新工科背景下應(yīng)用型高?！安牧虾铣膳c制備”課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考

周伶俐 蘭翠玲 趙金和 謝瑞剛

(1.百色學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院，廣西 百色 533000；2.百色學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣西 百色 533000；3.百色學(xué)院校長(zhǎng)辦公室，廣西 百色 533000)

自2016年以來(lái)，在教育部積極推動(dòng)下，經(jīng)過(guò)各高校廣泛討論，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”、“北京指南”，對(duì)新工科建設(shè)提出了指導(dǎo)意見(jiàn)。新工科如浪潮般奔涌而來(lái)，拉開(kāi)了改革序幕。新工科是應(yīng)用轉(zhuǎn)型發(fā)展的一個(gè)新階段、一種新層次和新高度。其內(nèi)涵和特點(diǎn)主要體現(xiàn)在“新”上，有別于傳統(tǒng)的“舊”工科。新工科專業(yè)涉及知識(shí)面更廣，內(nèi)容更新，難度更大。新工科對(duì)人才提出新要求：不僅在某一學(xué)科專業(yè)上學(xué)業(yè)精深，還應(yīng)具有“學(xué)科交叉融合”的特征；不僅能運(yùn)用所掌握的知識(shí)去解決現(xiàn)有的問(wèn)題，還有能力學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)去解決未來(lái)發(fā)展出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)未來(lái)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用；不僅在技術(shù)上優(yōu)秀，還懂得經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和管理，兼具良好的人文素養(yǎng)。新工科更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性，尤其注重新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的緊密結(jié)合。因此，在實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)中納入行業(yè)內(nèi)的新理念、新技術(shù)、新知識(shí)和企業(yè)需求，高校與行業(yè)接軌，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)符合企業(yè)要求的具有創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)精神的新工科人才，已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)。

材料化學(xué)是一門(mén)新興的交叉學(xué)科，屬于現(xiàn)代材料科學(xué)、化學(xué)和化工領(lǐng)域的重要分支，是發(fā)展眾多高科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。本專業(yè)旨在培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)掌握納米材料與功能材料設(shè)計(jì)、制備與表征的基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識(shí)，綜合解決材料規(guī)?；?工業(yè)化生產(chǎn)中的化工技術(shù)問(wèn)題?？梢钥闯觯牧匣瘜W(xué)專業(yè)既有基礎(chǔ)理科的成分存在，又具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。目前大多數(shù)高等院校依然將材料化學(xué)專業(yè)劃分為理科專業(yè)，達(dá)到畢業(yè)要求授予理科學(xué)位。實(shí)則，它是高等教育中理科與工科的重疊部分，既可以看成是應(yīng)用理科，而將其置于當(dāng)前新工科大背景下，又可將其延伸至新工科建設(shè)范疇。

材料是人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。而材料制備與合成技術(shù)是任何新材料得以研發(fā)、新性質(zhì)得以發(fā)現(xiàn)的重要途經(jīng)，并對(duì)合成材料的性能至關(guān)重要[1]?！安牧虾铣膳c制備”是我校材料化學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)的專業(yè)必修課。課程教學(xué)中主要介紹典型材料的制備技術(shù)，反映當(dāng)代材料科學(xué)技術(shù)的新概念、新知識(shí)、新理論、新技術(shù)和新工藝。本課程是通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握材料物理合成和化學(xué)合成的基本原理，深入了解材料合成與制備技術(shù)，熟悉相關(guān)設(shè)備，了解新材料體系合成與制備方法，具備較強(qiáng)的分析和設(shè)計(jì)合成工藝的能力，能夠運(yùn)用相關(guān)設(shè)備條件即基于研究材料制備新技術(shù)、新工藝以及新材料的設(shè)計(jì)思想，并使之投入實(shí)際應(yīng)用的一門(mén)理論和實(shí)踐并重的課程。開(kāi)設(shè)這門(mén)課程的主要目的是讓學(xué)生能夠掌握一些基本的材料制備及合成方法。筆者結(jié)合本課程的特點(diǎn)以及相關(guān)教學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，理論教學(xué)的教學(xué)形式主要依靠多媒體和板書(shū)等手段，過(guò)于單調(diào)、乏味，不能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；課堂上大多數(shù)學(xué)生不能集中注意力聽(tīng)講，對(duì)于課堂上所講的知識(shí)點(diǎn)不能消化吸收，課后學(xué)生也沒(méi)有主動(dòng)復(fù)習(xí)的積極性，因此總是在學(xué)期末即將考試的前一兩周，才突擊復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)來(lái)應(yīng)付考試。而考試結(jié)束后，這些強(qiáng)行突擊塞入腦中的知識(shí)點(diǎn)沒(méi)有合適的契機(jī)得以應(yīng)用，很快就會(huì)被遺忘。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)講，這種教學(xué)方式并不能達(dá)到當(dāng)今社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。針對(duì)以上存在的問(wèn)題，筆者從課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與手段、課程應(yīng)用與實(shí)踐、課程考核等方面提出了以下幾點(diǎn)思考和建議。

