基于科教融合的研究生“材料制備化學”課程建設探討

劉金剛

摘 要：材料學科“材料制備化學”課程由于涉及到專業(yè)領域廣、知識理論性強等問題，對于一年級研究生學習起來比較枯燥乏味。本文結合作者多年的科研和指導研究生的實踐經驗，將科研成果和科研思維訓練方法引入課堂，做到“科教融合”，利用科研促進教學，增強了課程的實用性與針對性，提高了研究生課程的教學效果和質量。

關鍵詞：材料制備化學；科研；教學

“材料制備化學”作為材料科學領域的一個重要學科分支，是新材料研究的基礎，對于零維、一維、二維納米材料的合成及其修飾工藝、碳材料、發(fā)光材料、超分子材料的制備及表征、復合材料的設計與制備及其界面化學問題的研究等領域的發(fā)展具有重要意義[1]。

“材料制備化學”課程是中國地質大學（北京）（以下簡稱“我?！保┎牧峡茖W與工程、應用化學、化學等相關專業(yè)研究生一年級的專業(yè)主干課，內容涉及無機化學、有機化學、物理化學、膠體與界面化學、高分子化學、晶體材料學、高分子材料、復合材料學、無機材料工藝學等多門課程。

與培養(yǎng)本科生不同，研究生培養(yǎng)是在掌握扎實的專業(yè)知識基礎上，強調“探究性教學”與學生的自主學習。同時著重培養(yǎng)其鉆研和運用知識的能力，以促進其科學及創(chuàng)新思維的形成[2]。因此，必須根據研究生的特點，采用合理的教學方法和教學思想，以保證研究生的培養(yǎng)質量。

目前我校材料科學與工程專業(yè)的研究理念主要是面向資源綜合利用、節(jié)能減排、低碳環(huán)保、循環(huán)經濟等國家戰(zhàn)略需求，以資源綜合利用與新材料（包括礦物材料、無機非金屬材料、高分子復合材料、納米功能材料等）為主要方向。2015年學院牽頭并作為主要成果支撐單位的材料和化學2個學科進入了ESI全球排名前1%，為中國地質大學有5個學科進入ESI全球排名前1%以及建設地球科學領域世界一流大學做出了重要貢獻。

該形勢下，如何使“材料制備化學”這門課程適合不同研究方向、專業(yè)背景的學生，如何讓學生在研究生階段剛開始的第一學期就樹立嚴謹、科學的研究態(tài)度和學風，掌握科學的研究方法，基于這些思考，結合筆者多年的科研經驗，將科研成果和科研思維訓練方法引入課堂，利用科研促進教學，收到了令人滿意的效果。

一、利用視頻資源輔助抽象概念講解，拓寬學生視野

我校一年級研究生的專業(yè)方向包括陶瓷材料、耐火材料、高分子材料以及復合材料等多個材料學學科。該學科的特點是專業(yè)領域涉及廣泛、實驗手段多種多樣。此外，任課教師由于研究方向各異，專業(yè)背景不同，因此不可能將所有知識點均清晰地教授給學生。針對這種情況，我在教學過程中著重建設立體化教材，即以傳統(tǒng)紙質教材為基礎，立足于現(xiàn)代教育理念和現(xiàn)代信息網絡技術平臺，采用多媒體、多形態(tài)、多層次的教學資源和包括多種教學服務內容的結構配套的教學出版物集合[3]。本課程內容涉及到多種材料的制備工藝流程以及應用情況，教材中一般僅用文字和圖片進行描述。如果照本宣科，很難生動地展示材料制備過程以及相關儀器設備的功能和用途。

筆者在科研過程中對相關材料的制備流程進行了錄像并制成視頻，并從網絡中收集整理了大型儀器生產廠家和銷售公司推出的設備結構、工作原理以及操作方法的視頻資源，在課堂中合理地利用這些資源可以讓學生能最真實地接觸各種大型儀器設備。例如，在為具有包括材料學、化學、納米科學等不同專業(yè)背景的研究生一年級學生講授“玄武巖纖維增強樹脂基復合材料”時，筆者結合自己的講解，為學生準備了玄武巖纖維制造、纖維浸漬樹脂形成預浸料、預浸料模壓等全工序的視頻與圖片資料，做到了圖文并茂，栩栩如生，把枯燥的理論知識講得淺顯易懂，讓學生更身臨其境地熟悉該材料的結構和操作方法，增強了學生對樹脂基復合材料的感知能力，提高了學生學習相關知識的興趣。采用這種多媒體教學方法還能夠有效幫助學生認識很多以前沒有見到的材料和設備，擴大了學生的知識范圍，增強了學生的好奇心，從而達到更好的教學效果。

二、將科研項目融入課堂，更新教學內容

材料科學在當今社會具有非?；钴S的生命力，新材料的發(fā)展日新月異。因此“材料制備化學”課程內容的更新與充實顯得極其重要。如何能夠將材料科學的最新研究成果通過這門課程的教授傳輸給即將踏入科研生涯的一年級研究生是一項頗具挑戰(zhàn)性的研究課題。而將授課教師的相關科研成果有效地轉化為教學是推動這一進程的重要方法。通過講授科研成果和討論科研問題，可以強化學生的教學參與和課堂互動的積極性，激發(fā)學生課后延展學習的熱情，大大提高和鞏固了課堂教學的效果[4]。

