面向新工科的無機材料新技術(shù)新工藝課程建設探索

摘 要：針對無機材料新技術(shù)新工藝課程特點與教學現(xiàn)狀，探討了與新工科人才培養(yǎng)理念相匹配的課程建設策略。通過對教學設計、教學內(nèi)容、教學模式和評價機制的革新，將線上線下融合式教學模式、多教師授課制度以及形成性評價手段等融入課程建設中，實現(xiàn)培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和實踐能力的高素質(zhì)人才目標。

關鍵詞：課程建設；無機材料新技術(shù)新工藝；新工科；課程思政

中圖分類號：G642.0 " 文獻標識碼：A " 文章編號：1671-9247（2024）03-0076-03

An Exploration of the Course Construction Strategy of New Technology andNew Process of Inorganic Materials for New Engineering

GE Xuexiang1，ZHANG Yi1，ZHANG Ying2

（1."School"of"Materials"Science"and"engineering；2."School"of"Chemistry"and"Chemical"Engineering，"AHUT，"Ma’anshan"243002，Anhui，"China）

Abstract：According"to"the"characteristics"and"teaching"status"of"new"technology"and"new"process"of"inorganic"materialscourse，"the"curriculum"construction"strategy"matching"with"the"concept"of"training"talents"from"new"engineering"is"discussed.Through"the"innovation"of"teaching"design，"teaching"content，"teaching"mode"and"evaluation"mechanism，"the"online"and"offline"inte-grated"teaching"mode，"multi-teacher"teaching"system"and"formative"evaluation"approach"are"integrated"into"the"curriculum"construc-tion，"so"as"to"achieve"the"goal"of"cultivating"high-quality"talents"with"innovative"thinking"and"practical"ability.

Key words：curriculum construction；new technology and process of inorganic materials；new engineering；curricu-lum ideological and politics

無機材料的發(fā)展伴隨著整個人類文明的進程，無機材料制備技術(shù)也隨之不斷突破。面對科技的飛速進步和產(chǎn)業(yè)的不斷革新，無機材料制備技術(shù)的知識體系日益龐大，相關課程也面臨著知識理論不系統(tǒng)、更新速度慢的困境[1]。為積極應對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，教育部提出“新工科建設”的工程教育改革方向，旨在對傳統(tǒng)工程教育課程進行改革和創(chuàng)新，以培養(yǎng)具有較強的實踐能力、跨學科整合能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)復合型新工科人才[2]。為推動無機非金屬材料工程專業(yè)的升級改造，實現(xiàn)“新工科”人才培養(yǎng)目標，有" 必要開展無機材料新技術(shù)新工藝課程建設。

一、無機材料新技術(shù)新工藝課程教學現(xiàn)狀

無機材料新技術(shù)新工藝是無機非金屬材料工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，匯集了眾多無機材料制備技術(shù)的最新發(fā)展成果。課程以結(jié)構(gòu)陶瓷材料、多維無機材料、新型建筑材料等典型無機非金屬材料為對象，分類介紹不同材料的制備新技術(shù)及其應用場景。學生通過課程的學習，掌握新型無機非金屬材料合成與制備方法，獲得運用科學思維開發(fā)新型無機材料的基本素養(yǎng)。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的時代背景下，材料制備技術(shù)快速更迭，傳統(tǒng)的教學模式難以實現(xiàn)課程" 的教學目標，課程教學仍存在一些問題。

（一）教學內(nèi)容繁多且更新滯后

無機材料新技術(shù)新工藝課程教學內(nèi)容主要由課程負責人圍繞本校無機非金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)目標"自行確定。目前，安徽工業(yè)大學無機材料新技術(shù)新工藝的課程內(nèi)容包含新型高技術(shù)陶瓷材料制備原理、先進結(jié)構(gòu)陶瓷材料制備與應用、零維納米材料制備新技術(shù)、一維纖維與晶須材料制備與應用、新型薄膜材料制備技術(shù)、新型膠凝材料制備技術(shù)、新型保溫材料制備技術(shù)，共計9章內(nèi)容。教學內(nèi)容涵蓋范圍廣，知識點分散。然而，課程僅安排了32學時，課時緊任務重，難以取得良好的教學效果。此外，當前材料制備新技術(shù)層出不窮，但教學內(nèi)容更新較慢，與學科前沿脫節(jié)，有些材料制備技術(shù)甚至已在實際生產(chǎn)中被淘汰，學生難以" 獲得最新的理論知識。

