《功能陶瓷材料》理論教學(xué)與科研實(shí)踐相結(jié)合的探索與實(shí)踐

彭研焱，路大勇，劉巧麗

(吉林化工學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 吉林 132022)

《功能陶瓷材料》為吉林化工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)大三的一門方向?qū)I(yè)課。由于當(dāng)代社會，科技日新月異、材料領(lǐng)域知識更新速度迅猛，前沿成果不斷涌現(xiàn)，而以教材為教學(xué)依據(jù)的傳統(tǒng)教學(xué)方式，不能夠及時(shí)地反應(yīng)陶瓷材料領(lǐng)域的前沿進(jìn)展和發(fā)展趨勢，因此在《功能陶瓷材料》本科教學(xué)過程中，應(yīng)將教學(xué)內(nèi)容與科研實(shí)踐相結(jié)合，可以讓學(xué)生們在更好地掌握知識概念的基礎(chǔ)上，將前沿的科研成果在課堂上進(jìn)行講解與滲透，讓沒有科研實(shí)訓(xùn)經(jīng)歷的學(xué)生們更進(jìn)一步了解科技前沿動態(tài)和發(fā)展態(tài)勢，拓寬其科研思路以激發(fā)其對科研實(shí)踐的興趣，從而更加深入地理解理論性知識。同時(shí)通過理論課程教學(xué)與科研實(shí)踐相結(jié)合，可以促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的及時(shí)更新、增加教學(xué)形式的多樣化，提高教學(xué)水平以及對教師隊(duì)伍建設(shè)均有著一定的積極作用。

一、《功能陶瓷材料》理論課程的教學(xué)內(nèi)容與特點(diǎn)

教學(xué)內(nèi)容是一門課程的核心。功能陶瓷是一類具有優(yōu)異的光、電、磁、熱等物理性能并且能夠?qū)崿F(xiàn)功能轉(zhuǎn)化的特種陶瓷[1]。功能陶瓷材料具有種類多用途廣等特點(diǎn)，主要包括鐵電、壓電、介電、熱釋電、半導(dǎo)體、電光和磁性等功能各異的新型材料。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的快速增長，功能陶瓷在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)，乃至是軍事應(yīng)用等領(lǐng)域都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。功能陶瓷這門課程具有知識面廣、內(nèi)容繁多、新成果多、而公式與推導(dǎo)相對較少的特點(diǎn)[2]。結(jié)合材料學(xué)院的學(xué)科特色，材料化學(xué)專業(yè)選用哈爾濱工程大學(xué)出版社的《陶瓷材料導(dǎo)論》作為使用教材。本書內(nèi)容主要包括兩個(gè)方面：一方面為陶瓷基礎(chǔ)理論知識，全面介紹了陶瓷的結(jié)構(gòu)、顯微組織和相變，以及陶瓷的性能、制造工藝；另一方面系統(tǒng)地闡述了普通陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、智能陶瓷、納米陶瓷和陶瓷復(fù)合基材料的組成、性能、工藝和顯微組織和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，以及在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用[3]。本書又兼顧了陶瓷材料的傳統(tǒng)內(nèi)容，推出了當(dāng)時(shí)一些前沿方面的內(nèi)容，可以使學(xué)生盡快的掌握陶瓷材料的基礎(chǔ)知識以及實(shí)際應(yīng)用。作為材料化學(xué)專業(yè)的學(xué)生有必要學(xué)習(xí)和掌握陶瓷材料方面的知識，這也是本書編寫者的主要目的。但由于時(shí)代的不斷發(fā)展，課本內(nèi)容已經(jīng)與現(xiàn)實(shí)存在一定的脫節(jié)現(xiàn)象，沒有做到與科技前沿相接軌，因此應(yīng)將理論教學(xué)與科研實(shí)踐相結(jié)合，可以更好地配合教材使用。

二、《功能陶瓷材料》理論課程教學(xué)與科研實(shí)踐相結(jié)合的意義

(一) 科研對教學(xué)內(nèi)容的促進(jìn)作用

將理論課程與科研實(shí)踐相結(jié)合有助于教學(xué)內(nèi)容的更新。在當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，科技日新月異，知識的更新速度也是十分迅速的。而課本中的一些陳舊的觀點(diǎn)等已經(jīng)無法與現(xiàn)代的科技成果接軌，就會導(dǎo)致知識更新慢，從而脫離實(shí)際。對于教師來講，沒有科研實(shí)踐，所掌握的知識僅僅停留在過去，只能重復(fù)過去的知識，授課的內(nèi)容既單一又陳舊，根本無法做到與社會接軌，無法與時(shí)俱進(jìn)。對于學(xué)生來講，如果只是了解課本上十多年前的知識內(nèi)容，畢業(yè)后剛步入社會，則會出現(xiàn)理論知識與現(xiàn)代科技脫節(jié)的現(xiàn)象。無法將在大學(xué)所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)踐中去解決問題[4]。學(xué)生沒有掌握前沿的科技知識，也就無法迅速地投入到本領(lǐng)域的工作中，無論是在個(gè)人的成長還是技術(shù)的掌握方面，都會給學(xué)生帶來一定的自卑感與困擾。從歷史上看，科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平影響著教學(xué)的內(nèi)容和性質(zhì)，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的每個(gè)歷史時(shí)期都出現(xiàn)了與之相適應(yīng)的教學(xué)體系[5]。現(xiàn)如今只有將理論課程與科研實(shí)踐相結(jié)合，才可以促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的及時(shí)更新，做到與實(shí)際緊密相連，從而使教學(xué)內(nèi)容更加貼近專業(yè)的發(fā)展需要。兩者相結(jié)合不僅可以補(bǔ)充教材使教學(xué)內(nèi)容更加具備新穎性、科學(xué)性以及實(shí)用性，還可以做到學(xué)生畢業(yè)后與社會進(jìn)行無縫對接。