1 更新教學(xué)內(nèi)容

近幾年，我校材料化學(xué)專業(yè)一直使用國(guó)防工業(yè)出版社出版的《材料合成與制備》作為教材。該教材按章節(jié)對(duì)不同合成與制備方法的概念、工藝、應(yīng)用及發(fā)展等作了系統(tǒng)的論述，比較適合高等教育“厚基礎(chǔ)、寬口徑、能力強(qiáng)、高素質(zhì)”的教育理念。本課程雖然應(yīng)用性較強(qiáng)，且配有相應(yīng)的材料合成與制備實(shí)驗(yàn)課程，但是，理論課程的教學(xué)內(nèi)容主要還是來(lái)源于教材。一方面，材料發(fā)展日新月異，材料合成與制備技術(shù)也在不斷更新，而我們選用的課本經(jīng)過(guò)編寫(xiě)、修訂、出版加以經(jīng)過(guò)多年的使用，一些先進(jìn)的合成技術(shù)、應(yīng)用及發(fā)展或許已不具有先進(jìn)性或代表性；另一方面，本課程安排在第5學(xué)期，經(jīng)過(guò)材料化學(xué)專業(yè)導(dǎo)論、材料化學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，部分學(xué)生對(duì)自己的職業(yè)或許已有了初步規(guī)劃，對(duì)相關(guān)材料也有了一定的認(rèn)識(shí)，他們往往有一些自己比較感興趣的材料及相關(guān)制備方法想去了解。所以在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置方面，我們不能照本宣科，而要聯(lián)系當(dāng)今材料科學(xué)的發(fā)展及研究熱點(diǎn)，同時(shí)，要考慮到學(xué)生的意向作適當(dāng)調(diào)整。這樣，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)闊了學(xué)生的視野，合理引導(dǎo)學(xué)生的擇業(yè)傾向，還能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

除此之外，在本課程的每一章節(jié)中都會(huì)涉及到相應(yīng)的合成或者制備工藝，而整個(gè)工藝往往涉及到生產(chǎn)設(shè)備、工藝過(guò)程、工藝參數(shù)及過(guò)程控制等方面。而同學(xué)們基本上都沒(méi)有相關(guān)工廠經(jīng)驗(yàn)，對(duì)相應(yīng)的設(shè)備、工藝流程概念模糊，而課本上對(duì)于生產(chǎn)設(shè)備的介紹一般也就通過(guò)結(jié)合示意圖進(jìn)行闡述，使得部分知識(shí)點(diǎn)理解起來(lái)存在一定的難度，長(zhǎng)此以往，學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容也就失去了學(xué)習(xí)興趣，最終導(dǎo)致課堂教學(xué)質(zhì)量不高。針對(duì)這一問(wèn)題，立足主要教學(xué)內(nèi)容，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的調(diào)整來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)工藝的理解就顯得十分有必要。

2 豐富教學(xué)方式和手段

隨著信息與多媒體技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)方式因其具有方便、快捷、高效率、信息量大等優(yōu)勢(shì)逐漸取代了傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)手段，成為高等教育理論教學(xué)的主要手段[2]。但多媒體教學(xué)也顯露出由于表現(xiàn)形式單一，易使學(xué)生產(chǎn)生大腦疲勞而達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果、教師只充當(dāng)了播音員和解說(shuō)員的角色，失去了對(duì)教學(xué)應(yīng)有的控制地位、教學(xué)信息量大，節(jié)奏快，重點(diǎn)不突出，學(xué)生無(wú)法跟上講課的進(jìn)度，只能被動(dòng)地接受授課內(nèi)容，甚至過(guò)多依賴于多媒體課件，使得教師和學(xué)生之間失去互動(dòng)性，難以發(fā)揮教師在課堂上的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用[3]。

