新時(shí)代研究生“材料制備與表征”課程教學(xué)改革探索

摘?要：新材料的開發(fā)和應(yīng)用對現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及綜合國力的提升有重大推動(dòng)作用?！安牧现苽渑c表征”課程的開設(shè)可有效拓寬研究生的視野和科研思路，有利于研究生科研能力和創(chuàng)新能力的提升。因此，加大研究生“材料制備與表征”課程教學(xué)改革，將知識點(diǎn)與當(dāng)前學(xué)科熱點(diǎn)和科技前沿相結(jié)合對培養(yǎng)新時(shí)代高素質(zhì)、高水平的科研人才至關(guān)重要。本文根據(jù)已有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對目前研究生“材料制備與表征”課程教學(xué)中存在的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略和教學(xué)方法等方面對該課程進(jìn)行教學(xué)改革方面的初步探索，以期提高該課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：新材料;制備;教學(xué);改革

Abstract：The?development?and?application?of?new?materials?will?greatly?promote?the?modernization?of?science?and?technology，the?development?of?national?economy?and?the?promotion?of?Comprehensive?National?Power.The?course?of?preparation?and?characterization?of?materials?can?effectively?expand?the?vision?and?research?ideas?of?postgraduates?and?promote?their?research?ability?and?innovation?ability.Based?on?the?existing?teaching?experience，this?paper?aims?at?the?problems?existing?in?the?teaching?of?“Material?preparation?and?characterization”?for?graduate?students?at?present，from?the?teaching?content，teaching?strategy?and?teaching?method，this?paper?makes?a?preliminary?exploration?on?the?teaching?reform?of?this?course?in?order?to?improve?the?teaching?quality?and?teaching?effect.

Keywords：New?Material;preparation;teaching;Reform

材料是人類社會生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。人類文明的發(fā)展史，其實(shí)就是材料的發(fā)展史。新材料技術(shù)與信息技術(shù)、新能源技術(shù)以及生物技術(shù)等都列入21世紀(jì)重點(diǎn)研究開發(fā)的高新技術(shù)領(lǐng)域[1]。新材料的開發(fā)和應(yīng)用對現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及綜合國力的提升有巨大推動(dòng)作用。而研究生教育水平在一定程度上代表著一個(gè)國家智力資源開發(fā)與儲備的程度，標(biāo)志著一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)競爭的能力[2]。

近幾年，國內(nèi)研究生招生規(guī)模增長迅速，2021年全國碩士研究生招生規(guī)模達(dá)到了111萬人。與本科生課程內(nèi)容不同，研究生課程內(nèi)容具有更為鮮明的專業(yè)性、前沿性和探究性，其目的是培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維，能夠緊跟學(xué)術(shù)前沿、引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展的新型人才[3]。隨著“科研全球化”進(jìn)展加速，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需求。因此，要大力推進(jìn)研究生課程改革，更新教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法與評價(jià)手段，著力培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造能力、反思能力、問題解決能力等可遷移能力，促進(jìn)學(xué)生真正高效地學(xué)習(xí)。

“材料制備與表征”是物理學(xué)院針對凝聚態(tài)物理和光學(xué)專業(yè)研究生開設(shè)的一門專業(yè)選修課。本課程針對21世紀(jì)新材料的發(fā)展趨勢，總結(jié)和概括了目前熱點(diǎn)材料和高新材料的合成和制備方法，以及先進(jìn)的材料分析方法。其任務(wù)是使學(xué)生掌握和了解先進(jìn)材料制備和表征方法的發(fā)展概況、技術(shù)原理、操作設(shè)備以及工藝方法等[4]。

通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立材料制備和表征測試方法的基本概念，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決相關(guān)材料制備和分析測試方面問題的基本能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，為今后在本專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

因此，對“材料制備與表征”課程進(jìn)行教學(xué)改革，有利于提高課堂教學(xué)質(zhì)量，對于培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平的創(chuàng)新型科研人才具有重要意義。

本文根據(jù)“材料制備與表征”課程教學(xué)過程中存在的主要問題，從課堂內(nèi)容和教學(xué)方式上對“材料制備與表征”課程教學(xué)改革提出幾點(diǎn)淺見。教學(xué)改革大致思路如下圖1所示。

一、課程內(nèi)容改革

現(xiàn)代社會是學(xué)習(xí)社會、知識社會和科技社會的統(tǒng)一結(jié)合。21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，并逐漸滲透到人類社會的方方面面，改變著人類的生存方式。研究生歸根到底是社會中的一員，因此研究生課程內(nèi)容必須緊跟社會發(fā)展和社會實(shí)踐，不能僅僅停留在象牙塔中。面對快速發(fā)展的新時(shí)代，在課程建設(shè)中強(qiáng)化與時(shí)俱進(jìn)意識，創(chuàng)新學(xué)術(shù)話語體系、提升研究生教育課程質(zhì)量勢在必行。

