功能材料課程教學(xué)改革與實(shí)踐論文
摘要：成果導向是一種以學(xué)生學(xué)習成果為導向的教育理念，對工程教育認證的實(shí)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(xué)生為中心，以教學(xué)成果為導向，從教學(xué)理念的定位、授課內容的選取和教學(xué)形式的安排等方面進(jìn)行探索和實(shí)踐。引入實(shí)例教學(xué)、翻轉課堂和企業(yè)導師制多模式教學(xué)方式，提高學(xué)生學(xué)習的積極性和主動(dòng)性，以促進(jìn)功能材料課程教學(xué)質(zhì)量的提高和學(xué)生綜合水平的培養。
關(guān)鍵詞：功能材料；成果導向；工程認證；教學(xué)改革
1引言
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，社會(huì )對人才的需求程度越來(lái)越高。自我國加入“華盛頓協(xié)議”成為協(xié)議簽訂成員開(kāi)始，工程教育專(zhuān)業(yè)認證的帷幕正式拉起，這也預示著(zhù)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(shí)現工程學(xué)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(kāi)展，必須遵循三個(gè)基本理念：成果導向（OutcomeBasedEducation，OBE）、以學(xué)生為中心、持續改進(jìn)。這些理念對促進(jìn)專(zhuān)業(yè)建設與教學(xué)改革、保障和提高工程教育人才培養質(zhì)量至關(guān)重要[2]。其中，OBE已成為英國、美國、加拿大等先進(jìn)國家教育改革的主流理念，并成功應用于工程教育專(zhuān)業(yè)認證方面。因此，用OBE理念來(lái)引導我國工程教育的改革，具有重要的現實(shí)指導意義。功能材料是指具有優(yōu)異的熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等性質(zhì)及其相互轉化的功能，用于非承載目的之先進(jìn)材料[3,4]。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料、能源和信息成為當代社會(huì )文明和國民經(jīng)濟的三大支柱，而功能材料是未來(lái)材料的主要發(fā)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(lèi)和應用范圍越來(lái)越廣，極大程度地影響著(zhù)人類(lèi)的生活和社會(huì )的發(fā)展。功能材料課程是學(xué)生了解當今各類(lèi)先進(jìn)功能材料的一門(mén)基礎課程，該課程以材料的功能性為主線(xiàn)，圍繞不同種類(lèi)功能材料的基本原理、特點(diǎn)和應用，闡述了功能材料的研究現狀和發(fā)展趨勢。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習，在實(shí)際工程應用中可針對不同類(lèi)型的功能材料，結合不同類(lèi)型功能材料的物理性能和結構特點(diǎn)，進(jìn)行功能材料的選擇和優(yōu)化設計。然而，傳統教育模式是教師大量地將專(zhuān)業(yè)基礎知識在課堂上灌輸給學(xué)生。這種被動(dòng)式教育方式對于學(xué)生積極性的調動(dòng)存在很大弊端，以至于學(xué)生在學(xué)習的過(guò)程中很難發(fā)揮主觀(guān)能動(dòng)性，易造成缺乏獨立思考和將所學(xué)知識應用于工程實(shí)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(xué)初衷�；贠BE理念，本文從分析本課程的主要目的和主要問(wèn)題著(zhù)手，提出了相應教學(xué)改革措施，并取得了一定的實(shí)踐效果。
2教學(xué)大綱的重新制定
緊密?chē)@學(xué)生應該取得什么學(xué)習成果為主線(xiàn)，對國內開(kāi)設本課程的學(xué)校進(jìn)行廣泛的調研，積極開(kāi)展對外交流和學(xué)習。結合工程教育認證的趨勢要求，對原教學(xué)大綱進(jìn)行研究，保證教學(xué)思想的先進(jìn)性、教學(xué)內容的前沿性和課程教學(xué)設計的科學(xué)性。本課程以材料的'功能性為主線(xiàn)，闡述功能材料的組份、結構、性能、應用和發(fā)展方向。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習，可針對不同類(lèi)型的功能材料，結合不同類(lèi)型功能材料的物理性能和結構特點(diǎn)，進(jìn)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(xué)內容繁多，我們將其分為電、光和磁功能材料三個(gè)模塊，按照不同模塊、不同功能對于現有教學(xué)目標的支撐程度來(lái)進(jìn)行切換。此外，緊跟科技步伐，新添加了新型功能材料模塊進(jìn)入教學(xué)體系，使得本專(zhuān)業(yè)人才更快更靈活地適應社會(huì )需求。