鑒于以上存在的問(wèn)題，在多媒體教學(xué)過(guò)程中融入啟發(fā)式、討論式、參與式、研究式和案例式教學(xué)方法越來(lái)越受到教育工作者的推崇。而推行線上線下相結(jié)合、課內(nèi)課外相融合的混合式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，也為提高教學(xué)效果與質(zhì)量作出了貢獻(xiàn)。對(duì)于理工科專業(yè)課程的教學(xué)，采用教學(xué)與科研相結(jié)合模式，鼓勵(lì)學(xué)生參與老師的科學(xué)研究工作，將課堂所學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。自百色學(xué)院轉(zhuǎn)型以來(lái)，一直注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，積極鼓勵(lì)學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和教師科研工作。近幾年，學(xué)生在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獲得大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目立項(xiàng)的數(shù)量和質(zhì)量都穩(wěn)步上升。而且很多學(xué)生從大二開(kāi)始，就積極主動(dòng)聯(lián)系老師進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，跟著老師做科研?！安牧虾铣杉爸苽洹边@門(mén)課程，應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)，涉及到的材料很多，但凡同學(xué)們進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，參與了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，都會(huì)或多或少的應(yīng)用到材料合成與制備的方法。這樣，同學(xué)們?cè)趨⑴c科研的同時(shí)，也加深了對(duì)這門(mén)課中理論知識(shí)的理解。

對(duì)于那些在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下，實(shí)驗(yàn)室就能完成制備方法，如水熱與溶劑熱合成、電解合成、熱壓燒結(jié)等，我們安排相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)加以輔助，在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)相應(yīng)工藝的理解。但是，受現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件的限制，有些新興的合成與制備技術(shù)同學(xué)們?cè)趨⑴c的科研或?qū)嶒?yàn)中沒(méi)有機(jī)會(huì)接觸，但又比較感興趣。對(duì)于這部分內(nèi)容，一方面，我們可以結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)中的工藝流程制作相應(yīng)的三維動(dòng)畫(huà)視頻來(lái)輔助講解，加深同學(xué)們對(duì)相應(yīng)制備工藝的理解，也為同學(xué)們將來(lái)走上相關(guān)工作崗位打下基礎(chǔ)；另一方面，我們建議采用項(xiàng)目教學(xué)法，讓學(xué)生們分組，組內(nèi)成員分工完成相關(guān)資料查閱、整理、制作PPT講稿并在班級(jí)作展示，老師根據(jù)學(xué)生所講內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。這樣，不但可以鍛煉學(xué)生文獻(xiàn)查閱、團(tuán)隊(duì)合作、口頭表述等能力，為同學(xué)們畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的順利開(kāi)展和畢業(yè)后走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而且還可以調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)的能力，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。

3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

實(shí)踐教學(xué)作為高等學(xué)校教學(xué)工作的重要環(huán)節(jié)，起到了承上啟下的作用?！安牧虾铣膳c制備”這門(mén)課程作為一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，既具有傳授專業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的作用，又具備較強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性。在人才培養(yǎng)方案中，雖然對(duì)這門(mén)課設(shè)置了相應(yīng)的材料合成與制備實(shí)驗(yàn)課程配合理論基礎(chǔ)知識(shí)的理解，但是，受到現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的限制，像化學(xué)氣相沉積等這些對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求較高的合成實(shí)驗(yàn)，在我們的實(shí)驗(yàn)室暫時(shí)還不能開(kāi)展。學(xué)生對(duì)于合成技術(shù)與相關(guān)工藝的理解僅限于課本和老師介紹。而對(duì)于一些先進(jìn)的合成制備方法，如近幾年發(fā)展較快的3D打印技術(shù)，傳統(tǒng)的教材中并未涉及，實(shí)驗(yàn)室也沒(méi)有相關(guān)設(shè)備，但很多同學(xué)卻比較感興趣。而積極搭建全方位的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)是解決上述問(wèn)題、培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的應(yīng)用型人才的切入點(diǎn)[4]。

3.1 校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)搭建

校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)主要包括專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、綜合性實(shí)驗(yàn)中心以及校內(nèi)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地等。就目前校內(nèi)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)情況來(lái)講，主要還是側(cè)重于專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室主要側(cè)重于一些簡(jiǎn)單材料的合成、制備和基本性能測(cè)試方面，且儀器設(shè)備有限，以至于開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)方法重復(fù)性高，而又有些合成方法又沒(méi)有條件開(kāi)設(shè)，滿足不了應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力的培養(yǎng)需求。

3.2 校外實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)搭建

校外實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)主要包括校外實(shí)習(xí)見(jiàn)習(xí)基地、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐基地、產(chǎn)教融合協(xié)同育人基地等。近年來(lái)，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)積極建立了一批包括新能源等與材料相關(guān)的實(shí)習(xí)見(jiàn)習(xí)基地，為材料化學(xué)專業(yè)的實(shí)習(xí)提供了有利條件。

