功能材料專業(yè)大學(xué)生課外科技與課堂教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

劉心娟 陳泰強(qiáng) 宮銀燕 李燦 牛棱淵

摘要：在分析大學(xué)生課外科技面臨問題的基礎(chǔ)上，探索功能材料專業(yè)大學(xué)生課外科技與課堂教學(xué)改革的建設(shè)方案，進(jìn)而提升大學(xué)生創(chuàng)新和獨(dú)立解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：功能材料;課外科技;課堂教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2020）22-0159-02

材料、信息、能源是社會(huì)發(fā)展的三大支柱，新材料是發(fā)展基礎(chǔ)?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》將新材料確定為要超前部署的八個(gè)前沿技術(shù)專項(xiàng)之一?；谛虏牧咸貏e是功能材料對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重要作用，2010年，我國(guó)將新材料列為七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，教育部將功能材料列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)，其目的是解決新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展中對(duì)于技術(shù)人才的迫切需求問題，重點(diǎn)培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力、具有適應(yīng)國(guó)際發(fā)展的專門應(yīng)用型人才，為國(guó)家未來可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。我國(guó)《高等教育法》也明確規(guī)定“高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才”，如何培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才是高等學(xué)校人才培養(yǎng)活動(dòng)中的主要議題。

材料按性能分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料指具有強(qiáng)度、硬度、韌性等力學(xué)性能的材料，功能材料指具有電、磁、熱、聲、光、化學(xué)、生物等功能特性的材料。因此，功能材料是當(dāng)前新材料的主要組成部分。如何在功能材料專業(yè)本科教育過程中加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)非常關(guān)鍵。大學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng)是目前高等學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的主要途徑，對(duì)本科生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的綜合性總結(jié)和檢驗(yàn)方面，在功能材料專業(yè)人才培養(yǎng)上均具有不可替代的重要地位。

一、大學(xué)生課外科技面臨的主要問題

1.選題：提供合適的創(chuàng)新課題是關(guān)鍵?？茖W(xué)研究工作是復(fù)雜和系統(tǒng)的，如何提出一個(gè)適合本科生開展的創(chuàng)新性課題是保證項(xiàng)目有效開展的關(guān)鍵。課題難度比較大，涉及范圍比較廣，導(dǎo)致學(xué)生中途退出，達(dá)不到該項(xiàng)目立項(xiàng)的預(yù)期效果。

2.學(xué)生：本科生課程比較多，又兼顧很多課外活動(dòng)，導(dǎo)致其精力和時(shí)間都很有限。許多大學(xué)生滿足于現(xiàn)狀，缺乏創(chuàng)新能力提高的信心。另外，個(gè)別學(xué)生態(tài)度有問題，僅僅是為了能在獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)比時(shí)加分才參加課外實(shí)踐活動(dòng)，從而導(dǎo)致課外科技創(chuàng)新活動(dòng)不能真正發(fā)揮其作用。

3.導(dǎo)師：本科生現(xiàn)有專業(yè)學(xué)習(xí)的程度有限，考慮問題不夠全面，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案存在諸多問題。在這種情況下，導(dǎo)師出現(xiàn)包辦代替的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)得不到相應(yīng)的提高。教師的積極性不高，缺乏有利的條件保障，導(dǎo)致課外科技活動(dòng)在培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力方面的作用無法得到發(fā)揮。

4.經(jīng)費(fèi)及設(shè)備：功能材料專業(yè)的課外科技創(chuàng)新活動(dòng)需要文獻(xiàn)查閱、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、材料制備、材料表征、性能測(cè)試等環(huán)節(jié)，周期較長(zhǎng)且需要大量的經(jīng)費(fèi)，同時(shí)需要實(shí)驗(yàn)設(shè)備等硬件設(shè)施。學(xué)生科技活動(dòng)經(jīng)費(fèi)有限，活動(dòng)空間少，缺少必要的物質(zhì)保障條件，導(dǎo)致項(xiàng)目進(jìn)展不順利。

