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        《能源材料》課程的教學實踐與改革探索

        2019-04-09 05:44:10毛景胡俊華姚志強張曉俐
        課程教育研究 2019年9期
        關(guān)鍵詞:反饋考核教學方法

        毛景 胡俊華 姚志強 張曉俐

        【摘要】《能源材料》是材料科學與工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程。針對該課程教學中的內(nèi)容涉及面廣、與科研生產(chǎn)實際聯(lián)系密切以及前沿領(lǐng)域內(nèi)容更新快等特點,我們從教學內(nèi)容、教學方法與手段、考核與反饋等方面進行了改革。探討了本門課程教學過程中如何調(diào)動學生學習和參與的積極性、激發(fā)學生對課程的興趣、優(yōu)化教學內(nèi)容和教學方法以及改進考核與反饋環(huán)節(jié),將教學與科研和生產(chǎn)實踐相結(jié)合,提高整體教學效率的可行措施。

        【關(guān)鍵詞】能源材料 教學方法 改革 考核 反饋

        【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2019)09-0228-02

        《能源材料》是材料科學與工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程,是將材料科學的理論基礎應用于能源材料領(lǐng)域的一門課程,在介紹各種能源材料的理論、構(gòu)成、制備、性能與應用和發(fā)展趨勢的同時,要求學生初步具備將材料科學基礎理論與能源材料科研與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的能力,與《材料化學》《材料物理》《固體物理》《金屬材料》《材料科學基礎》《電化學》等課程內(nèi)容交叉較多?!赌茉床牧稀氛n程的主要內(nèi)容包括:1.傳統(tǒng)能源材料,如火電材料、核電材料等;2.新型可再生能源材料,如二次電池材料、燃料電池材料、太陽能電池材料、半導體照明發(fā)光材料、風電材料、熱電材料等。

        1.《能源材料》課程特點

        1.1知識點多,內(nèi)容涉及面廣

        本課程不僅涉及傳統(tǒng)能源材料,還涉及新能源材料,不僅涉及的能源種類繁多,而且涉及的基本原理也很多,如物理化學、金屬材料、固體物理、結(jié)構(gòu)化學、電化學中關(guān)于材料的結(jié)構(gòu)、組成、制備、性能,能量存儲與轉(zhuǎn)換,物質(zhì)之間相互作用與反應,電子傳輸與界面等基本原理。如此知識點龐雜、涉及面廣泛的課程,要求主講人能夠把握主線、恰當設計、突出重點、循序漸進。

        1.2與科研生產(chǎn)實際聯(lián)系密切

        《能源材料》作為一門溝通基礎與應用的課程,和科研生產(chǎn)實際聯(lián)系非常密切。課程的每一部分內(nèi)容都廣泛地應用與生產(chǎn)和生活,和人們的生活息息相關(guān)。其有利因素在于容易激發(fā)學生學習的興趣,其挑戰(zhàn)在于需要主講人有豐富的科研經(jīng)歷和生產(chǎn)實踐的知識,需要緊密地將講授內(nèi)容與實際相結(jié)合,并引導學生利用課程所學知識分析解決科研生產(chǎn)實際遇到的問題。

        1.3前沿領(lǐng)域內(nèi)容更新快

        《能源材料》是一門前沿熱門科學,特別是新能源材料,是當前前沿熱點,因此內(nèi)容和知識更新?lián)Q代非??欤@需要主講人能夠把握當前前沿科研進展,及時更新教學內(nèi)容,確保教學與科研不脫節(jié)。

        2.《能源材料》教學內(nèi)容設計與改革

        2.1針對本課程知識點多,內(nèi)容涉及面廣的特點,對課程內(nèi)容進行了重新編排與梳理。將課程分成兩個大的板塊:傳統(tǒng)能源材料和新能源材料。針對傳統(tǒng)能源材料,重點講述其基本原理和生產(chǎn)應用,針對新能源材料,則在此基礎上,增加前沿知識,使學生了解其發(fā)展階段、存在的問題、解決問題的思路、發(fā)展趨勢等。將原理—特點—方法—應用—發(fā)展作為一條主線貫穿整個教學內(nèi)容,使教學內(nèi)容有內(nèi)在邏輯,又將知識點適當重復,相互交聯(lián),形成具有主線、邏輯,相互交聯(lián)成網(wǎng)的課程架構(gòu)。內(nèi)容設計還注意突出重點,將重點放在應用廣泛、和生產(chǎn)生活結(jié)合緊密的一些能源材料上。此外,由于本課程面向金屬材料、材料化學和無機非金屬材料三個二級學科的學生,因此針對三個專業(yè)學生的課程基礎,在相應的基礎部分,增加了基礎知識的回顧,從而為不同專業(yè)學生補齊了短板。

        2.2針對與科研生產(chǎn)實際聯(lián)系密切的特點,增加了與實際相結(jié)合的內(nèi)容的比重。采取案例式編排,每一部分選取一個生產(chǎn)或科研案例,針對案例進行剖析,講解如何從基本原理出發(fā),將原理應用于實際生產(chǎn)科研,如何結(jié)合實際恰當設計工藝流程、工藝參數(shù),如何恰當選取設備,如何對生產(chǎn)過程進行檢測與評價,如何選取研究路線、設計研究方案、科學分析數(shù)據(jù)、得出研究結(jié)論。采取文字、圖片、視頻相結(jié)合的方式,營造更加生動和貼近實際的教學環(huán)境。針對重點講述的鋰離子電池材料,組織學生參觀相關(guān)企業(yè)或邀請企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)人員講課,取得了良好效果。組織學生參觀校內(nèi)相關(guān)的實驗室,使學生現(xiàn)場了解相關(guān)科研流程。

