王 珊

(吉林化工學院 材料科學與工程學院，吉林 吉林 132022)

為應對國家戰(zhàn)略布局及科技發(fā)展的需要，教育部倡導高校積極開展新工科建設(shè)活動。所謂新工科建設(shè)，意義在于培養(yǎng)的工科人才需具有強的知識底蘊的同時，還需具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、跨界整合等高素質(zhì)能力[1]。為積極響應國家號召，各高校積極推進相關(guān)專業(yè)課程建設(shè)及改革工作，并引發(fā)了廣泛的思考[2-4]?！恫牧匣瘜W》課程是我校材料科學與工程專業(yè)開設(shè)的一門特色專業(yè)必修課。材料化學是關(guān)于材料的結(jié)構(gòu)、性能、制備和應用的化學，從化學角度出發(fā)講述材料科學與工程四個基本要素的內(nèi)容及相互間聯(lián)系[5]。是各類材料在實際應用中的理論基礎(chǔ)。該課程作為一門材料學與化學交叉形成的學科課程，隨著新材料時代的不斷發(fā)展與進步，現(xiàn)有教學過程中存在的內(nèi)容老化、學科交叉與融合不夠深入等問題逐漸突出，另外，傳統(tǒng)的課堂教學學習方式存在一定的被動性、依賴性、統(tǒng)一性、虛擬性及認同性，重理論、輕實踐，重分數(shù)、輕能力，使得向社會輸出的畢業(yè)生在實際工作中缺乏實際分析問題、解決問題的能力，同時對實際研究中的創(chuàng)造性創(chuàng)新能力也較為匱乏[6]。以科研第二課堂的形式對《材料化學》課程教學內(nèi)容及教學方式進行了改革，并對改革實踐進行了總結(jié)與思考。

一、課程改革主要內(nèi)容與方式

(一) 基于學科背景合理調(diào)整教學內(nèi)容——課堂內(nèi)融入最新材料化學相關(guān)科研成果

《材料化學》是講述關(guān)于材料結(jié)構(gòu)、制備、性能及應用的化學，是在化學學科、材料學科的基礎(chǔ)上延伸出來的，在化學和材料學的知識相互交叉、碰撞、滲透的過程中形成的一種新興的邊域?qū)W科。材料化學在新材料的發(fā)現(xiàn)、制備和修飾工藝的發(fā)展以及材料的表征方法的等領(lǐng)域都做出了巨大的貢獻，而且在原子和分子水平上設(shè)計新材料方面有著廣闊的應用前景和發(fā)展空間。材料化學課程的開設(shè)使學生培養(yǎng)初步分析、探究并解決生活中所接觸到的材料中存在的實際化學問題的能力，通過該課程的學習，學生可以更加熟悉材料相關(guān)領(lǐng)域中的一些知識，在實際生活中更加容易掌握材料的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系等。材料化學課程內(nèi)容較為繁復，以曾兆華、楊建文編著《材料化學》(第二版)為例，全書共十章，包括緒論、材料的結(jié)構(gòu)、材料的性能、材料化學熱力學、材料的制備、電子與微電子材料、光子材料、生物醫(yī)用材料、高復合性能材料、納米材料等教學內(nèi)容。吉林化工學院材料科學與工程專業(yè)建于2011年，以培養(yǎng)無機特色專業(yè)人才為目標；同時，按照培養(yǎng)方案的調(diào)整，目前2017級、2018級材科專業(yè)的材料化學課程由48學時縮減至40學時，因此需要對教學內(nèi)容進行適當?shù)膭h減和補充，以更好地適應學生整體知識體系的構(gòu)建。在2019-2021兩個學年的教學內(nèi)容中，針對材科專業(yè)2017級、2018級學生的教學內(nèi)容進行了合理性的調(diào)整：注重理論概念的理解和產(chǎn)生作用機理，不過多要求學生掌握公式推導過程。特別著重對材料的電學、磁學、光學等性能知識講解，同時與科研前沿相結(jié)合，為后續(xù)課程及第二課堂科研實踐環(huán)節(jié)打下堅實的基礎(chǔ)。例如在超導材料課程講授中，引入磁懸浮的演示視頻，讓學生直觀的體會科學的奧妙；在壓電材料課程的講授中，引入最新科研前沿“納米發(fā)電機”的相關(guān)研究等。在高分子結(jié)構(gòu)部分引入獲得2000年諾貝爾化學獎的導電高分子以及目前生物醫(yī)學上廣泛應用的熱敏高分子材料等相關(guān)介紹。讓學生切身接觸優(yōu)秀科研成果所帶來的魅力，實現(xiàn)對所學知識“看得到，聽得懂，摸得著?！绷硗?，結(jié)合時下最新時事，將美國打壓華為技術(shù)，中國尚未突破的新材料的尖端科技體系引入到課堂中，引入課程思政的元素，激發(fā)學生的愛國熱情與學習興趣，讓學生真切感受到“少年強則國強”的使命感。此外，材料化學課程與材料學科科研前沿緊密相關(guān)，因此將專題講座適當?shù)匾氲秸n堂中，讓學生了解專業(yè)的前沿領(lǐng)域與材料化學課程之間的知識體系關(guān)聯(lián)，對于學生確立自身研究興趣和未來的就業(yè)方向有著非常重要的指引性作用。

(二) 科研第二課堂的建設(shè)

