功能材料课程教学方法的实践范文

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摘要：

功能材料课程涉及范围广、教学内容多、更新速度快，传统的教学方法难以满足本课程的教学需求。根据功能材料课程的特点，我们提出了专题教学与主题探讨相结合、学生讲授与教师总结相结合、理论教学与实验教学相结合、生活认知与教学内容相结合、基础知识与最新进展相结合等“五个结合”教学方法，以促进本课程教学质量的提高。

关键词：

功能材料；教学方法；教学探索

材料是具有一定性能，可以用来制作器件、构件、工具、装置等物品的物质，是人类一切生产和生活活动的物质基础。一种新材料的出现，常常引起生产力大发展，推动社会进步。材料科学是一门研究领域十分宽广的学科，涉及结构材料和功能材料两大类。功能材料是指具有特定的电、磁、声、光、热、湿、气、生物等特性的一大类材料，涉及的面宽、用途广，主要用于制造信息、能源、电工、电子、通讯、计算机、仪器、仪表、航空航天、生物医疗等领域的功能元器件，可以实现对能量和信号的吸收、存储、传感、控制、处理、转换、传送和发射等功能[1]。《功能材料》是我校金属材料工程专业发展平台重要课程。学生通过该课程的学习，开阔视野、拓展思路，同时，本课程突破了传统专业教学内容的局限。但由于该课程理论难度大、覆盖范围广、课时量有限，教学的方式方法面临挑战，本文结合教学实际，提出“五个结合”的教学方法，并进行了有益的探索与实践。

一功能材料课程的教学思路

功能材料课程是学生已经学习了《材料科学基础》等专业基础课的基础上开设的，学生已经对材料的组成、结构、制备、性能和应用及其相互之间的关系有了一定的认识，本门课程调动学生的学习积极性应该从知识活、内容新上下功夫，以此认识功能材料功能应用的机理，阐明材料组成、结构与性能之间的关系，挖掘功能材料在生产、生活中的应用，甚至反过来，从应用中的功能材料的功能性的表象进行总结，测试分析其成分、组织和结构，再对其功能性进行解释和探讨。随着时代的进步及科学技术的发展，功能材料已经被应用到各行各业中，功能材料种类繁多，且在不断完善和更新，功能材料的授课，必须关注生活、关注学术前沿，将生活中见到的新产品、科研上的新方法、研究获得的新成果扩展到教学内容中，才能激起学生的学习共鸣[2]。功能材料课程信息量大、系统性不强、更新速度快，由于学时有限，不可能面面俱到。在保证完成基础理论知识教学的情况下，开拓学生视野、扩大学生知识面，根据我校金属材料工程专业面向地方培养应用技术人才的目标及专业前期课程开设情况，我们重点选取超导材料、储氢合金、形状记忆合金、磁性材料、非晶态合金、半导体材料、微电子器件材料、光学材料、精细功能陶瓷、纳米材料、功能转换材料等专题的内容进行讲述。为改善教学效果，从功能材料的角度培养学生提出分析、分析问题和解决问题的能力，我们提出将专题教学与主题探讨相结合、学生讲授与教师总结相结合、基础理论与实验教学相结合、生活认知与教学内容相结合、基础知识与最新进展相结合。

二功能材料课程的教学探索

（一）专题教学与主题探讨相结合

功能材料课程最适合专题讲座式教学，每一类功能材料均可以做一个专题进行讲解，从该功能材料的机理、分类、结构、应用及进展等进行阐述，层次清楚、脉络清晰，学生很容易从宏观上把握该种功能材料，但是核心内容却容易忽略。由于本课程涉及的功能材料在我们的日常生活中、影视资料中或多或少都能接触到，结合教材提供的资料，基本上所有的同学都能参与到讨论中。如：在学习“超导材料”一章时，一个班42名学生，分成6组，每组7人，分别讨论了“什么样的材料是超导材料?”、“为什么这些材料具有超导电性？”“超导材料有用吗？”，同学之间、师生之间通过一节课的讨论和探究，相互启发、相互帮助、相互影响和相互补充，答案已经十分清楚，教师再加以梳理，并对学生理解不透的地方进行系统阐述，完全可以让学生对超导材料有深入的认识。

