功能材料課程教學改革與實踐論文
摘要：成果導向是一種以學生學習成果為導向的教育理念，對工程教育認證的實施具有重要意義。本文在工程教育認證背景下，探索性地將成果導向理念引入到功能材料的課程建設體系中。充分以學生為中心，以教學成果為導向，從教學理念的定位、授課內容的選取和教學形式的安排等方面進行探索和實踐。引入實例教學、翻轉課堂和企業導師制多模式教學方式，提高學生學習的積極性和主動性，以促進功能材料課程教學質量的提高和學生綜合水平的培養。
關鍵詞：功能材料；成果導向；工程認證；教學改革
1引言
隨著我國經濟的飛速發展，社會對人才的需求程度越來越高。自我國加入“華盛頓協議”成為協議簽訂成員開始，工程教育專業認證的帷幕正式拉起，這也預示著我國高等教育人才的培養逐漸向國際標準接軌。所謂工程教育認證，是實現工程學位國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎[1]。工程教育認證的開展，必須遵循三個基本理念：成果導向（OutcomeBasedEducation，OBE）、以學生為中心、持續改進。這些理念對促進專業建設與教學改革、保障和提高工程教育人才培養質量至關重要[2]。其中，OBE已成為英國、美國、加拿大等先進國家教育改革的主流理念，并成功應用于工程教育專業認證方面。因此，用OBE理念來引導我國工程教育的改革，具有重要的現實指導意義。功能材料是指具有優異的熱學、電學、磁學、光學、化學和生物學等性質及其相互轉化的功能，用于非承載目的之先進材料[3,4]。隨著科學技術的發展，材料、能源和信息成為當代社會文明和國民經濟的三大支柱，而功能材料是未來材料的主要發展方向。因此，功能材料在近數十年得到了高度重視，功能材料的種類和應用范圍越來越廣，極大程度地影響著人類的生活和社會的發展。功能材料課程是學生了解當今各類先進功能材料的一門基礎課程，該課程以材料的功能性為主線，圍繞不同種類功能材料的基本原理、特點和應用，闡述了功能材料的研究現狀和發展趨勢。學生通過本課程的學習，在實際工程應用中可針對不同類型的功能材料，結合不同類型功能材料的物理性能和結構特點，進行功能材料的選擇和優化設計。然而，傳統教育模式是教師大量地將專業基礎知識在課堂上灌輸給學生。這種被動式教育方式對于學生積極性的調動存在很大弊端，以至于學生在學習的過程中很難發揮主觀能動性，易造成缺乏獨立思考和將所學知識應用于工程實踐中的能力。OBE理念的提出很好地貼合了功能材料課程的教學初衷。基于OBE理念，本文從分析本課程的主要目的和主要問題著手，提出了相應教學改革措施，并取得了一定的實踐效果。
2教學大綱的重新制定
緊密圍繞學生應該取得什么學習成果為主線，對國內開設本課程的學校進行廣泛的調研，積極開展對外交流和學習。結合工程教育認證的趨勢要求，對原教學大綱進行研究，保證教學思想的先進性、教學內容的前沿性和課程教學設計的科學性。本課程以材料的'功能性為主線，闡述功能材料的組份、結構、性能、應用和發展方向。學生通過本課程的學習，可針對不同類型的功能材料，結合不同類型功能材料的物理性能和結構特點，進行功能材料的選擇和設計，具備初步的功能材料的設計能力。本課程教學內容繁多，我們將其分為電、光和磁功能材料三個模塊，按照不同模塊、不同功能對于現有教學目標的支撐程度來進行切換。此外，緊跟科技步伐，新添加了新型功能材料模塊進入教學體系，使得本專業人才更快更靈活地適應社會需求。
3改變課堂教學模式，提升教學質量
3.1實例教學，提高學生興趣
“功能材料”課程內容涉及面廣，且當今社會處于信息化時代，各類功能材料在科學研究者的努力之下，日新月異。因此，在講授課本理論知識的基礎上，盡可能地將實際生產和日常生活中遇到的新鮮事物融入到課堂教學中，作為實例成為講解對象，以引起學生對該課程的興趣。例如，我們舉了濟南南繞城高速的全國首條承載光伏路面能夠實現電動汽車一邊行駛一邊充電的例子，解釋了能實現能量存儲就是利用了我們所學的光生伏特效應，并詳細分析了儲能的具體過程，引出光生伏特效應原理。同時，在后續講述磁性材料的同時，將其無線充電過程做了進一步解釋。通過生活常見及實際生產問題的分析，讓學生可以了解到功能材料無處不在，該方式極大地促進了學生學習的好奇心和付諸實踐的信心。
3.2翻轉課堂，學生做主導
