省級一流專業(yè)背景下《材料化學(xué)》研究性課程建設(shè)
——以金陵科技學(xué)院為例

林 青，趙毅杰，梁 棟，王 威，張小娟，葉原豐，郝凌云

(金陵科技學(xué)院，江蘇 南京 211169)

為了全面貫徹全國教育大會和全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神，落實(shí)《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》和“六卓越一拔尖”系列文件中關(guān)于專業(yè)建設(shè)的要求，繼續(xù)實(shí)施《江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程實(shí)施方案》，打造一批辦學(xué)聲譽(yù)卓著、社會廣泛認(rèn)可的省一流專業(yè)，加快建設(shè)江蘇高水平本科教育，為江蘇經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供重要支撐，江蘇省教育廳啟動了江蘇高校一流本科專業(yè)(簡稱“省一流專業(yè)”)建設(shè)工作。

金陵科技學(xué)院材料工程學(xué)院開設(shè)的材料科學(xué)與工程專業(yè)于2019年被江蘇省教育廳確定為省一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，2019年9月材料工程學(xué)院啟動材料科學(xué)與工程省一流專業(yè)建設(shè)?！恫牧匣瘜W(xué)》是為材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門重要的專業(yè)必修課程。本課程是在學(xué)生學(xué)完無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、材料概論等專業(yè)基礎(chǔ)課程之后開設(shè)的，是從分子水平到宏觀尺度認(rèn)識結(jié)構(gòu)與性能的相互關(guān)系，認(rèn)識和理解材料科學(xué)與工程中的相關(guān)化學(xué)問題，從而能夠把所學(xué)的化學(xué)知識結(jié)合到材料的研究與開發(fā)、選擇與使用中[1]。研究性課程實(shí)施中，學(xué)生需主動地獲取知識、應(yīng)用知識、獨(dú)立解決問題，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)具有重要作用，為后續(xù)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》等專業(yè)核心課程學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。筆者以《材料化學(xué)》的研究性課程建設(shè)實(shí)踐探索為案例，論述省級一流專業(yè)建設(shè)過程中研究性課程教學(xué)改革的相關(guān)內(nèi)容。

1 材料化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀與突出問題

材料化學(xué)具有內(nèi)容繁雜、知識點(diǎn)多、概念性極強(qiáng)、抽象難理解、難記憶等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的授課教學(xué)模式下，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不強(qiáng)，學(xué)生很難高度保持注意力集中，課前不預(yù)習(xí)、課后不復(fù)習(xí)，單純依靠課堂聽講，理解和掌握難度大，效率不高。甚至，部分同學(xué)因課程難學(xué)，產(chǎn)生厭倦感，對材料科學(xué)與工程專業(yè)失去信心。其次，材料化學(xué)是從分子水平到宏觀尺度認(rèn)識材料的結(jié)構(gòu)與性能，傳統(tǒng)教學(xué)很少能引導(dǎo)學(xué)生去分析、解決實(shí)際問題，忽視了對學(xué)生分析和解決問題能力的培養(yǎng)[2]。最后，現(xiàn)代材料科技發(fā)展迅速，新材料和技術(shù)的涌現(xiàn)都是建立在材料化學(xué)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，如何把材料領(lǐng)域的前沿科技和課堂知識聯(lián)系起來，也是一個亟待解決的問題。

2 《材料化學(xué)》研究性課程建設(shè)措施

建設(shè)省一流專業(yè)，解決傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，基于學(xué)情，在打牢基礎(chǔ)、強(qiáng)化專業(yè)知識學(xué)習(xí)的前提下，提高教學(xué)質(zhì)量和育人效果，材料化學(xué)課程積極豐富和探索新的教學(xué)模式和教學(xué)方法。本人從以下幾點(diǎn)出發(fā)，實(shí)踐《材料化學(xué)》研究性課程的建設(shè)，皆在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和自主性，引導(dǎo)學(xué)生主動獲取知識、分析問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識的能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)。

2.1 制定新的教學(xué)大綱

教學(xué)大綱是教學(xué)和人才培養(yǎng)的藍(lán)本，既要體現(xiàn)《材料本科專業(yè)類國家教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的共性，又要體現(xiàn)《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》的個性，兩者要相互統(tǒng)一。作為一門承上啟下的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程學(xué)習(xí)的好壞，關(guān)系到學(xué)生能否把所學(xué)基礎(chǔ)理論應(yīng)用到專業(yè)問題的解釋、對后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的理解和把握。新版教學(xué)大綱在原有項(xiàng)目外，特別增加了涉及學(xué)生知識、能力和素質(zhì)三方面課程目標(biāo)，用以支撐材料科學(xué)與工程省一流專業(yè)的畢業(yè)要求；細(xì)化了教學(xué)內(nèi)容與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，以及課程考核對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系。根據(jù)專業(yè)需求整理教學(xué)內(nèi)容，弱化前修課程知識點(diǎn)，增加了特種功能材料的物性基礎(chǔ)、制備特種功能材料技術(shù)方法，課程系統(tǒng)性全面提升，更好的與前修課程和后續(xù)課程銜接，使其畢業(yè)后能夠迅速適應(yīng)材料專業(yè)類工作崗位。