《材料化學》課程涉及材料的結(jié)構(gòu)、性能、制備及應用等多方面的知識模塊，課程具有內(nèi)容多、概念多、理論抽象等特點。為使知識模塊具體化，使學生可切身實踐接觸所學知識，建設(shè)了與《材料化學》相連的科研第二課堂。首先，在講述理論課程后，學生對所學知識有了一定的理論基礎(chǔ)，對學生布置了課后創(chuàng)新型作業(yè)，讓學生自己動手搜索文獻，了解相關(guān)學科前沿，以小組為單位做成文獻綜述報告，鼓勵學生團隊代表上臺利用多媒體進行講解，團隊成員補充、培養(yǎng)學生精益求精的工匠精神，增強學生團隊意識和合作精神，從而使學生掌握重點。初步實現(xiàn)了第一課堂與第二課堂的有機串聯(lián)。其次，在講述相關(guān)理論知識后，以在研科研項目為基礎(chǔ)，為學生提供了科研實驗室開放平臺，結(jié)合相關(guān)的研究方向，設(shè)計了與《材料化學》課程相關(guān)的科研實驗，讓學生走進實驗室，參與科研實踐，同時將所學理論知識融會貫通，提高學生動手及創(chuàng)新能力的同時使學生切身感受到學以致用的成就感。

二、課程改革效果評價

針對18級材科專業(yè)的學生所開展的《材料化學》課程改革，在“超星學習通”平臺發(fā)布了相關(guān)問題的問卷調(diào)查，結(jié)果如圖1所示。

圖1 18級材科專業(yè)學生對改革后的《材料化學》課程滿意程度問卷調(diào)查結(jié)果

本年級材科專業(yè)共有88人，有65人參與調(diào)查，占總?cè)藬?shù)的73.86%。在參與問卷調(diào)查的學生中，有73.2%的學生認為通過改革后的課程學習對科研前言知識了解較多；同時86.2%的學生認為授課教師將科研前言內(nèi)容與課程理論知識相融合很好、很必要，學到了很多知識；83.1%的學生認為通過本門課程的學習，對知識的理解能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有很大幫助；且93.9%的學生認為進入實驗室接觸科研實驗(參與第二課堂)對所學知識的進一步理解與掌握有很大幫助。

綜上所述，在本輪科研第二課堂助力《材料化學》課程改革對學生掌握知識及相關(guān)應用起到了積極的正面影響，學生的滿意度及預期效果較為理想，達到了一定的培養(yǎng)目標。

三、《材料化學》課程改革的思考

經(jīng)過一個學期的課程改革實踐，初步完成了科研融入課堂的基本課程改革目標。且根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示目前課程改革收到的效果較為理想，學生滿意度及能力提升度較高?，F(xiàn)階段的教育已經(jīng)不再是傳統(tǒng)的面對面簡單授課模式，隨著社會科技水平的不斷提升，社會對青年人才的要求也在不斷提升。當學生畢業(yè)步入社會，社會對人才的需求不再是簡單的一張學位證書，而是需要真正的具有一定知識底蘊同時又具有相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新能力的人才。這與國家倡導的新時代工科建設(shè)的理念不謀而合。這就意味著在課堂教育上要打破傳統(tǒng)的“我講你聽”的授課方式，以更加開闊的知識體系以及更加靈活的知識講授方式來重組課堂，讓學生以多維度的形式融入課堂，使學生在切身參與的同時不知不覺吸收相關(guān)理論基礎(chǔ)知識，同時打破學生“考試分數(shù)至上”的傳統(tǒng)觀念[7]，讓學生拓寬眼界、參與科技前沿活動，提升個人的創(chuàng)新能力[8]。

隨著現(xiàn)代社會科技的發(fā)展，課堂的形式也不拘泥于傳統(tǒng)的教室授課方式，“智慧課堂”的所謂智慧，在于靈活性、豐富性、多元化性。接下來，在課程改革中，線上線下相融合的教學方式也將逐漸開展，計劃充分利用網(wǎng)絡(luò)提供的豐富知識體系，進一步豐盈授課內(nèi)容，同時可開展線上調(diào)研、線上討論、線上科研/生產(chǎn)方案模擬設(shè)計等活動，將第一課堂與第二課堂進行有機的串聯(lián)，注重學生獨立探索能力的培養(yǎng)，來實現(xiàn)提升學生學以致用，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力的培養(yǎng)目標，為社會輸送優(yōu)質(zhì)人才[9-10]。

四、結(jié) 語

初步完成了首輪科研第二課堂助力《材料化學》的課程改革活動，基于學科背景合理地調(diào)整了教學內(nèi)容，在課堂上引入了最新材料化學相關(guān)科研成果的介紹，讓學生對枯燥的理論知識能夠看得到，摸得著。同時以主持的科研項目為背景，建設(shè)了《材料化學》第二課堂，讓學生在學習理論基礎(chǔ)后加以運用，提升個人創(chuàng)新能力。本輪課程改革對學生學習起到了積極正面的影響，學生滿意度較高。未來的智慧課堂不僅是傳統(tǒng)的課程講授，在授課內(nèi)容及方式上需要更大的覆蓋范圍及靈活度。智慧課堂的構(gòu)建不只是簡單信息的課堂融合，還需要青年教師不斷提升自我，不斷在實踐中探索，將科研工作與專業(yè)知識進行有機的融合。