劉金剛 陳淑靜 佟望舒 王珂 王琳

摘要：“功能材料導(dǎo)論”是中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）材料科學(xué)與工程學(xué)院材料物理專業(yè)本科生三年級(jí)的專業(yè)主干課。該課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括新能源材料、環(huán)境功能材料、光電功能材料、生物醫(yī)用功能材料以及先進(jìn)復(fù)合材料等。為了更好地服務(wù)于學(xué)?！半p一流”學(xué)科的建設(shè)，文章嘗試將傳統(tǒng)的“功能材料導(dǎo)論”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，融入了大量與我?！半p一流”學(xué)科“地質(zhì)學(xué)”和“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程”緊密相關(guān)的內(nèi)容。實(shí)踐教學(xué)證明該項(xiàng)教學(xué)改革取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：“雙一流”學(xué)科；材料物理；教學(xué)；功能材料導(dǎo)論

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）34-0163-02

2017年9月21日，教育部、財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)印發(fā)了《關(guān)于公布世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單的通知》，公布了世界一流大學(xué)和一流學(xué)科（簡(jiǎn)稱“雙一流”）建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單?！半p一流”建設(shè)將學(xué)科建設(shè)在我國(guó)高校發(fā)展中的地位提升至一個(gè)新的高度，勢(shì)必對(duì)我國(guó)高校學(xué)科建設(shè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。筆者所在的中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）（以下簡(jiǎn)稱“學(xué)?！保┳鳛椤耙涣鲗W(xué)科建設(shè)高?！保袃蓚€(gè)學(xué)科（包括“地質(zhì)學(xué)”與“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程”）入圍了“雙一流”建設(shè)學(xué)科名單。

我校材料科學(xué)與工程學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“學(xué)院”）自1999年成立以來(lái)，一直面向資源綜合利用、節(jié)能減排、低碳環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)等國(guó)家戰(zhàn)略需求，以資源綜合利用與新材料為主要方向。2015年學(xué)院進(jìn)入了全球基本科學(xué)指標(biāo)（Essential Science Indicators，ESI）排名前1%。雖然學(xué)院目前尚不屬于學(xué)校的“一流建設(shè)學(xué)科”，但此環(huán)境下應(yīng)該如何適應(yīng)學(xué)校“雙一流”學(xué)科的建設(shè)引起了筆者的深入思考。我們?cè)谙虿牧蠈W(xué)科評(píng)估中獲得“A+”評(píng)價(jià)的清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、武漢理工大學(xué)學(xué)習(xí)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，該如何適應(yīng)學(xué)校“地質(zhì)學(xué)”與“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程”一流學(xué)科的建設(shè)，是擺在我們面前的教學(xué)改革課題之一。

一、材料物理專業(yè)功能材料導(dǎo)論課程介紹

“功能材料導(dǎo)論”課程是我校材料科學(xué)與工程學(xué)院材料物理專業(yè)本科生三年級(jí)的專業(yè)主干課，內(nèi)容涉及無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、膠體與界面化學(xué)、高分子化學(xué)、晶體材料學(xué)、高分子材料、復(fù)合材料學(xué)、無(wú)機(jī)材料工藝學(xué)等多門課程，重點(diǎn)講述新能源材料、環(huán)境功能材料、光電功能材料、生物醫(yī)用功能材料以及先進(jìn)復(fù)合材料等內(nèi)容。該課程從先進(jìn)材料的科學(xué)和使用出發(fā)，根據(jù)已有的材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論，使學(xué)生掌握功能材料的基本概念及應(yīng)用，了解相關(guān)理論。課程通過(guò)具體的實(shí)例，對(duì)功能材料的發(fā)展歷史、制備方法、應(yīng)用領(lǐng)域做了系統(tǒng)闡述，介紹了最新的科技成果，為學(xué)生開(kāi)展科研訓(xùn)練與創(chuàng)新活動(dòng)、專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文提供了理論指導(dǎo)。

由于學(xué)科背景所限，筆者在之前主講該門課程時(shí)，一直沿襲著傳統(tǒng)的教學(xué)思路，主要從材料學(xué)角度出發(fā)來(lái)講授功能材料的發(fā)展前沿。2018年6月，學(xué)校召開(kāi)了“雙一流”暨學(xué)科建設(shè)工作會(huì)后，進(jìn)一步明確了全校師生長(zhǎng)期奮斗，不斷攻堅(jiān)克難，全面推動(dòng)學(xué)?！半p一流”建設(shè)工作，為實(shí)現(xiàn)建設(shè)地球科學(xué)領(lǐng)域世界一流大學(xué)的長(zhǎng)遠(yuǎn)奮斗目標(biāo)而不懈努力的工作方針。此次會(huì)議的召開(kāi)極大地鼓舞了全校師生的士氣。作為材料科學(xué)與工程學(xué)院的一名一線教師，筆者也深感應(yīng)為學(xué)校“雙一流”建設(shè)工作貢獻(xiàn)自己的微薄之力。為此，筆者在深切領(lǐng)會(huì)“功能材料導(dǎo)論”教學(xué)大綱的前提下，對(duì)原來(lái)的教授內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)整，將與我校一流學(xué)科“地質(zhì)學(xué)”與“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程”相關(guān)的內(nèi)容融入新的教學(xué)工作中，并進(jìn)行了初步的改革嘗試。

