探讨中发现知识的灵活运用的魅力，在讨论中发现创新性思维的提出过程与设计方法，在解决问题的过程中，提升对课堂知识灵活运用的能力，培养面对实际工程问题，解决问题的能力。

4 结语

要想提高陶瓷类专业课的课堂教学效果，高校教师必须想办法调动学生对枯燥专业课知识的学习兴趣。围绕课程主要内容，结合学院实际科研条件，将课堂学习的书本知识通过开放性课题的方式布置给学生，以任务的形式为驱动，引导学生发挥自主能动性，在设计课题的过程中学习运用课堂所学知识；在课题研发论证的过程中学习运用课堂知识；在课堂研讨的过程中，理解课堂所学知识的区别与联系，提升对课堂知识灵活运用的能力，培养面对实际工程问题，解决问题的能力。最终，通过本课题所设计的“以研带学”教学模式，真正实现对学生学习专业知识的带动与提高。