1.《功能陶瓷材料》第四章第一節(jié)的內(nèi)容為電功能陶瓷。學(xué)生需要了解導(dǎo)電陶瓷、電介質(zhì)陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷等基本知識。由于我校實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限，而學(xué)生人數(shù)較多，一些價(jià)格昂貴的儀器沒辦法每一個(gè)學(xué)生都能上手操作[6]。除了在課堂上按照教材進(jìn)行概念性知識的講解，可以將科研實(shí)踐中制備的BaTiO3介電陶瓷材料引入到課堂中。如：在樣品制備階段可以錄制視頻，讓學(xué)生更直觀地觀看實(shí)驗(yàn)操作步驟；介紹XRD、拉曼光譜、電子順磁共振等實(shí)驗(yàn)儀器就可以通過圖片錄制短視頻，給同學(xué)們進(jìn)行詳細(xì)的講解；將制作好的樣品帶到課堂上供同學(xué)觀察，并讓同學(xué)們計(jì)算一些簡單的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如密度的計(jì)算等，隨后將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并總結(jié)。以這種影音圖片等形式直觀地呈現(xiàn)，可以更好的吸引學(xué)生地注意力，由此可以加深同學(xué)對于本節(jié)課程中地知識點(diǎn)的了解。

(二) 科研對教學(xué)水平的促進(jìn)作用

科研是教學(xué)質(zhì)量的助推器，以科研促進(jìn)教學(xué)更是提高大學(xué)教學(xué)水平的主要途徑[7]。在教學(xué)過程中，如果只依賴課本，教師對枯燥的知識點(diǎn)進(jìn)行講解，逐漸的學(xué)生們則會有一種被強(qiáng)行的塞入感，一節(jié)課下來只是機(jī)械的記錄，走神現(xiàn)象十分普遍。教師與學(xué)生之間缺乏良性互動，課堂氣氛逐漸變得壓抑，學(xué)生的注意力也會渙散[8]。而將科研與理論課程相結(jié)合，則會引入許多新穎的資源，提高課堂的授課質(zhì)量，讓枯燥的知識變得鮮活起來。吸引學(xué)生的注意力，完成從被動強(qiáng)行接受到主動吸引求知的一個(gè)轉(zhuǎn)變?？蒲谐晒约敖?jīng)驗(yàn)都可以充實(shí)教育內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)以科研為支撐才能得到延伸和發(fā)展，在教學(xué)中加入研究學(xué)科前沿的最新知識和新動向，讓學(xué)生感悟到教學(xué)和科研之間的魅力，這樣才能提高學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，必定提高教學(xué)質(zhì)量[9]。

例如：在第七章生物陶瓷材料可以用于我們?nèi)祟惞趋篮脱例X等部位，因此在本章的學(xué)習(xí)中，提前布置課堂作業(yè)，同學(xué)們通過查閱資料以及最新的文獻(xiàn)，并進(jìn)行整理及匯總，以小組匯報(bào)的形式進(jìn)行課堂交流。比如在實(shí)際生活中涉及到的牙、石膏、骨、心瓣膜等不同方面，來共同學(xué)習(xí)現(xiàn)階段最新的科研知識以及應(yīng)用領(lǐng)域。這樣一來不僅讓同學(xué)們參加到知識收集過程中，調(diào)動了學(xué)生積極性的同時(shí)也改變了以往老師教同學(xué)聽的傳統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂，增加了課堂內(nèi)的互動和溝通。也督促教師對新知識不斷獲取，通過科研成果與理論課程的結(jié)合對教學(xué)水平提高具有一定的積極作用。

(三) 科研對教師隊(duì)伍建設(shè)的作用

將理論課程與科研實(shí)踐相結(jié)合已經(jīng)逐步成為高校教學(xué)的新模式。師者，傳道受業(yè)解惑也。教師是高等院校的第一生產(chǎn)力，是決定教育和科研水平的關(guān)鍵因素[10]。高校教師需要具備先進(jìn)的教育觀念、教學(xué)觀念?？蒲惺菇處煂W(xué)習(xí)了先進(jìn)的教育思想，樹立了諸如終身教育思想、素質(zhì)教育思想、全人教育思想、創(chuàng)新教育思想等各種先進(jìn)的教育思想與潮流，并引領(lǐng)教育改革[11]。兩者相結(jié)合可以提高教師的科研創(chuàng)新能力，在教學(xué)中啟發(fā)新思路應(yīng)用于科研，促進(jìn)科研水平的提高，從而獲得科研項(xiàng)目。而科研成果又能反作用于課堂，為理論知識提供佐證，補(bǔ)充教學(xué)中的空白。使教師自覺的通過科研與教研相結(jié)合的形式，來提高自身的學(xué)術(shù)水平以及教學(xué)能力。科研與教學(xué)結(jié)合形成良好的氛圍，可進(jìn)一步加強(qiáng)師資隊(duì)伍的提高與發(fā)展。

三、結(jié) 語

《功能陶瓷材料》是一門理論性、概念性、應(yīng)用型的課程。隨著社會的發(fā)展，對于人才培養(yǎng)的要求以及新的科研成果正在不斷涌現(xiàn)的現(xiàn)象，探索理論課程聯(lián)系科研實(shí)踐相結(jié)合，不僅能夠培養(yǎng)出更專業(yè)、更適合社會發(fā)展的人才，還可以提高教師的授課水平、科研能力，形成良好的教學(xué)科研互動機(jī)制，相互融合共同發(fā)展。