3改變課堂教學(xué)模式，提升教學(xué)質(zhì)量
3.1實(shí)例教學(xué)，提高學(xué)生興趣
“功能材料”課程內容涉及面廣，且當今社會(huì )處于信息化時(shí)代，各類(lèi)功能材料在科學(xué)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(shí)際生產(chǎn)和日常生活中遇到的新鮮事物融入到課堂教學(xué)中，作為實(shí)例成為講解對象，以引起學(xué)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(shí)現電動(dòng)汽車(chē)一邊行駛一邊充電的例子，解釋了能實(shí)現能量存儲就是利用了我們所學(xué)的光生伏特效應，并詳細分析了儲能的具體過(guò)程，引出光生伏特效應原理。同時(shí)，在后續講述磁性材料的同時(shí)，將其無(wú)線(xiàn)充電過(guò)程做了進(jìn)一步解釋。通過(guò)生活常見(jiàn)及實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的分析，讓學(xué)生可以了解到功能材料無(wú)處不在，該方式極大地促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習的好奇心和付諸實(shí)踐的信心。
3.2翻轉課堂，學(xué)生做主導
“功能材料”課程既重理論也重實(shí)際應用，內容涉及面廣。當今世界，科技高度發(fā)達，信息呈爆發(fā)式增長(cháng)，每天都有大批量的新型功能材料被科學(xué)家創(chuàng )造出來(lái)。因此，我們在講授一些書(shū)本上最基本的、最常見(jiàn)的功能材料的同時(shí)，還需要緊跟時(shí)代前沿，將新發(fā)明的功能材料及時(shí)介紹給學(xué)生，盡可能地提高學(xué)生對該課程學(xué)習的興趣。為了充分調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性和主動(dòng)性，我們在教學(xué)過(guò)程中安排了4課時(shí)的反轉課堂。采用“PPT分組討論”教學(xué)方式，將傳統的學(xué)生被動(dòng)式接受知識轉變?yōu)橹鲃?dòng)參與、積極思考，從而發(fā)揮學(xué)生的主體作用。旨在培養學(xué)生的發(fā)散性和創(chuàng )造性思維以及對各類(lèi)問(wèn)題的發(fā)現、分析和解決能力；同時(shí)該模式可有效地實(shí)現教師、學(xué)生的雙向互動(dòng)，促進(jìn)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐過(guò)程中，我們圍繞新型功能材料，由學(xué)生查找國內外最新文獻，專(zhuān)題介紹不同類(lèi)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(gè)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(jìn)行詳細的探討、磋商，最終將組內討論過(guò)程、結果及主要觀(guān)點(diǎn)制作成PPT；③“PPT”討論過(guò)程：由小組選出的代表作主題發(fā)言，課題組其他成員輔助，剩余同學(xué)和教師進(jìn)行提問(wèn)和質(zhì)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(fā)言者語(yǔ)言組織狀況等方面進(jìn)行點(diǎn)評和總結；⑤討論成績(jì)分為學(xué)生打分和授課教師打分兩部分。授課教師打分依照第④點(diǎn)進(jìn)行，學(xué)生根據小組成員每次討論過(guò)程中的綜合表現打分。翻轉課堂過(guò)程以學(xué)生為中心，讓學(xué)生各抒己見(jiàn)、集思廣益和優(yōu)勢互補，培養學(xué)生的團隊合作意識；通過(guò)小組之間競賽，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情和參與動(dòng)力，極大地符合OBE理念。
3.3引入企業(yè)導師，促進(jìn)理論與實(shí)際的結合
