关于新型功能材料课程教学的思考

摘 要 新型功能材料课程内容属于多学科交叉的前沿研究领域，课程内容更新快，对高校新型功能材料课程的设置和教学提出更高的要求。从教学内容、教学方法与手段以及课堂教学与自主学习的分配等方面进行初步探讨，并总结本课程课堂教学中应该注意的一些问题。

关键词 功能材料；教学改革；教学质量

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2012）33-0088-03

材料科学是一门领域十分宽广的学科，它所涉及的材料主要包括结构材料和功能材料两大类。功能材料是指具有特殊物理性能（如磁学、电学、热学和光学性能等）的一类材料，它包括的面宽，用途多样化，主要在各类电器和仪表中作为能量转换和信息的感知、传输和记录等元件之用[1-3]。随着高新技术发展的需要，强烈刺激现代材料向功能化材料方向发展，使得新型功能材料异军突起，赋予高新技术以新的内涵，促进高新技术发展和应用的实现。

新型功能材料课程是材料化学和应用专业学科基础课的重要组成部分，是一门材料科学与现代化学相结合的新兴课程，是综合了化学、物理学、生物学、医学等内容的一门学科。目前，高新技术的发展对新材料的研发提出更高的要求，也对高校新型功能材料课程的设置和教学提出更高的要求[4]。

笔者从教学内容、教学方法与手段以及课堂教学与自主学习的分配等方面进行初步探讨，并总结本课程课堂教学中应该注意的一些问题。

1 教学内容

新型功能材料是指近年来发展起来和正在发展中的具有优越性能和特殊功能，对高新技术的发展及新产业的形成具有决定意义的新材料。新型功能材料课程涉及领域非常广泛，如光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料及生态环境材料等，此类材料都是各国科研工作者研究和开发的热点。由于功能材料自身结构的复杂性以及多样性，很多内容涉及一些正在发展的边缘学科。

目前，此门课程的相关内容还不够完善、系统。由于教学课时有限，新型功能材料课程主要针对近年来涌现的功能性分子材料进行讲授，使学生了解和掌握新型功能材料的组成、制备方法、结构和功能性间的关系，探讨新材料中存在的问题。同时，通过对超分子化学的介绍，使学生掌握超分子化学的基本概念和基本知识，引导学生从化学逐渐向功能材料过渡，从理论上了解材料结构与性能间的关系，拓宽学生对超分子化学与新功能材料的认识，为从事功能材料的设计、合成及实际应用奠定良好的理论基础。

2 教学方法

该门课程教学内容多、概念多、理论深，考虑到学生的专业知识比较局限，因此采用常规的教学方法很难提高学生的学习兴趣，从而达不到预期的教学效果。要让学生能够主动地接受这门课，需要改进教学方式与方法。

2.1 多媒体教学与板书教学相结合

多媒体教学是指应用计算机并借助于预先制作的教学课件来开展的教学活动[5]。与板书教学相比，它具有课堂容量大、形象生动、易于突出教学重点和难点等优点。

新型功能材料课程中包括很多复杂的分子结构式，结构与性能关系推理中涉及大量非常抽象的微观过程。针对这门课程特点，多媒体教学不仅可以解决教学内容多的难题，还可以向学生直观地展示此类材料的设计思路，使枯燥的理论课程更加具体生动。但是，由于多媒体信息量大，如果处理不好，学生在课堂上只是忙于记笔记，缺乏对问题的思考与理解。多媒体课件要真正服务于本课程的教学，必须体现因材施教的原则，教师要制作适合自己教学的课件，且不能盲目地“照搬照抄”。

对于一些重要的公式和理论推导，如果简单地通过多媒体展现给学生，难以使学生在短时间内完全理解，达不到教学效果。这时采用多媒体与板书相结合的教学方式，有效提高师生间的互动，这样既能够保证学生对该课程的兴趣，又可以增强学生对知识的理解。在教学过程中，要从本课程的实际出发，从学生的实际情况及个性特征出发，寻找两种方法的切入点，注意两种不同教学手段间的切换。

2.2 联系日常生活引出教学内容

本课程的教学内容与人们的日常生活结合非常紧密。如果只进行抽象的讲解，对于本课程的初学者来说，很难真正接受，似乎很多功能材料与自己无关。在本课程的课堂教学中，教师应适时结合实际生活，强调新型功能材料在现代生活中的重要作用，从而不仅可以激发学生对本课程的学习兴趣，提高他们运用知识和解决问题的能力，而且能让学生了解到最新的研究成果。

如介绍超导材料时，可以先介绍超导材料的实际应用，如利用超导磁体磁场强、体积小、质量轻的特点，用于制造超导悬浮列车和超导船；利用超导隧道效应，制造世界上最灵敏的电磁信号探测元件和用于高速运行的计算机元件，而用这种探测器制造的超导量子干涉磁强计可以测量地球磁场几十亿分之一的变化，能测量人的脑髓图和心磁图，还可以探测深水下的潜水艇，放在卫星上可用于矿产资源普查。通过对此类高新技术的介绍，激发学生的求知欲，从而引出材料的设计思路和原理。