2.2 案例化教學(xué)

材料化學(xué)課程本身就是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，知識面廣、內(nèi)涵豐富、理論深奧、枯燥抽象，如何將課程講解的生動、趣味性強(qiáng)、吸引學(xué)生，是擺在任課教師面前的大難題[3]。為此借鑒了國內(nèi)外高校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，授課過程中更加注重案例化教學(xué)方法的應(yīng)用，如以歷史故事、人物軼事、材料名人典故、當(dāng)前熱點(diǎn)和教師科研項(xiàng)目等為切入點(diǎn)，通過生動講授，達(dá)到歷史、熱點(diǎn)、前沿等與材料化學(xué)課程的知識點(diǎn)有機(jī)結(jié)合[4]；通過案例的深入剖析和討論使學(xué)生更加深刻的理解和掌握知識，提升教學(xué)效果。如講述價(jià)鍵時(shí)，以當(dāng)前熱點(diǎn)石墨烯為案例，結(jié)合其發(fā)現(xiàn)過程中的趣事和當(dāng)前最新研究進(jìn)展給學(xué)生做詳細(xì)闡述。晶體的結(jié)構(gòu)較為抽象，講解到晶體與X射線衍射時(shí)，以勞爾發(fā)現(xiàn)X射線衍射現(xiàn)象的故事為案例，突出勞爾的嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科研態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也能激發(fā)學(xué)生科研探索的好奇心。

2.3 課程網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)

材料化學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)平臺是集教學(xué)互動、資源管理、成果展示、教學(xué)管理、教學(xué)評價(jià)等于一體的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。該平臺建成后，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源線上同步，課堂教學(xué)內(nèi)容可以在線上預(yù)習(xí)、同步學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)；網(wǎng)絡(luò)平臺上發(fā)布通知、布置作業(yè)、安排網(wǎng)絡(luò)章節(jié)測試、考試等，為課堂教學(xué)節(jié)約了更多時(shí)間，課堂講授更加飽滿。此外，通知、課程PPT、視頻材料、作業(yè)、討論等均設(shè)置任務(wù)點(diǎn)，平臺會自動記錄和統(tǒng)計(jì)學(xué)生學(xué)習(xí)此任務(wù)點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，如包括學(xué)習(xí)時(shí)長、測試成績、結(jié)果分析等，對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到重要的監(jiān)督作用和實(shí)時(shí)檢測[5]。平臺又是一個互動交流平臺，可隨時(shí)發(fā)言、交流，學(xué)生討論了多少話題，提出了多少創(chuàng)新性意見，在平臺上都可簡單快速的得知，各類評價(jià)變得簡單、方便、快捷、細(xì)致、及時(shí)。教師能精準(zhǔn)的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和課程掌握情況，對于優(yōu)秀的學(xué)生，多加鼓勵促使其更上一層樓；對于表現(xiàn)不理想的學(xué)生，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)，幫其分析原因，多加鞭策。

2.4 前沿技術(shù)引入

材料化學(xué)是從事材料專業(yè)研究人員的知識寶庫，材料域取得的各項(xiàng)成就，都是對材料化學(xué)基礎(chǔ)知識的拓展和延伸。實(shí)時(shí)的引入材料最新前沿技術(shù)，豐富了課本知識，不僅能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開拓視野、拓寬思路，還能進(jìn)一步提升學(xué)生對本門課的重視程度，同時(shí)可能產(chǎn)生學(xué)術(shù)研究的想法，奠定新材料技術(shù)概念基礎(chǔ)，為學(xué)生將來從事材料相關(guān)工作打下基礎(chǔ)[5]。但僅靠教師在課堂上的四十五分鐘是介紹講解不完的，課堂講解的模式也相對單一，不能有效的展示前沿技術(shù)，為此通過課程網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布材料領(lǐng)域的前沿技術(shù)視頻，學(xué)生可輕易在網(wǎng)絡(luò)上獲取學(xué)科知識。材料化學(xué)課程的學(xué)習(xí)更加具有開放性，學(xué)習(xí)內(nèi)容從靜態(tài)的書本知識轉(zhuǎn)換為動態(tài)的科技前沿[6]。學(xué)生逐漸拋棄常規(guī)的學(xué)習(xí)思維方式，強(qiáng)化獨(dú)立思考、自主探索、追求創(chuàng)新。如高分子材料章節(jié)中增加“走進(jìn)科學(xué)”欄目的《從天然橡膠到輪胎的過程》、《口罩的秘密》等；無機(jī)非金屬材料章節(jié)中講解到碳材料時(shí)，引入“原來如此”欄目的《神奇的碳纖維材料》，帶學(xué)生了解為什么碳材料能使自行車騎行輕便、羽毛球拍扣殺淋漓、釣魚竿輕松釣起大魚。