（一）課程內(nèi)容要具有針對性

“材料制備與表征”課程內(nèi)容廣泛、綜合性強(qiáng)，而且新材料、新設(shè)備和新技術(shù)的發(fā)展日新月異，32個(gè)學(xué)時(shí)無法滿足課程內(nèi)容要求。另外，如果知識體系太龐雜，學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性差。只有將“精講”和“泛講”授課模式結(jié)合起來，才能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。因此，教師要精選教學(xué)內(nèi)容，給出課程學(xué)習(xí)框架，主要講授基本概念和基本原理，介紹學(xué)科前沿知識、新材料、新設(shè)備和新技術(shù)。另外，教師要從“知識的傳播者”向“智能開發(fā)者”轉(zhuǎn)化，針對某一知識點(diǎn)，要求學(xué)生自己查閱資料和文獻(xiàn)，撰寫研究報(bào)告和課件PPT，進(jìn)行課堂討論。在整個(gè)過程中引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

為了更有針對性地開展教學(xué)工作，教師還應(yīng)根據(jù)學(xué)生需求，結(jié)合團(tuán)隊(duì)特色精選課程內(nèi)容。物理學(xué)院“材料制備與表征”研究生課程主要針對的是凝聚態(tài)物理和光學(xué)方向的研究生，而每個(gè)研究生的科研方向又不一樣，所以學(xué)生對課程的需求也不一樣[5]。凝聚態(tài)物理方向的研究生對各種新材料、新的制備方法以及新的表征方法感興趣;而光學(xué)方向的學(xué)生則對芯片、半導(dǎo)體器件、量子器件等方面的內(nèi)容更感興趣。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課堂效率，教師在上課前應(yīng)先調(diào)研每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)背景和研究方向，根據(jù)學(xué)生的研究方向調(diào)整授課內(nèi)容。

（二）課程內(nèi)容要具有前沿性

新時(shí)代是科技時(shí)代和人才時(shí)代的結(jié)合體，科技的發(fā)展則有賴于高等教育事業(yè)的發(fā)展。培養(yǎng)創(chuàng)新人才，教師在教學(xué)過程中要著重培養(yǎng)研究生的科研創(chuàng)新意識[6]。另外，研究生課程知識與社會發(fā)展密切相關(guān)，現(xiàn)代社會的多樣性和復(fù)雜性要求知識的多樣性和革新化，這就必然要求研究生課程內(nèi)容的革新化和前沿化。教師應(yīng)該在課程內(nèi)容上不斷革新，充分吸收最前沿科學(xué)技術(shù)成果，更新陳舊落后的知識內(nèi)容，補(bǔ)充學(xué)科知識前沿。例如，教師可根據(jù)國家“十四五”規(guī)劃提出的前沿領(lǐng)域引出相關(guān)課程內(nèi)容，如納米材料與技術(shù)、新能源材料與器件、微電子科學(xué)與工程等方面的知識，拓寬學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)生的民族情感，進(jìn)而提高其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

（三）課程內(nèi)容的探究性

研究生教育是高層次的教育，其課程不僅要傳授學(xué)生知識，更要注重培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)的能力和素養(yǎng)。當(dāng)今社會，知識更新速度越來越快，如果只是學(xué)習(xí)知識的話，那么我們的學(xué)生永遠(yuǎn)只能跟在知識的后面，而不能創(chuàng)造知識。因此，研究生課程的目標(biāo)必須從一般的“傳授現(xiàn)成的知識”轉(zhuǎn)向“以培養(yǎng)能力為主要目的”[7]。研究生的能力不僅指研究生的自學(xué)能力，還應(yīng)包括學(xué)生應(yīng)該具備的檢索能力、探究能力、更新知識的能力以及創(chuàng)新思維能力。教學(xué)與科研緊密結(jié)合，加快培育適應(yīng)新時(shí)代國家戰(zhàn)略需求和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展實(shí)際的高素質(zhì)綜合型創(chuàng)新人才，已經(jīng)成為當(dāng)前我國高等教育教學(xué)工作的重要?jiǎng)?chuàng)新舉措之一[8]。因此，教師在教學(xué)過程中要向?qū)W生傳授科學(xué)理論知識并進(jìn)行科學(xué)研究方法的訓(xùn)練[9]。例如，教師可以在教學(xué)過程中穿插自己的科研方向、科研歷程和思維方式，激發(fā)學(xué)生的探究欲望和科研興趣，訓(xùn)練學(xué)生的科研思維，將科學(xué)研究引入教學(xué)。

二、教學(xué)方式改革

（一）學(xué)生課前預(yù)習(xí)方式改革

“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”，學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)可大大提升課堂教學(xué)效果。信息化社會，學(xué)生獲取知識的渠道增多，例如慕課、B站等平臺均可進(jìn)行線上學(xué)習(xí)，但對學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力有一定的挑戰(zhàn)。教師以思維導(dǎo)圖的形式將課堂內(nèi)容提前發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生在網(wǎng)上搜集信息、分組討論、進(jìn)行信息整合以及問題整理，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)的能力。讓學(xué)生帶著問題聽課，以問題為導(dǎo)向進(jìn)行知識講解，提升課堂效率。