二、功能材料導(dǎo)論課程教學(xué)探索

為了適應(yīng)學(xué)校“雙一流”學(xué)科的建設(shè)，筆者在“功能材料導(dǎo)論”課程中進(jìn)行了有益的嘗試。在不違背教學(xué)大綱的前提下，將講述內(nèi)容重新進(jìn)行了調(diào)整，在課件制作過(guò)程中參考了大量與“地質(zhì)學(xué)”和“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程”相關(guān)的內(nèi)容。例如，在新能源材料的講述中增加了地質(zhì)礦產(chǎn)資源在清潔能源領(lǐng)域中的應(yīng)用，包括鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)突破20%，可以媲美傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池，同時(shí)具有成本低廉等特征）、鋰離子電池（鋰精礦已經(jīng)成為支撐新能源汽車等應(yīng)用鋰離子電池行業(yè)的戰(zhàn)略性資源）、石墨烯材料等；在環(huán)境功能材料的講述中增加了地質(zhì)礦產(chǎn)資源在環(huán)境保護(hù)與治理領(lǐng)域中的應(yīng)用，包括土壤修復(fù)（方解石、石灰、磷礦石、羥基磷灰石、膨潤(rùn)土、沸石、海泡石、硅藻土等治理重金屬污染土壤等）、污水與廢水處理、工業(yè)與室內(nèi)廢氣治理（沸石處理二氧化硫、膨潤(rùn)土與蛭石固硫反應(yīng)、青石、滑石、海泡石處理汽車尾氣、室內(nèi)空氣污染）等；在光電功能材料的講述中增加了地質(zhì)礦產(chǎn)資源在光功能材料以及電功能材料中的應(yīng)用，包括絕緣材料、電磁波吸收材料、耐電暈材料、發(fā)光材料等；在生物醫(yī)用功能材料的講述中增加了地質(zhì)礦產(chǎn)資源在生物醫(yī)用領(lǐng)域中的應(yīng)用，包括骨替代材料（磷灰石、硅灰石等制備聚乳酸/硅灰石等具有良好生物活性、生物相容性、可降解性、抗磨損性和抗壓性的礦物復(fù)合材料）、生物陶瓷材料（羥基磷灰石與磷酸三鈣等應(yīng)用于制備生物活性陶瓷；氧化鋁與氧化鋯等應(yīng)用于制備生物惰性陶瓷等）、生物傳感器材料、組織工程材料等；在先進(jìn)復(fù)合材料的講述中增加了地質(zhì)礦產(chǎn)資源在復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用，包括礦物復(fù)合高分子材料（功能性礦物填料應(yīng)用于高分子材料的改性，例如蒙脫石等層狀硅酸鹽用于提高高分子材料的水氧阻隔性；海泡石、蛋白石、碳酸鈣等用于改善高分子材料的耐蠕變性、尺寸穩(wěn)定性以及其他力學(xué)性能；蛭石等用于增強(qiáng)高分子材料的保溫性能等）、礦物復(fù)合陶瓷材料（石榴石礦物應(yīng)用于制備碳化硅復(fù)合材料）等。

通過(guò)2015級(jí)本科生的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生們普遍反映講述的內(nèi)容更加切合學(xué)校的特色，與他們之前學(xué)過(guò)的“工業(yè)礦物與巖石”、“復(fù)合材料與工藝”等課程形成了良好的互補(bǔ)，對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)資源在材料領(lǐng)域中的應(yīng)用有了更深層次的理解?？梢哉f(shuō)，這次教改嘗試取得了令人滿意的效果。

三、結(jié)語(yǔ)

國(guó)家實(shí)施教育改革“雙一流”戰(zhàn)略以來(lái)，非“雙一流”學(xué)科如何在學(xué)校大力建設(shè)一流學(xué)科背景下，積極投身服務(wù)于一流學(xué)科建設(shè)的潮流中已經(jīng)逐漸成為當(dāng)今眾多高校院系在人才培養(yǎng)、課程設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)中需要思考的問(wèn)題之一。筆者在材料學(xué)院材料物理專業(yè)本科生教學(xué)過(guò)程中也積極思考了該問(wèn)題，并在自己主講的“功能材料導(dǎo)論”課程中進(jìn)行了有益的嘗試。在不違背教學(xué)大綱的前提下，將講述內(nèi)容重新進(jìn)行了調(diào)整，努力適應(yīng)學(xué)校“雙一流”學(xué)科建設(shè)，為學(xué)校建設(shè)地球科學(xué)領(lǐng)域世界一流大學(xué)的目標(biāo)做出自己的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張海峰.“雙一流”背景下的一流實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2017，34（12）：6-10.