（二）教學方法單一

由于缺少相關教材，學生僅通過授課教師展示的PPT學習相關知識理論，缺少課前預習、課后復習的相關教學資料。這種教學方式不僅難以有效傳遞理論知識，也降低了學生自主學習的積極性。此外，在以教師為中心的授課過程中，師生缺乏溝通交流的有效途徑，難以評估學生的學習效果。盡管課程已開通網(wǎng)絡授課平臺（如雨課堂、學習通等），但網(wǎng)絡平臺資源建設嚴重不足。

無機材料新技術(shù)新工藝課程內(nèi)容所涉及的領域廣泛，對授課教師專業(yè)知識的廣度和深度均提出了較高的要求。然而，課程采用傳統(tǒng)的責任教師制，授課教師所熟知的研究方向較窄，難以涵蓋大部分的授課內(nèi)容。教" 師授課形式呆板，學生學習積極性較低。

（三）課程考核方式簡單

無機材料新技術(shù)新工藝課程考核采用的是論文成績與平時成績相結(jié)合的方式，課程論文成績占總成績的60%，平時成績占總成績的40%。雖然平時成績綜合了課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)完成情況，但平時成績不能真實有效地反映學生的學習情況。另一方面，課程論文的考核要求低，考核形式呆板，學生僅通過簡單地總結(jié)相關文獻即可完成課程論文，難以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意" 識和運用知識解決實際問題的能力。

二、無機材料新技術(shù)新工藝課程建設策略

（一）創(chuàng)新教學設計，培養(yǎng)學生自主學習能力

新工科背景下，教學設計應突出以學生為中心，調(diào)動學生學習的主觀能動性。然而，無機材料新技術(shù)新工藝課程對學生的基礎知識水平要求較高，學生經(jīng)常因其知識點太過抽象，且無專業(yè)教材作為學習媒介，而導致學習積極性不高。為此，應以激發(fā)學生學習興趣為導向，創(chuàng)新課程的教學策略。

首先，傳統(tǒng)課堂教學多以授課教師為中心，學生被動接收相關知識，缺乏自主學習能力的鍛煉[3]。為改變這一情況，在教學過程設計時，注重學生的主體性，采用“課前引導式自主學習，課中研討型互動教學，課后個性化素質(zhì)拓展”的教學模式。在線下授課前，通過網(wǎng)絡教學平臺預先發(fā)布與本次課程內(nèi)容相關的話題和教學視頻，引導學生提前學習相關背景知識。在課堂教學過程中，邀請幾位學生針對上述話題發(fā)表自己的看法，以話題研討的方式，引出本次課程的核心知識點。這不僅能加深學生對知識點的理解，更能培養(yǎng)學生自主學習、持續(xù)創(chuàng)新的能力。例如，在講授多孔陶瓷制備新技術(shù)時，課前預先通過網(wǎng)絡教學平臺發(fā)布介紹多孔陶瓷性能、用途和傳統(tǒng)制備方法的相關視頻，并發(fā)布討論話題：“多孔結(jié)構(gòu)陶瓷有哪些種類，可分別用于哪些領域？目前的使用性能存在哪些不足？你認為這與傳統(tǒng)制備方法有什么關系？”課堂上安排3～5名學生發(fā)言，隨后教師總結(jié)現(xiàn)有多孔陶瓷比強度低、顯氣孔率高的問題，引出高強度閉孔發(fā)泡陶瓷制備新技術(shù)——高溫發(fā)泡工藝，闡述其制備原理和性能優(yōu)勢。最后，布置發(fā)散性思維的課后思考題，要求學生結(jié)合課堂知識，繼續(xù)深挖材料制備新技術(shù)的發(fā)展方向。例如，在學習完高溫發(fā)泡工藝后，讓學生思考如何解決高溫燒成帶來的高能耗問題。

其次，在線下教學過程中增設認識實習環(huán)節(jié)，利用現(xiàn)有科研平臺，將課堂由教室?guī)нM實驗室。這不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，也能將抽象的理論知識實現(xiàn)可視化，促進學生對新技術(shù)和新工藝的理解。例如，在講述水熱合成法制備納米陶瓷粉體時，帶領學生觀摩相關教師的科研過程，以實踐觀摩的方式體會新技術(shù)的魅力。

再次，實施翻轉(zhuǎn)課堂教學。由教師指定某一材料合成新技術(shù)，并對學生進行分組，讓每組學生自行查找相關資料，制作PPT和相關視頻。隨后由各組代表進行課堂講授，其余各組學生提問并評價打分，以此鍛煉學" 生自主學習能力和團隊協(xié)作能力。