（二）案例法教學(xué)提高學(xué)生課堂興趣

興趣是最好的老師、提高學(xué)生興趣是提升教學(xué)質(zhì)量的重要手段?！安牧现苽渑c表征”課程重在拓寬學(xué)生科研視野、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力，對研究生后續(xù)科研生涯有重要作用。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師可在每堂課插入1～2個(gè)與課程內(nèi)容相關(guān)的案例，引導(dǎo)學(xué)生思考。例如，在講物質(zhì)的組成方式時(shí)，可以先提問：熱點(diǎn)材料石墨烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？它與石墨以及C60等材料的區(qū)別又在哪里？講薄膜材料制備方法時(shí)，可以先提問：什么類型的材料叫作薄膜材料？日常生活中常見的薄膜材料有哪些以及太陽能電池板的一般結(jié)構(gòu)是怎么樣的？將知識點(diǎn)與學(xué)科熱點(diǎn)、日常生活聯(lián)系起來，讓學(xué)生意識到課堂所學(xué)專業(yè)知識對自己的研究方向和后續(xù)的就業(yè)選擇關(guān)系密切。事實(shí)表明，在教學(xué)過程引入適當(dāng)?shù)陌咐捎行Эs短學(xué)生和老師之間的距離感，提高學(xué)生注意力，改善師生關(guān)系和課堂氣氛。

（三）“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式

個(gè)體學(xué)習(xí)目的不同使得不同學(xué)生感興趣的內(nèi)容也不同。后期課堂中采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，從傳統(tǒng)的“教師將知識傳授給學(xué)生”向“讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造知識”轉(zhuǎn)變[10]，充分尊重學(xué)生的主體性，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、積極主動(dòng)學(xué)習(xí)。教師在前期通過“泛講”向?qū)W生介紹21世紀(jì)高性能材料、低維材料、功能材料、綠色材料以及復(fù)合材料等的發(fā)展趨勢，以及各種新型設(shè)備和新技術(shù)等。在前期教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，以學(xué)生興趣點(diǎn)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生自己確立學(xué)習(xí)目標(biāo)。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，明確告訴學(xué)生學(xué)習(xí)的規(guī)范、要求以及要達(dá)到的目標(biāo)。要求學(xué)生自己查找資料、檢索文獻(xiàn)、梳理知識脈絡(luò)、制作課件、最后進(jìn)行課堂講授。在整個(gè)過程中，鍛煉學(xué)生文獻(xiàn)檢索和閱讀、PPT制作以及知識講授的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。同時(shí)，教師要注意自身的引導(dǎo)作用，不能把課堂完全交給學(xué)生。筆者曾經(jīng)見證過身邊的一個(gè)例子：教師采用“翻轉(zhuǎn)課堂”模式進(jìn)行教學(xué)，安排每個(gè)學(xué)生在課堂上講授不同的知識點(diǎn)，結(jié)果大部分學(xué)生們都只在需要自己講課的時(shí)候才去，其他時(shí)間根本沒有出現(xiàn)在課堂上，這樣就失去了“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的優(yōu)勢。因此，教師要建立科學(xué)、有效的評估體系，充分利用過程性評價(jià)、表現(xiàn)性評價(jià)和總結(jié)性評價(jià)等多種評價(jià)方式，加大過程性評價(jià)所占比重，激發(fā)學(xué)生的課堂積極性，引導(dǎo)學(xué)生對課堂上出現(xiàn)的知識點(diǎn)進(jìn)行討論，勇于提出問題。

三、創(chuàng)新課堂教學(xué)模式

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)模式也有了很大的改變。教師要實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為本，就要跟上時(shí)代的發(fā)展，創(chuàng)新教學(xué)模式，借助視頻、動(dòng)畫、圖像等方式將枯燥的內(nèi)容生動(dòng)化、抽象的內(nèi)容具象化，加深學(xué)生的認(rèn)識。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，改變教學(xué)手段和方法，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，從而提高學(xué)生的課堂參與度，提升教學(xué)效率。

結(jié)語

綜上所述，為了培養(yǎng)研究生研究問題和分析問題的能力，提高研究生“材料制備與表征”課程教學(xué)效果，教師在課前要分析學(xué)生的學(xué)習(xí)背景和學(xué)習(xí)目的，結(jié)合學(xué)院平臺精選課堂內(nèi)容;在教學(xué)過程中要結(jié)合學(xué)科前沿、采用案例法進(jìn)行課堂教授，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;同時(shí)要結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方式，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造知識，提高學(xué)生信息檢索、課件制備以及課堂講授等能力，進(jìn)而提高研究生的綜合素質(zhì)。

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作者簡介：陳艷麗（1992—?），女，漢族，河南商丘人，博士，講師，研究方向：儲能材料和器件、鋰離子電池、鈉離子電池等。