馮偉　姜玉鳳　范方祿　劉愛紅　陳躍靖　金球

【摘要】材料科學突飛猛進，在豐富教學內容的同時，也給傳統(tǒng)的授課模式帶來新的挑戰(zhàn)。在“厚基礎、寬口徑”的人才培養(yǎng)模式及理論學時不斷壓縮的形勢下，本教學團隊就《材料科學前沿》課程教學內容、授課方式、考核形式進行了革新。結果表明合作式教學、研究性教學是提高教學質量，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑。

【關鍵詞】材料科學前沿 合作式教學 研究性教學 創(chuàng)新意識

【Abstract】Materials Science is advancing by leaps and bounds. It renews and enriches teaching contents， but it also brings enormous challenges to the traditional pattern of teaching. Thus， it is of great significant to carry out reform in the course of Frontiers of Materials Science. Under the new situation of theoretical teaching compressing constantly， cooperative and research teaching methods have been carried out to hope to train “multifaceted and solid fundamentals” compound talents. The result show that cooperative and research teaching are effective ways to improve teaching quality and train the innovative undergraduates.

【Keywords】Frontiers of Materials Science； Research teaching； Cooperative teaching； Innovative

【基金項目】湖北省教育科學規(guī)劃2017年度重點課題（NO.：2017GA040）；國家自然科學基金項目（項目編號：21603070）；湖北省自然科學基金項目（項目編號：2015CFB323）；湖北理工學院引進人才項目（項目編號：15xjz01R）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）39-0232-02

隨著科技的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)材料逐漸被新材料所代替，大力推動新材料領域重大突破已成為國家戰(zhàn)略。湖北理工學院材料科學與工程學院下設無機非金屬材料工程、冶金工程和復合材料與工程三個本科專業(yè)，均開設有《材料科學前沿》課程。目的是使學生在打好專業(yè)基礎的同時了解新材料領域的發(fā)展趨勢和前沿動態(tài)，開闊學生視野，拓展學生專業(yè)興趣，提高專業(yè)認知度，增強專業(yè)歸屬感，并為繼續(xù)深造和將來從事新材料研發(fā)工作奠定良好的基礎?；诙嗄杲虒W、科研經驗，本教學團隊就《材料科學前沿》課程教學內容、授課方式、考核形式進行了初步改革和實踐。

一、圍繞主題，合作教學

在“厚基礎、寬口徑”的人才培養(yǎng)新形勢下，材料科學與工程學院于2016年在全校范圍內率先實施“材料大類招生”的人才培養(yǎng)模式，明確了“一線材料工程師”人才培養(yǎng)定位。在充分考慮學生知識結構和學科建設方向的基礎上，我們將《材料科學前沿》授課計劃定為新型功能材料、先進金屬材料與加工技術、高性能復合材料和固體廢棄物資源化利用四大主題，由多位教師以講座的形式合作授課。實踐證明，對教師而言，合作式教學可緩解授課教師壓力。備課可以精益求精，舉例能更恰當，講解也能更透徹，教學效果自然顯著提高[1]。以筆者為例，長期從事仿生功能材料的研究，因此在給學生講授相關專題時，能較好把握該領域發(fā)展歷程和最新前沿動態(tài)，更為重要的是能依據自身科研經歷，向學生剖析發(fā)現科學問題的過程以及探討解決問題的可能途徑。而對于其他專題，雖了解但不透徹，只能根據查詢到的相關資料“照本宣科”，無法做到深入淺出，這勢必會影響學生學習效果。而對學生而言，學習一個階段知識后，又有一個新面孔教師上課，增加新鮮感，免除視覺疲勞。學院年輕博士較多，科研經歷豐富，最適合承擔此類前沿課程教學，但多名教師合作教學，應注重知識的連貫性和專業(yè)契合度，讓這些前沿內容更好地輔助學生學習和理解專業(yè)知識，而不能單純的是授課教師自我研究方向或興趣的拓展[2]。為此，課程教學團隊圍繞主題，共同備課，挑選與專業(yè)契合度高的前沿熱點，加強課前交流，注重課后反思，強化教學中“五基”的滲透[3]，因材施教，擴大課程的受益面。