（二）更新教學內(nèi)容，突出科技前沿

近年來科技快速發(fā)展，新型無機功能材料層出不窮，其背后是材料制備技術(shù)的不斷突破。只有不斷更新課程內(nèi)容，才能從本質(zhì)上推動無機材料新技術(shù)新工藝課程的建設。授課教師應關注相關領域的最新科研動態(tài)，分析材料制備技術(shù)的新發(fā)展，及時調(diào)整教學內(nèi)容，并收集相關教學資料。

結(jié)合本校無機非金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)方案、師資情況，規(guī)劃課程教學大綱，更新教學內(nèi)容。安徽工業(yè)大學無機非金屬材料專業(yè)的培養(yǎng)方向主要分為功能陶瓷和建筑材料，且在先修課程中已安排了高技術(shù)陶瓷材料、建筑材料、膠凝材料工藝學等相關課程。在本課程內(nèi)容修訂時，始終圍繞上述兩個方向的最新科研成果和行業(yè)發(fā)展。例如，在介紹建筑材料新技術(shù)新工藝時，圍繞“雙碳”目標，增加堿激發(fā)膠凝材料制備技術(shù)和碳化養(yǎng)護制磚技術(shù)等內(nèi)容，與先修課程膠凝材料工藝學、建筑材料等有效銜接，讓學生了解行業(yè)發(fā)展需求，啟發(fā)學生創(chuàng)新思維。

“新工科”建設的重要目標之一是培養(yǎng)具備解決實際工程問題的系統(tǒng)性分析能力的人才[4]。在無機材料新技術(shù)新工藝課程內(nèi)容推陳出新的過程中，不能一味追求“高、新、尖”技術(shù)，而是要緊跟時代和行業(yè)的發(fā)展需求，這也要求授課教師緊跟行業(yè)發(fā)展，與企業(yè)密切聯(lián)系，明確行業(yè)對新技術(shù)新工藝的現(xiàn)狀和發(fā)展需求，及" 時修訂教學大綱、優(yōu)化教學內(nèi)容。

（三）改進教學模式，推進線上線下教學融合

靈活運用網(wǎng)絡教學平臺，推進線上線下教學融合，是豐富無機材料新技術(shù)新工藝課程教學內(nèi)容，完善課程教學手段，創(chuàng)新課程教學設計的必要途徑[5]。首先，根據(jù)課程大綱合理利用線上教學平臺，建立各章節(jié)教學資源，有針對性地解決專業(yè)教材缺乏的現(xiàn)實問題。教師將課程課件以及搜集的相關資料分享至線上平臺，便于學生預習與復習，同時也有助于教師追蹤課程建設軌跡，完善課程內(nèi)容建設。其次，針對課時緊張的問題，可充分利用線上教學平臺資源豐富、學習靈活的特點，將課堂延伸至課后。最后，利用線上教學平臺的課前討論、課程簽到、作業(yè)發(fā)布、線上答疑、成績分析等多樣化的功能，使教師從關注教學結(jié)果轉(zhuǎn)變到關注教學過程，幫助授課教師及時掌握學生的學習情況，進而" 優(yōu)化教學內(nèi)容，改進教學設計，提高教學效果。

（四）融合課程思政，加強思想引領

在工科類專業(yè)課程建設中，深挖課程中的思政元素，推進課程思政建設，是實現(xiàn)全程育人和全方位育人目標的重要環(huán)節(jié)[6]。在課程教學中，挖掘新技術(shù)誕生源頭的關鍵人物和事跡，培養(yǎng)學生不畏艱難，勇于創(chuàng)新的精神。例如，在學習二維材料——石墨烯的制備技術(shù)時，可突出介紹高鴻鈞院士以光刻技術(shù)制備單晶石墨烯的新方法，這種新方法突破了傳統(tǒng)方法的局限，為實現(xiàn)大規(guī)模、低成本、高效率地制備單晶石墨烯提供了新思路。

我國一代又一代科技工作者不懈努力，不斷突破關鍵技術(shù)瓶頸，在無機材料新技術(shù)新工藝教學過程中，引入我國科學家突破國外技術(shù)封鎖、開創(chuàng)技術(shù)先河的實際案例，激發(fā)學生的愛國熱情和民族自信。例如：在介紹一維材料碳纖維的制備技術(shù)時，重點介紹我國科學家在聚丙烯腈基高強度碳纖維生產(chǎn)技術(shù)上突破技術(shù)封鎖，實現(xiàn)國產(chǎn)化，助力我國航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