“功能材料”課程既重理論也重實際應用，內容涉及面廣。當今世界，科技高度發達，信息呈爆發式增長，每天都有大批量的新型功能材料被科學家創造出來。因此，我們在講授一些書本上最基本的、最常見的功能材料的同時，還需要緊跟時代前沿，將新發明的功能材料及時介紹給學生，盡可能地提高學生對該課程學習的興趣。為了充分調動學生的學習積極性和主動性，我們在教學過程中安排了4課時的反轉課堂。采用“PPT分組討論”教學方式，將傳統的學生被動式接受知識轉變為主動參與、積極思考，從而發揮學生的主體作用。旨在培養學生的發散性和創造性思維以及對各類問題的發現、分析和解決能力；同時該模式可有效地實現教師、學生的雙向互動，促進教學，提高教學質量。實踐過程中，我們圍繞新型功能材料，由學生查找國內外最新文獻，專題介紹不同類型功能材料的制備、性能研究及應用。討論流程如下：①小班討論以小組為單位，每組5人，每個小組選出一名召集人，組織組內各角色分工；②在課堂討論前，各組內部根據老師給出的課題先行查閱文獻資料，并進行詳細的探討、磋商，最終將組內討論過程、結果及主要觀點制作成PPT；③“PPT”討論過程：由小組選出的代表作主題發言，課題組其他成員輔助，剩余同學和教師進行提問和質疑；④授課教師針對研討課題的角度、深度，課題組團隊配合情況、發言者語言組織狀況等方面進行點評和總結；⑤討論成績分為學生打分和授課教師打分兩部分。授課教師打分依照第④點進行，學生根據小組成員每次討論過程中的綜合表現打分。翻轉課堂過程以學生為中心，讓學生各抒己見、集思廣益和優勢互補，培養學生的團隊合作意識；通過小組之間競賽，激發學生的學習熱情和參與動力，極大地符合OBE理念。
3.3引入企業導師，促進理論與實際的結合
功能材料課程是本專業基礎知識與工程應用之間的橋梁，旨在培養學生的工程意識。筆者所在功能材料專業組建了以學術導師教學團隊和社會導師團隊相結合的“雙導師團隊”，給每位專業同學配備“雙導師”，讓每位學生在接受專業導師指導的同時，有社會導師進行相應指導。目前，本專業已有包括光電、新能源、磁性和陶瓷等領域精英的社會導師20余人。本著OBE理念，更為了進一步深化課程改革建設、提高教學質量，筆者圍繞專業建設的特點，將企業導師這一概念引入功能材料課程的課堂。在授課之余，每學期邀請行業、企業專家開設以企業產品項目實施為主題的工程實踐類講座兩次，提高了學生對專業知識的興趣，同時全面提高學生的創新創業意識與能力。例如，2017年度我們邀請了千島湖谷神能源公司研發部工程師來給學生講解了鋰離子電池的國內外研究現狀、生產工藝流程以及未來競爭力等，帶領學生對新能源領域有了一個全新的認識，也促進了同學將理論知識應用于工程領域的渴望與向往。
3.4靈活應用多媒體技術
多媒體技術是指通過大屏幕、計算機等設備結合各類辦公軟件對文字、數據、圖形、圖像、動畫、聲音等多種媒體信息進行綜合處理和管理，使用戶可以通過多種感官與計算機進行實時信息交互的技術。[5]隨著信息技術的發展，多媒體教學已成為和傳統教學模式相輔相成，必不可缺的一種教學手段。前文已提到，“功能材料”課程內容涵蓋面廣，包括光、電、磁等各類功能材料的制備、性能、機理及應用等方面。教學中僅依靠傳統板書和課本的方式，無法吸引學生學習的熱情，使得學習效果大打折扣。此外，當今社會信息如雨后春筍，功能材料日新月異，新型功能材料的特點和應用性需結合圖片和視頻的方式才能更為完美地達到教學效果，激發學生思考能力。在多媒體技術的應用過程中，我們從三個方面著手，突破傳統多媒體技術教學的方式。①避免對教材或教案的簡單復制，使用簡潔的文字替代繁瑣冗長的文字說明。采用圖片、動畫等方式對問題進行剖析，層層深入，有助于學生更好地對內容難點、重點進行理解和掌握。②從實際出發，多引入實例圖片，激發學生創造性。教師在講述不同材料的應用時，可選取相關領域最新應用圖片進行展示，使學生及時了解最新信息。此外，教師要緊跟時事，了解功能材料的發展動態，及時更新圖片和視頻信息。③注重PPT排版和配色的美觀性。在多媒體的應用中，幻燈片的合理布局和色彩搭配需具備一定科學性，使得學生在聽課過程中還能享受到美好的視覺效果，從而更易激發教學過程中的抬頭率，促進學生的學習熱情。
4結語
成果導向以緊密圍繞學生的學習成果為中心，與工程教育專業認證相呼應，對國內外未來高等院校的教育體系的改革都將具有重要的指導意義。本文在成果導向理念的指導下，結合我校功能材料課程的現狀和存在問題，進行了教學改革和實踐探索。改變教學大綱，順應工程認證的要求。實例教學、反轉課堂、引入企業導師和靈活應用多媒體技術，激發學生的學習熱情，提高學生的學習積極性和主動性，培養學生將理論應用于實際的能力。
參考文獻
[1]袁斌,曾美琴,胡仁宗,朱敏.基于工程教育認證背景下的金屬功能材料課程改革與實踐[J].中國現代教育裝備,2018:75-77.
[2]李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念[J].中國高等教育,2014:7-10.
[3]周馨我.功能材料學[M].北京:北京理工大學出版社,2005.
[4]郭駕宇,沈杭燕,呂春菊,王疆瑛.“功能材料學”課程體系建設的探索與實踐[J].教育教學論壇,2012:4-5.
[5]王俊,李鵬飛,蘇娟,白玉.淺析多媒體在“功能材料”課程教學中的應用[J].內蒙古農業大學學報:社會科學版,2013:75-77.
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