二、研究性教學，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

如何更好地把前沿知識融入到課堂，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識成為授課老師需要思考的問題。傳統(tǒng)教學以教師講授為主，學生被動接受，缺乏積極性。鑒于學生已完成《科技論文檢索與寫作》、《材料科學基礎》和《現代材料表征技術》等專業(yè)課程的學習，本教學團隊嘗試了基于科研項目的研究性教學方法。即在部分授課環(huán)節(jié)，通過角色互換，讓學生充當教師的角色上臺講解，而教師只負責組織、引導和答疑。如筆者基于國家自然科學基金項目，在講解完仿生超疏水材料定義、理論基礎和應用背景后，引導學生通過查閱資料，以完整科技論文的形式完成“超疏水材料表面水滴結冰/冷凝行為觀察”這一課題。組織學生從材料制備、結構表征、實驗平臺搭建、實驗數據分析與結果討論等環(huán)節(jié)入手，按照小組分工完成文獻資料搜集、整理，方案確定，教案準備，課件制作，課堂交流等任務。為提高學生積極性，要求小組成員集體上臺交流任務分工及收獲，增強每位學生的責任心，培養(yǎng)團隊協(xié)作意識。當然，這種授課方式對教師也提出了更高要求，需明確每名學生分工，精心準備，巧妙構思，掌控全局。如實現超疏水特性的核心是制備粗糙表面，獲取方法多種多樣，既可以是至下而上的化學生長，也可以是從上至下的物理破壞，要求學生根據所學微/納米材料制備方法，結合實驗室現有條件初步確定方案；在結構表征環(huán)節(jié)，強調微/納米級別的形貌觀察，引導學生回顧光學顯微鏡、電子顯微鏡的原理、特點，以及如何通過XRD等手段分析物相組成；而在實驗平臺搭建上，讓學生對比冰箱和冷熱可控飲水機在制冷方式上的異同點，指引學生利用半導體制冷片搭建溫、濕度可控實驗模塊；而在最后數據分析環(huán)節(jié)強調數字圖像獲取和分析能力，通過拍攝的結冰、冷凝過程視頻，需要哪些數據才能分析防冰性能優(yōu)劣，以及冷凝液滴生長規(guī)律、合并彈跳行為。指出可嘗試利用Photoshop、Image J、Matlab等軟件，如何獲取這些數據則需要學生自行查閱資料自學軟件；在學生答辯環(huán)節(jié)，著重分析每組方案的可行性，并鼓勵同學們繼續(xù)深入實驗室，繼續(xù)論證并完成實驗報告。對于新的教學嘗試，學生學習興趣、參與度明顯提高。雖然花費了大量精力，但通過此次授課，筆者也從授課班級中挑選了幾名科研興趣濃厚的同學，加入教師的科研團隊，以培養(yǎng)研究生的模式從嚴要求，有效緩解了教師科研和教學精力有限的問題，初步形成了教學、科研相長的良性循環(huán)。其中實驗小組還以此為契機，申報了“微環(huán)境可控冷凝結冰可視化數字平臺”，獲2017年度湖北省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目立項。

三、多樣化考核評估方式

過往采用的試卷或提交科技論文的考核方式，往往造成了學生臨陣磨槍，事后忘光的結果。因此，本教學團隊也對該課程考核評估方式進行了探索。采取了考勤、課堂表現和論文或實驗報告相結合的方式，更加強調學生的課堂表現，尤其是學生在角色互換環(huán)節(jié)表現。這一環(huán)節(jié)既體現了學生課堂參與度，也能凸顯學生查閱資料、分析問題、解決問題的能力，甚至還能鍛煉學生領導力、團隊協(xié)作力和語言表達能力。而這些能力也都是創(chuàng)新型人才所必須具備的品質。

四、結束語

教學是一個永無止境的過程，如何在理論學時不斷壓縮的情況下，調動學習積極性，保障教學質量，值得每一位教師深思。教學和科研從來都不是孤立的，從學校督導和學生反饋意見來看，合作式專題授課，教師講解生動透徹。基于角色互換的研究性教學環(huán)節(jié)，學生興趣濃厚，參與度高，自主學習能力得到有效鍛煉。該教學模式對于培養(yǎng)學生自學能力和創(chuàng)新意識具有重要的意義，宜成為常用教學模式之一。

參考文獻：

[1]宋述鵬， 周和榮， 沈冬冬.《材料科學前沿》課程建設的探索與實踐[J].科教導刊-電子版（上旬）， 2016（1）： 57

[2]王偉衛(wèi)，崔佳毅， 吳英理. 一線科研教師參與本科基礎課程教學的問卷調查分析[J].中國當代醫(yī)藥， 2017（8）： 176-178

[3]王文亮， 王渭娜. 基礎課教學中應滲透學科發(fā)展前沿，選修課教學中更應關聯(lián)學科基礎知識[C].全國高等師范院?；瘜W課程結構與教學改革研討會. 2010.

作者簡介：

馮偉（1984.11-），男，漢族，湖北黃石人，博士，講師，研究方向：新型功能材料。