（二）学生讲授与教师总结相结合

学生通过小组组队自学学习自己感兴趣的专题或其中的小节，然后将自己所学、理解的内容讲授给其他同学，这是一种有效的学习方式。学习功能材料课程的学生为大三学生，已经具备材料科学相关基础的知识，并具有一定的自学能力，能够通过查找、阅读文献创造性地将当前研究的热点、出现的新材料或自己感兴趣的方向进行总结，在教师指导下制作成演示文稿，小组选出一人在课堂上为其他同学做报告。从而使学生达到在亲身体验中对外部信息的收集、整理、加工、反馈、调整和内化，加深学生对所学知识、理论的理解，搭建合理有效的认知结构，且学生通过自己的努力了解了该领域的最新发展动态和国际前沿，得到教师和同学的肯定了激发学生的兴趣。此外，学生参与讲授的教学方法有利于学生解开思维定势、条条框框的枷锁，能够比较自由的进行思维和表达，为学生提供了培养创新意识的环境和机会，《功能材料》这门课程涉及知识面广，学生发挥空间大，能有效的满足学生的好奇心、表现欲和成就感。最后，学生参与讲授的教学方法丰富了学生的情感、精神体验，教学过程容易形成师生共鸣的局面，通过讲授后对其他同学问题的解答、讨论及教师的补充和总结，有利于激起学习的热情，在民主、平等的氛围中学生更愿意提出自己的想法和观点，能从学习中体验到兴奋和快乐，容易使其他学生受到感染，能够增强参与意识，体会到合作的乐趣，增加师生、生生之间的友情。

（三）理论教学与实验教学相结合

《功能材料》是一门理论性与实践性都很强的课程，每一种功能材料的功能特性都基于自身的理论基础，学习功能材料的基础理论困难且不易理解。结合理论课程的学习，穿插实验教学环节，可以让学生从现象出发，逐步深入认识功能材料其功能应用的机理。我们结合现有的仪器设备，根据课程内容、学生认识的需要，有针对性的进行了实验项目的开发设计。开发的实验项目，如：储氢合金的吸释氢性能实验、新型合金材料的设计与制备实验、活性氧化铝对溶液中氟离子的选择性吸附实验、材料成型及热电材料的温度检测等实验项目。另外，对于没有条件开设的实验项目，采用观看视频的形式观看实验过程及现象。通过实验教学，学生加深了对基础理论的理解和认识。

（四）生活认知与教学内容相结合

功能材料是物理、化学、电子、生物等科学的交叉学科，涉及范围广，教学内容多。按材料成分分类，包括：金属材料、无机非金属材料、高分子材料及复合功能材料；按功能特性分类，包括：物理功能材料（如：光学材料、电子材料、磁性材料、声光材料、热电材料等）、化学功能材料（如：感光材料、催化材料、储能材料、可降解材料等）、生物材料（如：生物医药材料、仿生材料等）和核功能材料等。虽然课程内容多，但是每一种功能材料几乎都能在实际生活中找到相应的应用实例，例如：学习光学材料时，以日常生活中经常见到的日光灯、眼镜、光纤、荧光粉、液晶等学生经常看到的材料来进行讲解，而学习磁性材料时，则以硅钢片、磁盘、磁带等为突破口着手进行学习[3]。将课程中每类功能材料的“制备—结构—性能—应用”等各个方面的学习，融入到对日常生活材料的认识、解释及设计，不仅能有效提高学生的学习兴趣，同时改变学生对学习课程知识无用的观念。

（五）基础知识与最新进展相结合

到目前为止，功能材料层出不穷，已经得到了突破性的进展，而且功能材料一直材料科学与工程领域最为活跃的部分，教材更新的速度远远跟不上功能材料发展的速度。因此，在学习某类功能材料时，这就要求将这类功能材料的基础知识与目前的最新的前沿动态紧密结合起来，把最新的科研成果带到课堂中，让学生第一时间了解本课程的进展情况，提高学生的学习兴趣。例如，在储氢合金研究方面，我校教师在稀土系AB3~3.5型无镁合金、金属铝氢化物贮氢材料动力学及电化学性能方面的研究成果比较突出，相关结果成果已经发表在“JournalofRareEarths”等期刊上，将这些内容带入课堂，使学生零距离接触科研最新前沿动态。此外，功能材料的研究并非一帆风顺、一蹴而就的，这是一个逐渐被认识和完善的过程，例如，在学习储氢材料时，从对“单壁碳纳米管储氢”的提出、实验、分析、讨论、再实验、理论否认等历史事件中认识功能材料研究的历程。

三结语

功能材料课程教学过程中，需要教师自身及时补充新知识，准确把握该领域的研究前沿，提升自身素质。根据课程特点进行教学方法的改革是高等教育教学改革的重要组成部分，而提高学生的课堂参与性、互动性是教学方法改革的主要方向。充分发挥以上“五个结合”的教学方法，不仅可以顺利完成本课程规定的教学要求，而且能使学生充分的参与到课程的教学过程中，形成正确的学习态度，实现良好的教学效果。

参考文献

[1]　殷景华,王雅珍,鞠刚等.功能材料概论.哈尔滨工业大学出版社,2009.

[2]　雷艳秋,赵文芝,田福利等.功能材料课程教学探索与实践.广州化工,2013,41(22):174-175,184.

[3]　连慧琴,崔秀国.功能材料导论课程教学探索与实践.科教文汇,2013,(4):66-67.

作者：李德贵 单位：百色学院材料科学与工程学院