二、大學(xué)生課外科技與課堂教學(xué)結(jié)合的探索

針對(duì)大學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng)普遍存在的問題，考慮到啟發(fā)學(xué)生興趣，有效地調(diào)動(dòng)本科生參與科學(xué)研究的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生動(dòng)手及解決問題能力，將光電子材料課堂教學(xué)、課外科技創(chuàng)新活動(dòng)和科研導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)結(jié)合在一起，對(duì)大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，塑造大學(xué)生科學(xué)研究的創(chuàng)造性思維，進(jìn)而達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的目的，提出一套適合功能材料專業(yè)學(xué)生課外科技活動(dòng)的方案。

1.光電子材料課堂改革。對(duì)本人承擔(dān)的光電子材料課程進(jìn)行分析，篩選出與功能材料專業(yè)教師研究方向一致的章節(jié)，結(jié)合學(xué)生參與的課外科技活動(dòng)內(nèi)容，實(shí)施課堂教學(xué)改革。

（1）教學(xué)內(nèi)容。本人針對(duì)熟悉的研究方向比如光電催化、太陽能電池等進(jìn)行講解，讓學(xué)生了解研究前沿、研究進(jìn)展、存在的問題、解決問題的途徑以及發(fā)展前景，培養(yǎng)學(xué)生參加課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的興趣和信心。

（2）課堂討論。組織學(xué)生針對(duì)自己選定的研究方向查找資料，進(jìn)行PPT講解討論，了解更多的課外科技知識(shí)，鍛煉學(xué)生查閱英文資料，讓學(xué)生帶著好奇心去參與課外科技創(chuàng)新活動(dòng)。

（3）作業(yè)形式。作業(yè)中涉及一些開放性題目，比如介紹某一光電材料或器件的研究進(jìn)展，讓學(xué)生通過查閱資料，更系統(tǒng)地了解研究動(dòng)態(tài)。

2.課外科技創(chuàng)新活動(dòng)。對(duì)功能材料專業(yè)大學(xué)生課外科技活動(dòng)的可行性進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出大學(xué)四年進(jìn)行課外科技活動(dòng)實(shí)踐的進(jìn)度安排。

（1）每周組會(huì)。組會(huì)內(nèi)容包括文獻(xiàn)匯報(bào)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論。組會(huì)規(guī)定本科生匯報(bào)1篇英文文獻(xiàn)，并且要求是最近3年期刊影響因子大于5的SCI期刊上發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)。剛剛開始接觸英文文獻(xiàn)時(shí)，效果都很差，甚至出現(xiàn)中間停止無法完成講解的情況?？吹剿麄兊谝淮慰吹奈墨I(xiàn)手稿后，我感到有些心疼，但是又欣慰。經(jīng)過兩個(gè)月訓(xùn)練之后，他們基本能達(dá)到很熟練，甚至是專業(yè)匯報(bào)的程度。我看到他們的進(jìn)步，從心底里高興，感覺所有付出都是值得的。

（2）每周提交實(shí)驗(yàn)進(jìn)展報(bào)告，并進(jìn)行討論。了解實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，找到存在的問題，討論制定下一步解決方案。

（3）鼓勵(lì)參加課外科技活動(dòng)。鼓勵(lì)學(xué)生撰寫英文文章并投稿，同時(shí)參與各種課外科技競(jìng)賽。

3.科研導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)。本項(xiàng)目參與人的研究方向都是光電材料及器件，研究方向上既有相同點(diǎn)，又有不同點(diǎn)。參與人組成一支科研導(dǎo)師隊(duì)伍，共同帶領(lǐng)學(xué)生參與課外科技，撰寫英文文獻(xiàn)，利用團(tuán)隊(duì)力量，共同提高大學(xué)生的課外科技創(chuàng)新能力。

三、大學(xué)生課外科技與課堂教學(xué)結(jié)合的實(shí)踐

本文選擇中國(guó)計(jì)量大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2014級(jí)5位學(xué)生（胡品品、吳天揚(yáng)、俞黃澤、徐媛媛和許浩）和2015級(jí)3位學(xué)生（馮成杰、倪夢(mèng)瑩和李柱）來實(shí)施本套功能材料專業(yè)學(xué)生課外科技活動(dòng)的方案，通過光電子材料課程課堂改革、配位鍵調(diào)控與計(jì)量研究所科研導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)與課外科技創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合，在培養(yǎng)大學(xué)生課外科技創(chuàng)新能力方面取得一系列佳績(jī)。

