《材料科學(xué)前沿》課程建設(shè)的探索與實(shí)踐
發(fā)布時間:2019-08-08 來源: 散文精選 點(diǎn)擊:
摘 要 基于《材料科學(xué)前沿》課程的教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)大綱的要求,對該課程的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法進(jìn)行初步探討和分析,對課程論文考核方式進(jìn)行討論。
關(guān)鍵詞 材料科學(xué)前沿 教學(xué)目標(biāo) 課程論文
中圖分類號:G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
《材料科學(xué)前沿》課程是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)課。課程的目標(biāo)是要求學(xué)生了解材料科學(xué)研究前沿新動態(tài),新材料的合成與制備方法和技術(shù)以及新材料的研發(fā)對現(xiàn)代材料市場可能產(chǎn)生的影響。課程主要向?qū)W生介紹近幾年內(nèi)材料學(xué)科的熱門研究方向,介紹新材料的物理化學(xué)特征及新材料產(chǎn)業(yè)與材料科學(xué)前沿之間相互依賴關(guān)系與發(fā)展規(guī)律,學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)能了解新材料的研究領(lǐng)域及相關(guān)的新材料表征技術(shù)。通過近幾年來對該課程的實(shí)踐教學(xué),筆者主要闡述學(xué)習(xí)該課程的重要性,通過實(shí)例教學(xué)來擴(kuò)展學(xué)生的知識面,從而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果,教學(xué)過程中注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和能力,探索如何讓學(xué)生全面了解材料科學(xué)前沿領(lǐng)域為目標(biāo)的課程教學(xué)新模式,同時就如何進(jìn)行課堂討論和課程論文設(shè)計等方面進(jìn)行了改革,并在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及考核方式等方面進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。
1以材料研究前沿動態(tài)為指引,拓展教學(xué)內(nèi)容
本課程是針對理工科學(xué)生開設(shè)的,其內(nèi)容可分為前沿動態(tài)和新技術(shù)發(fā)展兩個部分。課程基于ESI數(shù)據(jù)庫中多個研究前沿,根據(jù)材料學(xué)科的特點(diǎn),甄選出了2014-2015年排名前10的熱點(diǎn)研究前沿和5個新興研究方向,涉及材料科學(xué)及材料結(jié)構(gòu)表征領(lǐng)域。
在前沿動態(tài)教學(xué)方面,主要學(xué)習(xí)材料學(xué)科前沿動態(tài)和國內(nèi)外最新報道的新材料制備技術(shù)和實(shí)驗研究方法。在新技術(shù)發(fā)展方面,主要集中在現(xiàn)代高新產(chǎn)業(yè)中正在實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的新材料制備技術(shù)以及新材料研發(fā)過程中采用的先進(jìn)工藝和方法。這兩部分涉及知識范圍較廣,因此課程教學(xué)過程中注重新知識和新理論的系統(tǒng)化,需要不斷更新國內(nèi)外的發(fā)展動態(tài),注重先新實(shí)驗技術(shù)的介紹,以知名科學(xué)家及其科研團(tuán)隊的最新研究結(jié)果來增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度,為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提高保障。課程中對于實(shí)驗原理和設(shè)備的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該與最新設(shè)備和最新技術(shù)相一致,因此在教學(xué)過程中向?qū)W生提供如Nature和Science等專業(yè)期刊網(wǎng)站的鏈接,拓寬學(xué)生的專業(yè)視野。
2引導(dǎo)學(xué)生探索材料研發(fā)新領(lǐng)域,培養(yǎng)創(chuàng)新思維