此外，还可以举例说明生活中常见材料的不足之处，充分发挥学生的主观能动性和想象力，提出解决此类材料不足之处的方法以及设计新型功能材料的设想，为介绍新材料铺垫基础。这样，学生的学习兴趣会大大提高，教学效果也会明显得到改善。

2.3 结合最新科研进展，激发学生学习兴趣

功能材料是一门发展非常迅速的学科，不断会有新的研究成果被报道。在本课程的课堂教学中应根据学生的实际情况，将一些有重要应用价值的研究成果补充到教学内容中，让学生了解新型功能材料的研究动态及进展，提高学生对该门课程的学习兴趣。

例如，在新型储氢材料研究进展方面，从传统的高压储氢、液化储氢和金属氢化物储氢开始介绍，指出这几种储氢方式的优缺点。引导学生提出解决问题的方法，引出最新的储氢方式——微孔配位聚合物储氢，借助此种新的研究成果，讨论配位聚合物的组成以及有关分子间相互作用力产生的原因。这样就使得学生能够在分子水平上理解化学，从宏观到微观不断深入，将有利于学生从更深层次上掌握所学知识，取得更好的教学效果。

此外，教师还可以利用学校的网络数据库资源作为课堂教学的辅助手段，提供最新科研成果的链接，方便学生自行浏览。对于一些理论较浅的科研成果，鼓励学生在课堂上以口头报告的形式相互讲述。这样既能够加深学生对该类材料的全面理解，又可以让学生积极参与到教学中来，增强他们对新问题的求知欲望。

2.4 优化课程考核体系，提高学生能动性

目前，南京晓庄学院专业基础课程最终成绩考核分为两个部分，一部分是平时成绩，另一部分是考试成绩。平时成绩一般由出勤率和平时作业构成。在这种课程考核体系下，学生的学习往往处于被动状态，考得高就代表学得好，无法真正提高学生学习主动性，表现出“考完学完”。因此，优化课程考核体系，培养学生的创新思维和自主学习能力，提高学生学习能动性尤为重要。

本课程的考核方式主要有以下几种。

1）采用闭卷考试的方式不变。闭卷考试主要考核学生对各种新型功能材料的基本概念、基础知识和基本原理的掌握情况，通过闭卷考试可以评价并促进学生对本课程理论知识的学习。

2）根据课程教学的内容，筛选多个相关研究专题，让学生分成若干小组，选择不同的专题，通过共同查阅大量文献，写成4000字左右的综述。最后，从每个小组挑选一位代表以PowerPoint形式在课堂上报告该类材料的研究综述，每个小组之间可以互相提问。这既可以锻炼学生查阅文献的能力，扩大知识面，又可以使学生感到一定的成就感，给学生提供进行语言组织与表达的机会。并保证全面、科学、正确地反映学生学习情况，充分调动学生学习的自主性和积极性，保证教学质量的有效性和高效性。同时增加这部分成绩在最终成绩中的考核比例。

3）课程结束后，每个学生需要总结该课程的学习心得体会，对该课程进行简单的总结并提出自己的意见和建议。这样可以让学生对整个课程进行归纳、分析和总结，以免“学前忘后”。这部分考核内容也作为最终成绩的一部分。

3 课堂学习和课后学习的合理分配

课堂教学是学校教育的主要形式，是可以综合体现教育思想、教育内容和教育方法的阵地。它不仅有教学的任务，更有教育的功能，可以直接影响到学校的教学质量和人才的培养。课堂教学是以传授或灌输为主要特征的教学模式，但这种教学方法的弊端体现在学生被动地接受知识。自主学习包括探究学习和解决课题学习两个方面，前者偏重于自主思考，后者偏重于技术性活动。自主学习以探究学习为主，在培养学生科学研究能力方面具有更明显的效果。

在本课程的教学过程中，应以教师教授为重点，学生自学为主线。教师要引导学生自学，要提出问题让学生思考，鼓励学生自己探索问题、解决问题。可以开展大家共同参与的讨论式课堂教学活动，培养学生的协作能力和创新意识。通过课堂教学与自主学习的合理分配，最终能够使学生真正得到专业素养的训练。

4 结束语

教学内容、教学方法的改革是教育改革的重要组成部分。在新型功能材料课程的教学过程中，需要教师自身知识的不断更新，提高自身知识水平，准确把握该领域的研究前沿内容，及时补充新知识。理论教学与实践的紧密结合有助于学生创新思维的培养。优化课程考核体系能够有效地调动学生学习自主性和积极性。合理地分配课堂教学与自主学习是增强教学效果的有效方法之一。而要更进一步提高本课程的教学质量，还需要更多地学习交流，取长补短。

参考文献

[1]殷景华，王雅珍，菊刚.功能材料概论[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.

[2]田莳.功能材料[M].北京：航空航天大学出版社，1995.

[3]赵文元，王亦军.功能高分子材料化学[M].北京：化学工业出版社，1996.

[4]朱光明.材料化学课程的内容设置及其与材料科学的关系[J].大学化学，2004，19（6）：16-18.

[5]雷文，杨涛.多媒体在高分子教学中的应用[J].广州化工，2008，37（6）：214-217.