曹春華,王亞珍,劉 立

(江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430056)

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“材料化學(xué)”課程中研究型教學(xué)模式的實(shí)踐與思考

曹春華,王亞珍,劉 立

(江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430056)

以“材料化學(xué)”課程為例，介紹了采用以課題驅(qū)動(dòng)、學(xué)研結(jié)合為教學(xué)方法，增加創(chuàng)設(shè)探究性問題和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)相應(yīng)考核方式和評(píng)價(jià)體系為具體實(shí)施手段的研究型教學(xué)模式的探索。通過研究學(xué)教學(xué)模式的實(shí)踐，使本課程教學(xué)效果得到了提高，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、自主學(xué)習(xí)能力和科研素養(yǎng)，并進(jìn)一步提出了在課程中實(shí)踐研究型教學(xué)模式的意義、存在的問題和改進(jìn)思路。

研究型教學(xué)；課程改革；材料化學(xué)

為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)科技發(fā)展和化學(xué)專業(yè)發(fā)展中學(xué)科交叉的需要，江漢大學(xué)很早就對(duì)化學(xué)專業(yè)開設(shè)了“材料化學(xué)”這門專業(yè)課。該課程是一門典型的以基礎(chǔ)理論和科研、實(shí)踐緊密結(jié)合為特征的學(xué)科，理論性較強(qiáng)且微觀抽象[1-2]，如果只是一味地“灌輸式”教學(xué)，容易使理論與實(shí)踐脫節(jié)，使教學(xué)與科研脫節(jié)，不利于對(duì)學(xué)生獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力以及科研素養(yǎng)的提高，課堂教學(xué)效果欠佳。近幾年，筆者在該課程中探索研究型教學(xué)模式的具體實(shí)施，取得了較理想的教學(xué)效果。

1 “材料化學(xué)”課程中研究型教學(xué)模式的實(shí)踐

開設(shè)本課程主要是為了幫助化學(xué)專業(yè)的學(xué)生理解化學(xué)在新材料發(fā)展中的重要作用，以及為學(xué)生畢業(yè)后從事新材料的研究與開發(fā)工作奠定良好基礎(chǔ)；此外，學(xué)校提出要在學(xué)生中實(shí)現(xiàn)全員科研，這對(duì)學(xué)生科研素養(yǎng)的培養(yǎng)提出了更大的挑戰(zhàn)，對(duì)專業(yè)課程教學(xué)提出了更高的要求?；诖耍覀冎荚谕黄苽鹘y(tǒng)的教學(xué)模式，采用研究型的課題化教學(xué)方法，即以課題載體、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、學(xué)生主體、學(xué)研結(jié)合、素質(zhì)滲透，讓學(xué)生在研究中學(xué)習(xí)知識(shí)，在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論，以訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)研究素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力。因此，我們將本課程教學(xué)內(nèi)容中的一部分內(nèi)容作為理論研究課題(課題A)，分為四大主課題，每個(gè)主課題又分為若干個(gè)子課題；另外，選取1個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)作為實(shí)踐研究課題(課題B)；同時(shí)以適當(dāng)?shù)目己嗽u(píng)價(jià)體系和調(diào)查報(bào)告作為輔助手段進(jìn)行研究型教學(xué)的實(shí)踐。