        2.3針對前沿領(lǐng)域內(nèi)容更新快的特點,隨時根據(jù)最前沿的研究進展補充更新課程內(nèi)容。通過查閱最新國內(nèi)外文獻、參加學術(shù)會議、與業(yè)內(nèi)企業(yè)交流等方式獲取最新研究進展,并提煉出適合學生水平的內(nèi)容,與原有的課程內(nèi)容有機結(jié)合,使課程內(nèi)容不斷循環(huán)更新,不與時代脫節(jié)。

        3.《能源材料》教學方法改革與創(chuàng)新

        3.1引入“翻轉(zhuǎn)課堂”理念,將課堂講授與學生參與結(jié)合起來

        我們認為,單純的翻轉(zhuǎn)課堂或者課堂講授,都不足以達到最大化的教學效果。課堂講授的優(yōu)點在于系統(tǒng)完備、全面深入,能夠盡可能地將必需的知識傳遞給學生,缺點在于不能夠發(fā)揮學生的積極性,學生的參與感不強,難以獲得獨立分析解決問題的能力。以學生參與為主的“翻轉(zhuǎn)課堂”,優(yōu)點在于可以發(fā)揮學生的主動學習能力,有利于調(diào)動學生積極性,鍛煉學生的分析解決問題能力,但缺點在于不能保證課程體系的完備性,不利于系統(tǒng)掌握本門課程的內(nèi)容。基于上述分析,本課程采取了課堂講授為主、學生參與為輔的教學策略,重點對學生參與的方法進行了改革與創(chuàng)新。

        學生參與環(huán)節(jié),主要形式是安排每一個學生進行課堂學術(shù)報告。教師從課程中精選出若干適合學生的報告主題,要求學生從中選擇一個進行符合學術(shù)規(guī)范的課堂報告。教師對PPT制作,報告內(nèi)容編排,口頭報告注意事項進行講授和演示,要求學生按照規(guī)范進行準備。學生根據(jù)主題查閱資料,提煉內(nèi)容,制作PPT課件并上臺演講,在準備過程中,教師隨時接受答疑。每一個演講結(jié)束后,都安排其他學生提問交流,最后由教師作出點評,指出優(yōu)點與不足。通過這樣的教學環(huán)節(jié),學生普遍反映受到了生動的理論聯(lián)系實際、結(jié)合課程解決問題以及如何恰當表達自己的思想等方面的訓練,收到了良好的效果。

        3.2改進多媒體教學手段

        課程采取板書與多媒體課件結(jié)合的方式進行教學。針對一些公式推導環(huán)節(jié),采取板書教學,有利于學生跟上推導思路、掌握推導過程、學會分析問題。針對一些較為抽象以及涉及生產(chǎn)過程的環(huán)節(jié),除了文字和圖片課件外,還增加了大量的視頻和動畫課件。如火電機組、核電機組、風電發(fā)電機、鋰離子電池、燃料電池、太陽能電池等的工作原理,在課堂放映了反映這些原理的動畫,并進行講解,克服了過去枯燥抽象的弊端。還收集放映了反應火電、核電、鋰離子電池制備、太陽能電池組裝等的現(xiàn)場視頻資料,使學生如身臨其境般感受生產(chǎn)現(xiàn)場的實際場景,收到了良好的教學效果。

        4.《能源材料》考核與反饋環(huán)節(jié)的改革探索

        本課程大膽采用了考核與訓練相結(jié)合的考核方法,打破了過去教學與考核相互分離的弊端。考核分為平時成績和期末成績兩部分,平時成績包括課堂出勤和課堂報告打分,期末考核主要是課程論文。課堂報告和課程論文不僅是考核環(huán)節(jié),同時也是教學環(huán)節(jié)。教師對準備過程全程指導,特別是期末課程論文,嚴格要求學生按照學術(shù)規(guī)范撰寫,不達標者指出問題,個別指導,直到完全達標。這樣,就使課程論文在承擔考核功能之外,還承擔了教學功能,使學生受到了初步正規(guī)的學術(shù)訓練。

        教學反饋是不斷改進教學內(nèi)容的重要環(huán)節(jié),課程將考核與教學反饋相結(jié)合,在課堂報告和課程論文溝通中,發(fā)現(xiàn)課堂教學問題,了解學生意見建議,并隨時改進教學內(nèi)容和方式。

        5.總結(jié)

        《能源材料》是材料科學與工程專業(yè)的一門核心專業(yè)課程,針對該課程的特點,我們在教學內(nèi)容、教學方法、考核與反饋等方面進行了改革創(chuàng)新,收到了良好的效果。下一步將繼續(xù)根據(jù)教學中收到的反饋,從內(nèi)容到形式繼續(xù)改革創(chuàng)新,不斷結(jié)合能源材料領(lǐng)域科研和生產(chǎn)的最新進展,完善教學設計,進一步提高本課程的教學質(zhì)量與效果。

        參考文獻:

        [1]張霞,溫永春,陶澤天.《新能源材料》的翻轉(zhuǎn)課堂教學的實證研究[J].教育教學論壇,2017,05:219-220

        [2]李品將,法文君.《新能源材料與技術(shù)》課程教學實踐與探索[J].能源與環(huán)境,2011,03:36-37

        [3]周海靜.《新能源材料概論》課程的教學思考[J].山東化工,2017,24:171,173

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