3.3 網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)搭建

網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)主要包括網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)視頻、音頻以及虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)等。在材料合成與制備理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，受現(xiàn)有條件限制，如實(shí)驗(yàn)耗材及設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高、實(shí)驗(yàn)設(shè)施相對(duì)落后、實(shí)驗(yàn)條件苛刻等，部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難于開(kāi)展。在新工科大背景下，逐步建立材料虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，為克服傳統(tǒng)教學(xué)的不足，解決當(dāng)前材料相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)難題提供了途徑。

遼寧工程技術(shù)大學(xué)金屬材料專業(yè)根據(jù)新工科背景下的人才培養(yǎng)方案，參考相關(guān)課程的教學(xué)大綱設(shè)計(jì)了材料處理、材料性能測(cè)試、材料科學(xué)基礎(chǔ)不可視現(xiàn)象等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了全場(chǎng)景覆蓋金屬材料實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的材料成分設(shè)計(jì)、工藝制定、組織分析、性能測(cè)試。在全流程實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，掃描電鏡、透射電鏡、真空熱處理爐等先進(jìn)儀器設(shè)備操作與使用方法也得以開(kāi)發(fā)，使學(xué)生接觸更多學(xué)科前沿知識(shí)與技能，為今后科研和職業(yè)生涯奠定了基礎(chǔ)，非常值得借鑒[5]。

4 進(jìn)一步完善考核方式

課程考核一方面起與課程教學(xué)目標(biāo)相匹配，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的掌握情況，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況作出客觀公正的評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)課程特點(diǎn)，明確學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)方法，夯實(shí)基礎(chǔ)、強(qiáng)化能力的作用，另一方面，也幫助教師總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改進(jìn)教學(xué)方式與方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

傳統(tǒng)的“材料合成與制備”課程一般采用平時(shí)表現(xiàn)結(jié)合期末考核的方式進(jìn)行考核，其中期末考核成績(jī)占總成績(jī)的70%，學(xué)習(xí)過(guò)程性考核落實(shí)不夠，不能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望，也無(wú)法客觀評(píng)價(jià)學(xué)生綜合能力、科研素養(yǎng)和創(chuàng)新思維活躍度。而且多采用閉卷考試進(jìn)行考核，容易導(dǎo)致學(xué)生通過(guò)死記硬背的方式通過(guò)考試，且學(xué)生往往抱著考試前突擊復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的想法來(lái)應(yīng)付考試，平時(shí)不努力，難以真實(shí)的反映教學(xué)效果和學(xué)生的掌握程度。而考試內(nèi)容設(shè)置不夠全面，考卷基本上是圍繞教材和教師課堂講授的內(nèi)容出題，考試在技能培養(yǎng)、實(shí)踐能力培養(yǎng)以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)等方面基本沒(méi)有體現(xiàn)，同樣導(dǎo)致學(xué)生有在考試前僅通過(guò)死記硬背，應(yīng)付考試的現(xiàn)象出現(xiàn)。

近年來(lái)，各教學(xué)單位在教務(wù)處的統(tǒng)領(lǐng)下，積極修訂人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱?？己朔绞揭沧髁溯^大的調(diào)整，增加了平時(shí)成績(jī)?cè)诳己酥兴嫉臋?quán)重。將平時(shí)成績(jī)所占比例從原來(lái)的30%調(diào)整到了目前的40%，更注重學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。而平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定從原來(lái)的作業(yè)成績(jī)、課堂表現(xiàn)、課堂筆記三部分調(diào)整為現(xiàn)在的學(xué)習(xí)考勤、課堂筆記、課堂作業(yè)、課外學(xué)習(xí)四部分，將學(xué)生課外學(xué)習(xí)活動(dòng)納入平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定的范疇。合理有效地利用好課外學(xué)習(xí)這部分平時(shí)成績(jī)的評(píng)定，例如寫(xiě)作小論文、小組開(kāi)放式作業(yè)、收集學(xué)生課程學(xué)習(xí)心得等方式，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、邏輯思維能力以及對(duì)于學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)與評(píng)價(jià)等都有積極的作用。而期末考核內(nèi)容也有待進(jìn)一步調(diào)整，可以適當(dāng)增加主觀題所占的比例，而主觀題也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整考核內(nèi)容，注重對(duì)學(xué)生能力和技能的考核，而不是一味地考核書(shū)本中的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。