探索新型功能材料的物理与化学课程设计思想

2023-11-28 理论教育版权反馈

【摘要】：结合以上两点，我们将课程名称定为“新型功能材料的物理与化学”。考虑到“新型功能材料的物理与化学”课程对其内容涵盖面的广度和深度的要求，这就要求教师具备非常渊博的知识。

研究生“新型功能材料的物理与化学”课程设计思想

●(西北大学，郭慧林、王小芳、彭明丽)

摘　要　本文针对材料物理与化学专业研究生开设的专业学位课“新型功能材料的物理与化学”，介绍了该课程的定位、特点及内容，提出了讨论式教学方法和新的考核方式，有效地激发了学生的学习兴趣，开发了学生的创造性思维能力。

关键词　新型功能材料、课程设计

功能材料作为能源、计算机、通讯、电子等现代科学技术研究的基础，已成为材料科学领域中的研究热点之一。近年来，新型功能材料层出不穷，得到了突破性的进展，满足了生产高速发展需求的同时，也由此产生出一系列新的能源、环境等问题。

就功能材料的涵盖面而言，其涉及面广、头绪多、内容繁杂、系统性不强，且教学时数相对较少。为此，如何在教学过程中处理好这些矛盾，进一步培养学生学习的兴趣，发挥学生的主体作用，提高教学质量，是我们必须面对的问题。本文着重从课程特点、教学内容、教学方式等方面探讨在材料物理与化学专业开设研究生学位课“新型功能材料的物理与化学”的教学思路。

一、“新型功能材料的物理与化学”课程的定位、特点及内容

“新型功能材料的物理与化学”是近两年来我校化学与材料科学学院为材料物理与化学专业硕士研究生开设的专业学位课，总学时为54学时，3学分。而材料物理与化学专业作为理科与工科之间的一门理工结合型的学科，因此该课程在其定位、特点及内容上应与传统理科、工科的教学培养目标有所不同。

目前，一些兄弟院校都开设有“新型功能材料”这门课程，且也有相对应的教材出版，但大都内容宽泛、浅略。而研究生培养材料物理与化学专业的研究生，既要满足他们掌握材料科学的基础知识的需要，又要使他们对即将跨入的材料科学研究前沿有所了解，因此有必要对“新型功能材料”这门课程的名称重新定位。其次，考虑到我院生源大多数是来自各地方院校化学类专业的学生，他们对功能材料(尤其是对新型功能材料及制备的学科前沿)接触很少，因此有必要对“新型功能材料”这门课程的内容重新定位。结合以上两点，我们将课程名称定为“新型功能材料的物理与化学”。

“新型功能材料的物理与化学”课程的特点首先要突出的是材料的“新型功能”上；其次是材料的“物理与化学”。关于材料的“新型功能”，一般有两种考虑:一是赋予传统材料新的功能，二是具有新功能的新型材料。关于材料的“物理与化学”，一方面是新型材料的物理化学性质，另一方面是材料的新功能与结构的关系。因此，作为研究生的专业学位课程，不但要求课程内容的涵盖面广，还要考虑到课程内容的深度。由此，综合化学、物理学、材料学等学科交叉前沿将材料设计的仿生化、智能化等概念渗透到新型功能材料中，制定了以仿生材料、智能材料等观念为主线，将新的材料设计理念灌输其中，并以纳米材料为中心，着重介绍纳米结构材料的制备、结构特征、物理特性、纳米结构的测量和表征方法，以及纳米结构和纳米材料在信息、能源、环境、先进制造等领域的应用；设定了纳米材料、能源材料、功能陶瓷材料、生物医用材料、智能材料、仿生材料及仿生设计、生态环境材料及可持续发展等专题。本课程以基础性和先进性并重，在着重介绍材料科学和技术中的共同理论和方法基础上，关注当前科学前沿发展。

二、讨论式的教学方式

目前，大多数研究生课程教学仍然采用传统的“灌输式”教学，即以课堂为中心，以教师为主体、学生为客体的教学活动。在这种教学模式下，学生只能被动接受知识，这非但不利于培养学生的创新能力，甚至还会抹杀学生正常的自学能力和思维能力，更与培养面向21世纪创新研究型人才的要求不符。鉴于传统教学方式的缺点，我们采取以专题讨论为主，课堂讲授为辅，并采用查阅资料、撰写课程小论文等方式开展课堂讨论，充分激发青年学生对学科前沿的强烈兴趣和热情，鼓励他们进行创新思维，并提高学生的综合素质与能力；在教学方法上，采用灵活多变、学生易于接受的教学方式。对学生必须掌握的本学科基本理论和基础知识，我们采用课堂讲授法、问题教学法、自学讨论法和引导归纳法、分层教学法等多种形式，使学生能在头脑中建立完整的知识体系，帮助学生从整体上把握课程的实质，真正做到基础理论与新信息相结合，传统教学与现代化教学手段相结合。

1.设立专题讨论

本课程针对纳米材料、能源材料、功能陶瓷材料、生物医用材料、智能材料、仿生材料及仿生设计、生态环境材料及可持续发展等专题进行讨论。为了圆满完成每个专题的讨论，教师事先设计并提出每个专题要讨论的问题，要求学生做好讨论的准备。(www.chuimin.cn)

2.课程论文讲座

学生以小组为单位，自拟或由教师制定与本课程密切相关的题目，由学生自己组织讲座内容，以PPT的形式在课堂上做报告，并对其他同学的质疑展开讨论。培养学生语言组织能力、表达能力、反应能力以及知识的融会贯通能力。

考虑到“新型功能材料的物理与化学”课程对其内容涵盖面的广度和深度的要求，这就要求教师具备非常渊博的知识。而单个教师在专业深度和知识面的广度上可能会有所专长，因此宜采取多个教师根据个人学科专长分担不同专题的讨论任务，或由多个教师共同承担同一专题。

例如，关于“超疏水纳米界面材料及其研究进展”的讨论，会涉及以下内容:仿生材料的内涵；仿生材料学的研究内容；材料的仿生设计的三种思路(模仿天然材料结构特征的结构仿生、模仿生物体中形成材料的过程仿生和模拟生物材料和系统功能的功能仿生)；超疏水纳米界面材料的特点；获得超疏水纳米界面的方法等方面。

三、考核方式

“新型功能材料的物理与化学”的课程目标是培养学生的创新思维和自主学习能力。采用单纯的闭卷考试形式很难评价学生对这门课程的学习效果。因此，本课程考核分为三个部分，第一部分为闭卷考试，主要考核学生对各种功能材料的基本概念、基础知识和基本原理的掌握；第二部分为学生自主课程论文讲座，鼓励学生进行语言组织与表达能力的锻炼；第三部分为平时学习态度及课堂讨论表现。

四、结论

作为研究生专业学位课，“新型功能材料的物理与化学”课程开设的目的是在掌握材料科学的基础知识的同时，了解材料科学研究前沿的发展，培养学生的创造力。为此，通过对本课程特点的分析，将专题讨论式教学与学生课程论文讲座的形式结合起来，为学生顺利跨入科学训练阶段打下良好的基础。

参考文献

[1]张桂和.研究生生物化学课堂讨论式教学方法探讨.生物学杂志，2008，25(3):65－67.

[2]周新贵.利用课堂教学培养研究生科研创新思维的几点体会.高等教育研究学报，2003，26(4):69－70.

[3]陈建真.硕士研究生中药化学进展课程教学方法探讨.中国高等医学教育，2005(6):82－83.

[4]李玲.在教学中培养创新型人才.中山大学学报论丛，2004，24(3):104－106.

探索新型功能材料的物理与化学课程设计思想

相关推荐