1.1 實(shí)施理論研究課題，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力

本課程教材第1～5章[3]涉及緒論，材料的結(jié)構(gòu)、性能、制備等基本知識(shí)，理論概念較多、系統(tǒng)且較難，因而這部分內(nèi)容仍以教師講授法為主；同時(shí)布置課題任務(wù)并分組，為課題引入和啟動(dòng)期(20學(xué)時(shí))；教材第6～10章的內(nèi)容為各類材料的具體應(yīng)用介紹，將其作為理論研究課題內(nèi)容(16學(xué)時(shí))，并劃分為四大主課題，即電子與微電子材料的研究、光子材料的研究、生物醫(yī)用材料的研究以及高性能復(fù)合材料和納米材料的研究；對(duì)應(yīng)于四個(gè)主課題，將全班學(xué)生分為四個(gè)課題組，每組6～9人。每個(gè)課題組選取1人作為課題組負(fù)責(zé)人(組長)，組長與本組成員協(xié)商將本組課題的研究內(nèi)容分成若干個(gè)子課題，并分配給本組每位成員，然后通過查閱資料文獻(xiàn)，研究學(xué)習(xí)后做出研究報(bào)告，以ppt等形式進(jìn)行20～30分鐘的口頭匯報(bào)以驗(yàn)收結(jié)題。每個(gè)大組將被進(jìn)行績效考核，某課題組匯報(bào)后，其他組成員及教師則作為課題驗(yàn)收的評(píng)審進(jìn)行打分和評(píng)價(jià)。

本課程的課題化教學(xué)以科學(xué)研究的管理、設(shè)計(jì)、實(shí)施、匯報(bào)等實(shí)際工作為核心，引入虛擬的某研究所或某高校的科研情境：研究機(jī)構(gòu)派出的科研主管(教師)給四個(gè)課題組負(fù)責(zé)人(四個(gè)大組組長)下發(fā)有真實(shí)意義的任務(wù)(課題)委托書，要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的課題任務(wù)。每個(gè)主課題的任務(wù)委托書上都包括該課題的名稱，研究的主要內(nèi)容，相關(guān)的教學(xué)大綱要求及匯報(bào)的時(shí)間安排。

隨著課題化教學(xué)的實(shí)施，教師的身份、行為、結(jié)果都是不斷變化的。課題任務(wù)布置時(shí)，教師的身份是任務(wù)委托方；課題任務(wù)進(jìn)行時(shí)，教師的身份可能有如下四種：一是指導(dǎo)者，二是過程控制者，三是問題記錄員，四是點(diǎn)評(píng)及評(píng)審員。下任務(wù)后會(huì)指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并根據(jù)需要給每個(gè)課題組提供適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)資源、圖片、視頻、動(dòng)畫等素材；在每個(gè)課題組匯報(bào)前一周，都會(huì)組織該組成員進(jìn)行相關(guān)研究內(nèi)容的討論和交流，回答每位成員在研究學(xué)習(xí)中的困惑，幫助學(xué)生理解研究課題的重難點(diǎn)，并完善匯報(bào)用的ppt；課題匯報(bào)過程中記錄好每位學(xué)生的準(zhǔn)備情況、講述情況、討論發(fā)言情況等，為項(xiàng)目的點(diǎn)評(píng)、相關(guān)知識(shí)的講解做好準(zhǔn)備；學(xué)生講述完后，教師針對(duì)研究內(nèi)容涉及到的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)性講解，并組織各課題組進(jìn)行評(píng)價(jià)。在教師的引導(dǎo)和指導(dǎo)下，大多數(shù)同學(xué)都較好地完成了這項(xiàng)課題任務(wù)。

1.2 實(shí)施實(shí)踐研究課題，提高科研素養(yǎng)

在該課程中增加實(shí)踐研究課題(4～6學(xué)時(shí))，即一個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)——“還原沉淀法制備磁性殼聚糖及吸附性能研究”。此實(shí)驗(yàn)綜合性較強(qiáng)，并具有典型性，涉及到課程中的高分子材料、無機(jī)納米材料、復(fù)合材料以及常用的化學(xué)液相合成法；同時(shí)實(shí)驗(yàn)可操作性強(qiáng)，通過教師的預(yù)實(shí)驗(yàn)及科研實(shí)踐表明，此實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，操作時(shí)間適中，絕大多數(shù)學(xué)生可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成本實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)開始前2周下發(fā)實(shí)踐課題(課題B)任務(wù)書，給定實(shí)驗(yàn)題目，任務(wù)書上提供簡單的關(guān)于殼聚糖和實(shí)驗(yàn)制備原理的介紹、可提供的儀器和試劑、實(shí)驗(yàn)要求及一部分參考文獻(xiàn)，而關(guān)于制備的具體步驟、吸附性能測試方法及吸附條件的選擇，則要求學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)獲得，并以小組為單位設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，要求每個(gè)小組吸附性能測試實(shí)驗(yàn)的條件選擇不能重復(fù)。利用課堂及課外時(shí)間，教師根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，與學(xué)生集體或個(gè)別討論，理清實(shí)驗(yàn)的目的、原理及整體思路、具體步驟和預(yù)期結(jié)果等，以便有條不紊地完成預(yù)期的研究內(nèi)容，并要求學(xué)生認(rèn)真處理數(shù)據(jù)，得出相應(yīng)規(guī)范化圖表，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