1.根據(jù)功能材料專業(yè)本科生的實(shí)際需要，合理修改了教學(xué)大綱和課程進(jìn)度，并適量引入知名大學(xué)公開課教學(xué)視頻，有選擇的指導(dǎo)和組織這8位學(xué)生學(xué)習(xí)。在保證他們掌握專業(yè)內(nèi)容的前提下，也提高了他們參與課外科技的興趣和熱情。另外，通過課題討論和完成作業(yè)的形式，他們更系統(tǒng)地掌握了某領(lǐng)域的研究進(jìn)展及存在的挑戰(zhàn)，為參與科研項(xiàng)目打下了很好的基礎(chǔ)。

2.通過組會(huì)文獻(xiàn)匯報(bào)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)展討論，這些同學(xué)均具備了熟練閱讀英文文獻(xiàn)、撰寫SCI論文和專利、主持科研項(xiàng)目和在競(jìng)賽項(xiàng)目中獲獎(jiǎng)的能力。經(jīng)過兩年的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，8位同學(xué)均在課外科技方面取得佳績(jī)。論文：胡品品以一作發(fā)表二區(qū)SCI論文1篇，影響因子4.4;專利：吳天揚(yáng)和倪夢(mèng)瑩以一作申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng);項(xiàng)目：馮成杰和倪夢(mèng)瑩主持國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)和大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃（新苗人才計(jì)劃）1項(xiàng)，主持校級(jí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5項(xiàng);獲獎(jiǎng)：獲得浙江省第十五屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)，獲得中國(guó)計(jì)量大學(xué)第八屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽1項(xiàng)特等獎(jiǎng)。他們?cè)诋厴I(yè)時(shí)基本達(dá)到了研究生的水平，并都選擇讀研究生繼續(xù)深造。吳天楊就讀英國(guó)拉夫堡大學(xué)，胡品品就讀香港嶺南大學(xué)，李柱就讀浙江大學(xué)，俞黃澤和倪夢(mèng)瑩就讀華東師范大學(xué)，馮成杰就讀上海大學(xué)，徐媛媛和許浩就讀河海大學(xué)。

綜上所述，實(shí)施本文提出的適合功能材料專業(yè)學(xué)生課外科技活動(dòng)的方案，取得了很好的效果，培養(yǎng)了大學(xué)生的課外創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，提高了功能材料專業(yè)本科教育水平。

四、結(jié)論

大學(xué)生課外科技是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的主要途徑。光電子材料課程課堂改革、科研導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)與課外科技創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合，有效提高了大學(xué)生的創(chuàng)新和獨(dú)立解決問題的能力，同時(shí)擴(kuò)展了他們的專業(yè)知識(shí)和眼界。

參考文獻(xiàn)：

[1]晉穎，王香蘭，鎖羅曼.導(dǎo)師制下校企合作“協(xié)同育人”模式創(chuàng)新與推廣[J].合作經(jīng)濟(jì)與科技，2019，（1）：105-107.

[2]李宇哲.大學(xué)生課外科技文化活動(dòng)的隱性思想政治教育分析與路徑研究[J].科技風(fēng)，2019，（25）：81.

Exploration and Practice of Extracurricular Technology and Classroom Teaching Reform for College Students Majoring in Functional Materials

LIU Xin-juan， CHEN Tai-qiang， GONG Yin-yan， LI Can， NIU Ling-yuan

（College of Optical and Electronic Technology， China Jiliang University， Hangzhou， Zhejiang 310018， China）

Abstract： Based on the analysis of the main problems faced by college students in extracurricular science and technology， this paper explores the construction plan of extracurricular technology and classroom teaching reform for functional materials majors in order to enhance college students' ability to innovate and solve problems independently.

Key words： functional materials; extracurricular technology; classroom teaching reform

收稿日期：2019-10-24

基金項(xiàng)目：2017年中國(guó)計(jì)量大學(xué)教改項(xiàng)目“功能材料專業(yè)大學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的探索與實(shí)踐”（編號(hào)：HEX2017016）

作者簡(jiǎn)介：劉心娟（1984-），女（漢族），山西臨汾人，博士，副教授，研究方向：光電功能材料。