2.5 設(shè)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)

材料化學(xué)課程既要有以老師“教”的理論知識講授環(huán)節(jié)，又要有以學(xué)生“做”為主的實(shí)踐操作環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)是重要的組成部分，是學(xué)生獲取、掌握知識的重要途徑。若整個課程偏重理論“教”學(xué)，而忽視學(xué)生“做”的實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，學(xué)生會因缺乏實(shí)際操作實(shí)踐，對所學(xué)的理論知識無法做到融會貫通，對知識會存在不同程度的理解局限性，甚至出現(xiàn)知識點(diǎn)過于零散化和碎片化，難以形成完整的思路和體系[7]。此外，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是跟隨理論課程走的模式，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、?nèi)容、步驟等都事先制定，學(xué)生只是在實(shí)驗(yàn)教師規(guī)定的框架中沿著既定的方法和步驟完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是一樣的，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)興趣不高，實(shí)驗(yàn)報(bào)告雷同，不利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。為此，材料化學(xué)開設(shè)一套開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，定位于綜合創(chuàng)新訓(xùn)練層次，與科研、生產(chǎn)和社會實(shí)現(xiàn)相結(jié)合，具有創(chuàng)新性和探索性。學(xué)生先自愿分組，自愿選題；根據(jù)題目要求，學(xué)生再查閱資料，制定實(shí)驗(yàn)方案；由教師審核并指導(dǎo)優(yōu)化方案之后，自主完成實(shí)驗(yàn)操作；學(xué)生自主分析和處理數(shù)據(jù)，討論材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能之間關(guān)系；整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫小論文形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告[8]。通過設(shè)置開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，改變了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的被動式學(xué)習(xí)，把過去的“要我做”，變成“我要做”，自主學(xué)習(xí)能力得到提高，也為學(xué)生從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的過渡提供了橋梁。

2.7 考核方式

最終考核是對學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)成果的一次檢驗(yàn)，也是對本門課程中教學(xué)質(zhì)量的檢驗(yàn)，反饋教學(xué)，改進(jìn)教學(xué)過程中的不足之處，對教學(xué)質(zhì)量的提高意義重大。以往采用平時(shí)30%、期末70%的成績考核方式，這樣只能培養(yǎng)會考試的學(xué)生，課程結(jié)束后，學(xué)生真正學(xué)到并長久保存的知識很少，學(xué)習(xí)成效低。面向工程認(rèn)證[9]，對畢業(yè)要求各指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)分解，重構(gòu)課程評價(jià)體系，注重過程評價(jià)，細(xì)化考核方式和評分依據(jù)，本課程教學(xué)大綱中最終考核方式與成績評定為：平時(shí)20%、開放式實(shí)驗(yàn)20%、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)20%和期末考試40%。此方案重點(diǎn)學(xué)生理論知識和實(shí)踐知識的掌握能力。該考核方式實(shí)現(xiàn)了“平時(shí)考核與期末考核相結(jié)合”、“考試與考查相結(jié)合”、“知識與能力相結(jié)合”的三結(jié)合。

3 結(jié)語

金陵科技學(xué)院的材料科學(xué)與工程專業(yè)是江蘇省一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，《材料化學(xué)》是其專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對其一流專業(yè)的建設(shè)有重要作用?！恫牧匣瘜W(xué)》研究性課程是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的系統(tǒng)性工作，經(jīng)過幾年的實(shí)踐與探索，不斷成熟，本文從《材料化學(xué)》課程教學(xué)大綱修訂、網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)、優(yōu)化考核方式等幾個方面，總結(jié)了相關(guān)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。實(shí)施后，學(xué)生主動地獲取知識、應(yīng)用知識、獨(dú)立解決問題，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)具有重要作用，提升了學(xué)生的專業(yè)水平，對我國高校材料科學(xué)與工程專業(yè)的建設(shè)和研究性課程的建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。