1.3 構(gòu)建新的考核評(píng)價(jià)體系，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣

隨著教學(xué)模式的改變，必須建立與之配套的考核評(píng)價(jià)方法。在課題化教學(xué)中注重對(duì)學(xué)生完成課題任務(wù)的過程考核評(píng)價(jià)，因此，要翔實(shí)地跟蹤學(xué)生的一切，通過事實(shí)來客觀、真實(shí)地考核評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，即在課題任務(wù)的完成過程中考核評(píng)價(jià)學(xué)生的各種能力形成、各種素質(zhì)形成、各種知識(shí)運(yùn)用的情況。由此，我們構(gòu)建了全面的考核評(píng)價(jià)體系。課程的整個(gè)考核采用百分制，進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)(或表現(xiàn)性評(píng)價(jià))和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的考核方式，整個(gè)考核內(nèi)容由四大部分構(gòu)成，即：平時(shí)表現(xiàn)(10%)、課題A完成成績(25%)、課題B完成成績(15%)和理論考核(50%)綜合而得。課題A、B將被細(xì)化成多項(xiàng)，并按一定權(quán)重逐項(xiàng)具體評(píng)價(jià)。

為避免課題組中有同學(xué)完成任務(wù)時(shí)吃大鍋飯、偷懶，對(duì)課題A、B項(xiàng)目完成情況設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)分配為：學(xué)生自我評(píng)價(jià)(10%)，課題組組長對(duì)組員貢獻(xiàn)評(píng)價(jià)(20%)，其他組對(duì)本課題完成情況的評(píng)價(jià)(30%)，科研主管(教師)對(duì)課題組小組評(píng)價(jià)(40%)。

2“材料化學(xué)”課程中對(duì)研究型教學(xué)模式的思考

2.1 實(shí)施研究型教學(xué)的意義

作為輔助手段，我們設(shè)計(jì)了兩份調(diào)查問卷。一份課前發(fā)放，旨在了解學(xué)生在以往學(xué)習(xí)時(shí)老師采用的教學(xué)方法和模式、自己的學(xué)習(xí)方法存在的問題和不足；對(duì)科研是否有興趣；希望自身哪些方面的能力得到提高；對(duì)自主學(xué)習(xí)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)。充分了解學(xué)生情況，以便在研究型教學(xué)模式實(shí)施過程中尋求對(duì)策，提高教學(xué)效果；另一份在全部課程結(jié)束后發(fā)放，調(diào)查學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后收獲和提高，對(duì)教學(xué)的意見和建議等，以便找到問題，進(jìn)一步改進(jìn)。通過調(diào)查問卷以及和學(xué)生的交流，筆者認(rèn)為在本課程中探索研究型教學(xué)模式的實(shí)踐成效是顯著的，具有主要體現(xiàn)在：

2.1.1 學(xué)習(xí)內(nèi)容課題化，學(xué)生在研究中自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)