功能材料課程是本專(zhuān)業(yè)基礎知識與工程應用之間的橋梁，旨在培養學(xué)生的工程意識。筆者所在功能材料專(zhuān)業(yè)組建了以學(xué)術(shù)導師教學(xué)團隊和社會(huì )導師團隊相結合的“雙導師團隊”，給每位專(zhuān)業(yè)同學(xué)配備“雙導師”，讓每位學(xué)生在接受專(zhuān)業(yè)導師指導的同時(shí)，有社會(huì )導師進(jìn)行相應指導。目前，本專(zhuān)業(yè)已有包括光電、新能源、磁性和陶瓷等領(lǐng)域精英的社會(huì )導師20余人。本著(zhù)OBE理念，更為了進(jìn)一步深化課程改革建設、提高教學(xué)質(zhì)量，筆者圍繞專(zhuān)業(yè)建設的特點(diǎn)，將企業(yè)導師這一概念引入功能材料課程的課堂。在授課之余，每學(xué)期邀請行業(yè)、企業(yè)專(zhuān)家開(kāi)設以企業(yè)產(chǎn)品項目實(shí)施為主題的工程實(shí)踐類(lèi)講座兩次，提高了學(xué)生對專(zhuān)業(yè)知識的興趣，同時(shí)全面提高學(xué)生的創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)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(fā)部工程師來(lái)給學(xué)生講解了鋰離子電池的國內外研究現狀、生產(chǎn)工藝流程以及未來(lái)競爭力等，帶領(lǐng)學(xué)生對新能源領(lǐng)域有了一個(gè)全新的認識，也促進(jìn)了同學(xué)將理論知識應用于工程領(lǐng)域的渴望與向往。
3.4靈活應用多媒體技術(shù)
多媒體技術(shù)是指通過(guò)大屏幕、計算機等設備結合各類(lèi)辦公軟件對文字、數據、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音等多種媒體信息進(jìn)行綜合處理和管理，使用戶(hù)可以通過(guò)多種感官與計算機進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互的技術(shù)。[5]隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)已成為和傳統教學(xué)模式相輔相成，必不可缺的一種教學(xué)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(lèi)功能材料的制備、性能、機理及應用等方面。教學(xué)中僅依靠傳統板書(shū)和課本的方式，無(wú)法吸引學(xué)生學(xué)習的熱情，使得學(xué)習效果大打折扣。此外，當今社會(huì )信息如雨后春筍，功能材料日新月異，新型功能材料的特點(diǎn)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(xué)效果，激發(fā)學(xué)生思考能力。在多媒體技術(shù)的應用過(guò)程中，我們從三個(gè)方面著(zhù)手，突破傳統多媒體技術(shù)教學(xué)的方式。①避免對教材或教案的簡(jiǎn)單復制，使用簡(jiǎn)潔的文字替代繁瑣冗長(cháng)的文字說(shuō)明。采用圖片、動(dòng)畫(huà)等方式對問(wèn)題進(jìn)行剖析，層層深入，有助于學(xué)生更好地對內容難點(diǎn)、重點(diǎn)進(jìn)行理解和掌握。②從實(shí)際出發(fā)，多引入實(shí)例圖片，激發(fā)學(xué)生創(chuàng )造性。教師在講述不同材料的應用時(shí)，可選取相關(guān)領(lǐng)域最新應用圖片進(jìn)行展示，使學(xué)生及時(shí)了解最新信息。此外，教師要緊跟時(shí)事，了解功能材料的發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)更新圖片和視頻信息。③注重PPT排版和配色的美觀(guān)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(xué)性，使得學(xué)生在聽(tīng)課過(guò)程中還能享受到美好的視覺(jué)效果，從而更易激發(fā)教學(xué)過(guò)程中的抬頭率，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習熱情。
4結語(yǔ)
成果導向以緊密?chē)@學(xué)生的學(xué)習成果為中心，與工程教育專(zhuān)業(yè)認證相呼應，對國內外未來(lái)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(wèn)題，進(jìn)行了教學(xué)改革和實(shí)踐探索。改變教學(xué)大綱，順應工程認證的要求。實(shí)例教學(xué)、反轉課堂、引入企業(yè)導師和靈活應用多媒體技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情，提高學(xué)生的學(xué)習積極性和主動(dòng)性，培養學(xué)生將理論應用于實(shí)際的能力。
參考文獻
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