當(dāng)前課程教學(xué)面臨的主要問題在于學(xué)生對新技術(shù)和新方法缺乏重視和認(rèn)可,結(jié)果造成教學(xué)的低效率。因此在教學(xué)過程中,要注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)的意識,逐步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生主動在課后有興趣去網(wǎng)絡(luò)搜索課堂介紹的新材料和新技術(shù)?茖W(xué)興趣的培養(yǎng)是學(xué)生能夠在該課程有所收獲的基本前提,所以在教學(xué)中必須從科研實(shí)例引出技術(shù)問題,從技術(shù)問題引出科學(xué)概念,由科學(xué)概念引出解決問題的方法,讓學(xué)生能夠充分理解、思考所學(xué)的內(nèi)容。課程基于材料科學(xué)研究前沿的分析為學(xué)生提供了獨(dú)特的視角去洞悉科學(xué)研究是如何展開的,揭示了不同研究者因探究科學(xué)問題產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)性。
課程中關(guān)于新技術(shù)的介紹一般理解起來比較抽象,在教學(xué)中時必須注重從現(xiàn)實(shí)生活中的直觀現(xiàn)象入手,解釋抽象的概念。教學(xué)計劃總學(xué)時主要分為兩部分,第一部分內(nèi)容涉及有材料科學(xué)進(jìn)展和前沿動態(tài);第二部分內(nèi)容涉及有先進(jìn)納米材料、先進(jìn)能源材料和先進(jìn)材料制備技術(shù)的應(yīng)用。在實(shí)踐教學(xué)過程中,要從以下三個方面對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇和側(cè)重:
。1)化學(xué)與材料科學(xué)研究前沿。由于本課程中化學(xué)與材料科學(xué)研究前沿所涉及的化學(xué)概念較多,因此學(xué)生必須對材料化學(xué)等前驅(qū)課程進(jìn)行回顧。這部分章節(jié)側(cè)重于選擇鈉離子電池電極材料、功能性金屬有機(jī)骨架化合物、銠催化的碳?xì)滏I活化反應(yīng)、基于石墨烯的光催化、石墨烯量子點(diǎn)的合成與應(yīng)用等前沿內(nèi)容。
。2)物理與材料科學(xué)研究前沿。由于本課程中物理與材料科學(xué)研究前沿所涉及的物理概念較多,因此學(xué)生必須對材料物理等前驅(qū)課程進(jìn)行回顧。這部分章節(jié)側(cè)重于選擇硅烯的生長與特性、堿金屬摻雜鐵硒超導(dǎo)體、高能量轉(zhuǎn)換效率聚合物太陽能電池、鐵基高溫超導(dǎo)等前沿內(nèi)容。
。3)在材料結(jié)構(gòu)表征新技術(shù)方面,為了增強(qiáng)學(xué)生對材料表征技術(shù)課程內(nèi)容的理解,將AFM、XPS、FESEM、HAADF、STEM、CEPC和SPPC等材料性能現(xiàn)代檢測方法與課程內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來。
3立足金屬材料專業(yè)特色,促進(jìn)教學(xué)改革
該課程主要教學(xué)對象是參與金屬材料研究課題的學(xué)生,根據(jù)金屬材料專業(yè)的特點(diǎn),課程應(yīng)當(dāng)使學(xué)生系統(tǒng)了解金屬材料研究的概況、最新研究成果和未來發(fā)展方向,掌握先進(jìn)金屬材料的主要用途和未來應(yīng)用發(fā)展趨勢;通過課堂講授和課堂討論,培養(yǎng)學(xué)生的材料科學(xué)素養(yǎng)、綜合素質(zhì)和綜合能力。該課程要充分考慮作為鋼鐵材料的組織控制專業(yè)人才所需要的基本理論知識和所應(yīng)具有的基本工作能力,所以教學(xué)內(nèi)容必須體現(xiàn)金屬材料專業(yè)的特色。
4完善課程論文的評價和考核方式,反映真實(shí)學(xué)習(xí)效果
本課程學(xué)習(xí)是一個循序漸進(jìn)的過程,合理的考核機(jī)制既能夠監(jiān)管和督促學(xué)生學(xué)習(xí),也能檢驗學(xué)生對于章節(jié)的學(xué)習(xí)效果,反饋給教師正確的信息,促進(jìn)課程培養(yǎng)計劃的完善。本課程采用的考核方式是:教師布置題目,要求學(xué)生從高質(zhì)量的文獻(xiàn)出發(fā)沿著科學(xué)研究的發(fā)展道路,去歸納和總結(jié)該科學(xué)研究方法的來龍去脈,鼓勵學(xué)生越查越深、越查越新,再用PPT將所有資料匯總編輯,在課堂上講解給其他同學(xué)聽,同時進(jìn)行課堂討論和評價,最后寫成課程論文。在問題討論環(huán)節(jié),教師要對課題講解的綱要進(jìn)行總結(jié),供學(xué)生討論時參考。問題討論的開放性使學(xué)生的參與度提高了,學(xué)習(xí)興趣也必然增加。所以,課程考核通過PPT講解、問題討論和課程論文這三個環(huán)節(jié)來綜合評定成績,其中課程論文不作為唯一的考察學(xué)生學(xué)習(xí)效果的手段。
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