在教師引導(dǎo)和指導(dǎo)下，學(xué)生以課題為載體，以做匯報(bào)的任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，通過閱讀教材和查閱資料主動(dòng)研究學(xué)習(xí)所講內(nèi)容，最終形成ppt并走上講臺(tái)進(jìn)行模擬的學(xué)術(shù)小報(bào)告，這一方式培養(yǎng)了他們的文獻(xiàn)檢索、制作ppt和進(jìn)行講座的能力，更重要的是很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，培養(yǎng)了自學(xué)能力；同時(shí)由于同一主課題里知識(shí)的連貫性，小組成員間也會(huì)互相討論、溝通，進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)，也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。通過學(xué)研結(jié)合的自主學(xué)習(xí)，也促使學(xué)生了解到材料化學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，培養(yǎng)他們對(duì)教材內(nèi)容的興趣并找到自己的科研興趣，另一方面可以讓學(xué)生看到自己知識(shí)結(jié)構(gòu)的不足，在學(xué)習(xí)中自覺地去完善自己。通過連續(xù)幾個(gè)學(xué)期的嘗試，我們感到教學(xué)效果比較好，有的學(xué)生經(jīng)常在下課后圍著教師交流，提出各種材料學(xué)領(lǐng)域的前沿問題與教師探討；有些表現(xiàn)突出的學(xué)生積極加入到大學(xué)生科研的隊(duì)伍中，開展科研實(shí)驗(yàn)。

2.1.2 開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論、掌握理論

學(xué)生在課堂中獲取的知識(shí)只有在實(shí)踐中才能消化、理解和掌握，并在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論、獲得創(chuàng)新。只有將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，才能使學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能，才能夠具備從事應(yīng)用性研究的能力[4]。我們開設(shè)的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)按要求自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)方案，由學(xué)生獨(dú)立操作，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告和結(jié)論。學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐，不僅培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考與動(dòng)手能力、提高了科研素養(yǎng)，同時(shí)也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)和材料科學(xué)的興趣；拓寬了知識(shí)面。這種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和專業(yè)教學(xué)相結(jié)合，相互促進(jìn)，學(xué)生用專業(yè)知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐，同時(shí)又在實(shí)踐中更深刻的理解專業(yè)知識(shí)，學(xué)以致用。另外，在完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過程中，小組成員互相幫助和配合，進(jìn)一步強(qiáng)化了團(tuán)隊(duì)合作精神。

2.1.3 設(shè)計(jì)課程評(píng)價(jià)體系，注重學(xué)生能力形成

考核評(píng)價(jià)必須隨著教學(xué)方法的改變而變化[5]。課題化教學(xué)效果的考核評(píng)價(jià)不同于傳統(tǒng)課程的考核評(píng)價(jià)，傳統(tǒng)課程的考核只能考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與部分應(yīng)用，對(duì)學(xué)生能力形成、素質(zhì)滲透等內(nèi)容不能很好考核評(píng)價(jià)；課題化教學(xué)的考核評(píng)價(jià)特點(diǎn)是將能力、素質(zhì)、知識(shí)的考核評(píng)價(jià)融合于課題任務(wù)的完成過程之中；傳統(tǒng)課程的效果受教師控制程度大，而課題化教學(xué)的效果由學(xué)生自己控制。這種評(píng)價(jià)體系更能全面檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。另外，課題組之間進(jìn)行互評(píng)，評(píng)委的角色促使學(xué)生換位思考，有助于加深對(duì)于知識(shí)的理解，和對(duì)自身綜合能力的客觀審視。