材料制備新技術(shù)的突破和發(fā)展通常與時代需求密切相關，在全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)實情況下，我國提出“雙碳”發(fā)展目標，鼓勵各行各業(yè)創(chuàng)新技術(shù)，實現(xiàn)節(jié)能減排。在介紹新型膠凝材料制備技術(shù)時，不僅要讓學生了解新技術(shù)的特點和應用領域，還要讓學生領悟材料低碳化制備技術(shù)對環(huán)境保護的現(xiàn)實意義，"培養(yǎng)出以國家和社會發(fā)展為己任的新一代工程人才。

（五）實施多教師授課制度

實施多教師授課制度，組建由責任教師和兼任教師構(gòu)成的動態(tài)化授課團隊。課程的教學內(nèi)容由責任教師根據(jù)培養(yǎng)目標和當前的行業(yè)熱點先行確定，再由責任教師根據(jù)授課內(nèi)容，邀請相關研究領域的教師兼任授課教師，從而組建高水平的專業(yè)教師團隊，為課程教學改革提供保障。此外，對于與工程實踐緊密結(jié)合的材料制備新技術(shù)新工藝，可聘請來自企業(yè)的技術(shù)專家作為兼職教師，為培養(yǎng)具備工程實踐能力的綜合性人"才奠定基礎。

（六）改革評價機制，實施形成性評價

多元化的評價機制能準確反映課程教學效果，對提高課程教學質(zhì)量，激發(fā)學生學習積極性具有重要意義[7]。豐富無機材料新技術(shù)新工藝課程的考核手段，可以實施形成性評價方法。在形成性評價過程中，不僅要考查學生課堂出勤、課堂討論、課后作業(yè)等情況，還要重點考查課前預習、課后線上學習等自主學習情況，以及翻轉(zhuǎn)課堂、實踐課程等實際表現(xiàn)。把課程評價機制貫穿于整個教學過程中，全方位跟蹤學生的學習情況。另一方面，在以課程論文為考核方式的基礎上，需要調(diào)整課程論文的撰寫要求，突出對學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。例如，當以“高性能混凝土的制備方法及其關鍵工藝”為主題布置課程論文時，要求學生在綜述現(xiàn)有研究文獻的基礎上，結(jié)合“雙碳”目標，思考高性能混凝土低碳化發(fā)展的可行路徑。通過增加開放性的" 話題，培養(yǎng)學生主動思考的意識和創(chuàng)新精神。

三、無機材料新技術(shù)新工藝課程建設成效

教學改革實踐表明，上述課程建設策略對提升課程的教學質(zhì)量、培養(yǎng)學生自主學習能力具有顯著的效" 果。

（一）學生的學習興趣提升

通過搭建“超星學習通”線上教學平臺，增設線下認識實習，使枯燥的灌輸式學習變成了隨時隨地的自主學習和實地可見的實踐學習，學生的學習興趣明顯提升。在翻轉(zhuǎn)課堂教學環(huán)節(jié)，學生總能提出對某一材料合成新工藝的認識和看法。另一方面，思政案例的融入也明顯提高了學生的學習興趣，增強了學生的"社會責任感。

（二）學生的實踐能力增強

通過增設“實驗進課堂”線下認識實習環(huán)節(jié)，學生對典型無機材料制備技術(shù)的理解更加深刻。在學習本課程后，部分學生積極聯(lián)系導師進入實驗室參與材料研究工作，學生的實踐能力有了提升。學生普遍認為認識實習環(huán)節(jié)為畢業(yè)論文工作和未來的研究深造提"供了良好的基礎。

（三）教學效果良好

在“超星學習通”線上教學平臺上傳的教學視頻、發(fā)布的課前討論話題、布置的課后作業(yè)及解析均對學生開放，相關資源的點擊率已超過80%，學生課后作業(yè)的質(zhì)量也有明顯提升。得益于形成性評價機制和線上教學平臺，在每章節(jié)學習后，通過統(tǒng)計學生的課堂出勤、課堂討論和課后作業(yè)完成情況，結(jié)合線上資源自主學習頻率，授課教師能及時掌握每位同學的學習情況。經(jīng)過動態(tài)監(jiān)控和跟蹤調(diào)整，學生的課堂出勤率和課后"作業(yè)完成率均超過99%，課程及格率為100%。

四、結(jié)語

無機材料新技術(shù)新工藝課程作為匯集無機非金屬材料工程專業(yè)新技術(shù)、新理論的專業(yè)課程之一，在新工科背景下，通過創(chuàng)新教學設計、更新教學內(nèi)容，并采用線上線下融合式教學模式、多教師授課制度以及形成性評價手段，開展課程建設，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和實踐能力的高素質(zhì)工程人才，促進無機非金屬材料工程專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

參考文獻：

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