筆者是近期調入現(xiàn)單位從事教學與科研工作的。之前，筆者在復合材料科研方面具有豐富的經歷，但在教學方面經驗較少。因此，在教學內容安排上，根據教學大綱要求，筆者對教學內容進行適當?shù)恼{整，對部分陳舊過時的內容進行了刪減，除了將當前材料科學領域的研究熱點與前沿的制備化學問題進行重點闡述之外，在適當時機還將自己多年的科研成果和科研經歷融入課堂，往往能引人入勝，調動了學生的積極性。例如，在教學過程中，筆者將之前在集成電路封裝用先進復合材料方面的研究成果融入“復合材料制備化學”教學中，使學生接觸到了國際先進的電子封裝材料以及集成電路研究領域，即使與其現(xiàn)有研究方向偏離較遠的學生也表現(xiàn)出了濃厚的興趣。

在教學中發(fā)現(xiàn)，學生對教師的科研項目興趣十分濃厚，在課堂討論中，關于老師從事的科研項目的討論往往是氣氛最為活躍的話題。并以此為切入點，積極引導學生樹立開展科學研究、鍛煉動手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神的學習觀，這樣的課堂教學往往達到事半功倍的效果。

三、注重討論課，培養(yǎng)學生的研究和創(chuàng)新能力

研究生教學重在培養(yǎng)學生的研究能力和創(chuàng)新能力，因此，討論課已成為研究生課堂教學的一種重要方式。一堂有準備、有組織的討論課可以活化課堂、啟迪智慧，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題能力。例如，筆者根據目前國際上材料科學發(fā)展的最新成果，為一年級研究生準備了多個材料制備領域相關的調研方向，然后通過分組討論，學生之間互相交流思想，新思路和新的想法在討論中不斷碰撞和產生，有效地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力和協(xié)作精神。同時，研究生們新奇大膽的想法也為我的科研工作提供了靈感。

四、改革考核方式，重視科研能力考核

大部分對學生成績的評定方法，主要是采取期末考試這樣一錘定音的方式，如果采用這種方式那么考核的只是學生對內容的記憶，而考核的目的是了解學生對基礎知識、概念的掌握以及實踐能力、創(chuàng)新能力等綜合能力的考查。基于以上考慮，對于考核方法的改革，在這里筆者通過“過程性評估+終結性評估”的教學評估方法，對學生學習效果采取多方位的評定。過程性評估主要包括平時的課程討論和根據指定內容（材料制備化學的某一方面），查閱資料，匯報答辯。終結性評估是分組布置研究問題，撰寫論文。針對研究的問題，教師提供關鍵詞或者布置精選的參考文獻：分組讓學生充分閱讀、消化、吸收和討論，然后撰寫讀書報告及小論文，最后各組對所研究的問題進行公開宣講，在課堂上做專題報告和討論。這樣不但加深學生對所學內容的認識，同時還可以激發(fā)學生就提出的問題進行積極的思考，提高思維能力和學術上的分辨能力，辯明是非，走出可能存在的個人理解上的誤區(qū)，學生的學習主動性強。通過論文的撰寫使學生加深對所學知識的認識，同時獲得團隊合作和科研論文寫作的訓練。此外，增加論文考核內容，可以提高學生的自學及寫作能力，在給出高質量的論文前，學生必須大量閱讀文獻及查閱相關書籍。

五、結語

通過“材料物理化學”課程的講授，使我深切體會到“科教融合”對于提高該課程講授效果的重要性。高水平的科學研究和學術成果是支撐和提高“科教融合”教學方法的基礎。因此，教師在科研工作中要能夠立足相關領域國際前沿。只有親自了解到本領域的最新研究方向與動態(tài)，才能夠在教學過程中做到“科研”與“教學”相互滲透和融合，才能夠在理論教學的基礎上使學生接觸和了解學科前沿成果和研究動態(tài)，增加學生的感性認識和對本專業(yè)的科研興趣與信心?？蒲谐晒械男滤悸?、新方法、新對策也啟迪與開拓了學生的創(chuàng)新意識，鍛煉了獨立解決問題的能力。

參考文獻：

[1]張以河.材料制備化學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2013年11月.

[2]唐志軍，吳笑峰，席在芳，吳亮紅，胡仕剛.面向實踐創(chuàng)新能力的工科研究生培養(yǎng)模式探討[J].山西科技，2015，30（5）：91-92.

[3]王磊，等.材料學學科碩士學位研究生課程體系改革探索[J].中國冶金教育，2014（4）：6-8，12.

[4]張曉紅，黃振華.以科研之源拓教學之流[J].黑龍江高教研究，2010，192（4）：24-25.

（作者單位：中國地質大學<北京>）