2.2 研究型教學(xué)模式存在的問題及改進(jìn)思路

通過調(diào)查問卷我們深入了解到學(xué)生們對(duì)本課程研究型教學(xué)模式實(shí)踐的認(rèn)可與支持，但也發(fā)現(xiàn)了實(shí)踐過程中存在的問題與不足，主要表現(xiàn)在課題A的匯報(bào)階段，由于有些課題的研究內(nèi)容較多，而學(xué)時(shí)相對(duì)較少，致使有的學(xué)生講述時(shí)間較長，這樣造成互動(dòng)環(huán)節(jié)有所缺失，使聽匯報(bào)同學(xué)的興趣和積極性逐漸減弱。今后擬從兩方面進(jìn)行改善，一是在學(xué)時(shí)不變的條件下，適當(dāng)減少部分課題的研究內(nèi)容，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)，對(duì)匯報(bào)時(shí)間進(jìn)行有效控制；二是在某學(xué)生講解完后，對(duì)所講內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)組織進(jìn)行深入的研討和交流，加大相互探討的力度，務(wù)必使大多數(shù)同學(xué)參與其中。例如可以引入問題教學(xué)法，在某學(xué)生講解前，提出涉及重難點(diǎn)的幾個(gè)問題，讓其他學(xué)生在聽的過程中尋求答案，并在講解完后組織討論，得出正確解答，這樣既調(diào)動(dòng)了大部分學(xué)生的積極性，又突出了知識(shí)的重難點(diǎn)。

3 結(jié) 語

在“材料化學(xué)”課程中應(yīng)用研究型教學(xué)模式，采用課題驅(qū)動(dòng)、探索性實(shí)驗(yàn)、討論式教學(xué)等教學(xué)方法，創(chuàng)設(shè)探究性問題和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)相應(yīng)考核方式和評(píng)價(jià)體系，將知識(shí)“灌輸”式教學(xué)向師生共同探究式教學(xué)轉(zhuǎn)變，將單一的課堂講授向多樣化教學(xué)方式轉(zhuǎn)變，將注重理論教學(xué)向教學(xué)科研結(jié)合轉(zhuǎn)變以及將傳統(tǒng)的閉卷考試向多種考核評(píng)價(jià)方式轉(zhuǎn)變。通過這些轉(zhuǎn)變，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)與研究的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)研究的自主性、語言表達(dá)能力、自我展示的能力、創(chuàng)新能力、實(shí)際動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。此外，也為高校的研究型教學(xué)提供理論依據(jù)和參考，希望我們進(jìn)行的課題化研究型教學(xué)模式的探索和實(shí)踐能對(duì)其他課程，尤其是實(shí)踐應(yīng)用性較強(qiáng)的課程的教學(xué)有一定的啟發(fā)。

[1] 馮芳，王東田，莊虹.“材料化學(xué)導(dǎo)論”課程教學(xué)改革與研究[J].廣東化工，2012，39(6)：239-240.

[2] 付鵬.材料化學(xué)專業(yè)《材料化學(xué)》課程建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐[J].廣州化工，2010，38(9)：208-209.

[3] 曾兆華，楊建文.材料化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013：1-160.

[4] 宋彩霞，胡正水.一個(gè)材料化學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及探討[J].化工高等教育，2012(2)：73-75.

[5] 侯文順，胡英杰.關(guān)于項(xiàng)目化教學(xué)改革的考核評(píng)價(jià)探索[J].遼寧教育行政學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，25(10)：12-13.

Practice and Thought of Developing Research-oriented Teaching in Materials Chemistry Course

CAOChun-hua,WANGYa-zhen,LIULi

(School of Chemical and Environmental Engineering, Jianghan University, Hubei Wuhan 430056, China)

Taking the Materials Chemistry course as an example, the research-oriented teaching mode was explored by adopting the project-driven pattern, combining teaching and research as the teaching method, increasing the creation of the inquiry problem and the designed experiment, and improving the corresponding examination methods and the evaluation system. Through the practice of research teaching mode, the teaching effect was improved, and the students’ learning interest, self-learning ability and scientific literacy were enhanced. The significance, problems and improvement of the practice of research-oriented teaching mode in curriculum were put forward.

research-oriented teaching; curriculum reform; Materials Chemistry

武漢市市屬高校教學(xué)研究項(xiàng)目(No.2014069)。

曹春華(1979-)，女，博士，講師，主要從事材料化學(xué)的教學(xué)與研究。

G640

B

1001-9677(2016)022-0188-03