“准研究生制”培养模式下高...电材料课程的教学实践与探索_赵昕.pdf

2023年03月|15“准研究生制”培养模式下 高分子光电材料课程的教学实践与探索赵昕(东华大学 材料科学与工程学院，上海 201620)摘要：在工程认证的教育理念下，提高课程教学质量并优化评价体系是新形势下深化教育教学改革的关键。文章结合“高分子光电材料”课程的内容与特点，基于“准研究生制”的培养模式，总结了在教学模式、教学方法和评价手段等方面对教学模式的实践与探索，为提升教学效果、加快推进教学改革与提高人才培养质量等方面提供了积极有益的思路。关键词：高分子光电材料；准研究生制；教学实践中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)09-0015-04DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.09.005Teaching Practice and Exploration of the Course of Polymer Optoelectronic Materials under the“Quasi Graduate System”Training ModeZHAO Xin(College of Materials Science and Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China)Abstract:Under the educational concept of engineering certification,the key to deepening the reform of education and teaching in the new situation is to improve the quality of course teaching and optimize the evaluation system.Combining the content and characteristics of the course of polymer optoelectronic materials and based on the training mode of“quasi graduate system”,this paper summarizes the practice and exploration of the teaching mode in the aspects of teaching mode,teaching methods and evaluation means,which provides a positive and useful idea for improving the teaching effect,thus accelerating the teaching reform and improving the quality of personnel training.Keywords:polymer optoelectronic materials;quasi graduate system;teaching practice0 引言针对新一轮科技革命和产业变革与我国经济发展方式的快速转变对“知识能力结合型”人才的迫切需求，东华大学高分子材料与工程专业在保持传统办学特色的基础上，基于“以学生为中心”的工程认证的教育理念，在本科教学中积极推行“准研究生制”的培养模式，全方位培养素质与能力协调发展、具有高水平科技创新能力和工程实践能力的高层次人才1。在我国“十三五”规划中，新材料被列入到战略性发展行业的范畴中，而功能性高分子是新材料的重要组成部分，以其卓越的性能与丰富的品种，在电子信息技术、生物医学乃至农业生产中发挥了重要的作用。在我系高分子材料与工程专业体系中，较早开设了功能高分子材料的学科基础选修课，主要包括绪论、功能膜材料、导电高分子、光敏高分子、医用高分子、液晶高分子等，具有学时较短、涉及面广、内容繁多的特点2-3。同时，功能性高分子材料的交叉性强、更新速度较快，并且基于电活性与光功能高分子材料的应用往往与器件的设计、组装等联系密切，其加工方式等也与传统高分子材料具有一定的差异。随着研发技术的提高，功能高分子材料在品种上逐渐增加，性能上不断拓展，并在更广阔的领域展现出其应用价值，尤其是具有与电学、光学性能相关的功能高分子材料，在日益发展的信息化环境及智能化器件中发挥了越来越重要的作用4-5。基于“以学生为中心”的工程认证的教育理念，本专业致力于培养具有厚基础、宽知识面，同时兼备开阔的国际视野与自主的创新能力，并能解决高分子材料领域复杂工程问题的高层次应用型人才，在专业课的设置上，仅通过功能高分子材料课程的开设无法满足造就高素质专业技术人才的目标6-7。在此背景下，我系于 2017 年开设了高分子光电材料课程，为面向高分子科学与工程、新能源材料方向的专业选修课，在学生已修高分子化学、高分子物理及高分子成型加工等专业课程知识的基础之上，开展对于高分子光电功能材料的基本概念、原理、类型及相关器件的组装、性能与应用等方面的教学。课程的主要内容包括导电高分子材料、电致发光高分子材料、电致变色高分子材料、高分子介电材料与驻极体、聚合物修饰电极、光敏涂料与光致刻蚀剂、光致变色高分子材料、光导高人才培养16|2023年03月分子材料八个部分，旨在结合行业技术发展与国家经济建设需求的基础上，培养学生解决高分子光电材料的合成、加工与性能研究等复杂工程问题，并结合其他课程的学习使学生学会查阅并追踪高分子光电材料的前沿技术与先进理论，提升学生在新型高分子光电材料领域的创新思想、工程能力与国际视野。并针对自身个人职业发展的目标提升自主学习能力，为学生今后从事科学研究、应用开发等打下了一定的理论与实践基础8。同时，由于电活性与光功能高分子材料是功能高分子研究领域最为活跃的方向之一，许多新型的光电功能高分子材料不断被设计合成并成功应用日常生活领域中，且对某些典型高分子光电材料的结构、原理等理论基础也尚在研究发展中。因此，该课程对任课教师的专业知识贮备及对该领域发展前沿的掌握具有较高的要求，需要及时关注高分子光电材料的动态并更新典型研究案例等，提升教师的自身能力，符合教学相长的发展要求。笔者在近几年该课程的教学过程探索中，围绕“准研究生制”的培养模式，通过对教学模式、教学方法及课程评价手段等方面进行了积极探索与调整。为进一步提升学生主动学习的能力，利用典型案例引出讲授内容，通过探究讨论的问题式教学，提升了学生在教学中的参与度，并利用线上资源的优势落实差异化教学，满足学生的多层次学习需求，激发学生对光电功能高分子材料专业知识的学习兴趣，增强自主学习能力。并通过互动点评、研讨交流、文献汇报等多元化评价手段对课程目标获得了较高的达成度，取得了较好的教学效果。1 教研融合的教学模式1.1 启发式的教学模式充分利用网络资源，利用线上/线下相融合的教学模式授课。在课堂部分，适当减少一般性的知识讲解，采用启发式、问题式的教学模式，留出更多的时间让学生在课下寻找问题、提出问题，将课堂变成师生共同分析问题、解决问题的平台。利用网络平台的便捷灵活性安排好课前预习、问题提出与课堂讲授知识的衔接；通过第一节绪论的讲解，基本了解学生的知识结构及对于学习内容的兴趣点与关注点，从而在后期针对不同学生的知识诉求，开展差异化教学。例如，在介绍了对电活性、光功能高分子材料的种类、性能及应用情况之后，通过课堂讨论问题“根据 PPT 中素材、课前查阅的资料或文献等，谈一下高分子光电材料(或某一类)的应用领域？在日常生活中哪些地方有可能会用到具有光、电功能的高分子材料呢？”及“之前是否有接触过具有光、电功能的某一类高分子材料呢？或者根据本课程的介绍是否对某一类材料感兴趣呢？”等问题，初步掌握学生对该课程的认知与兴趣，并在后期每部分内容讲解的时候有针对性的与学生探讨交流，回应学生的知识诉求，并补充学生的知识与能力短板，提升了学生对专业知识的掌握情况。1.2 注重与网络资源的融会贯通充分利用网络信息平台的便捷化及优质资源，与学生建立微信群进行互动，并在海量信息中精选素材、精选案例，鼓励师生共同参与，及时分享最新的相关推送信息、文献资料等；紧密联系社会发展需求及实际应用中所采用的光电功能性材料或最新开发的新型材料，结合课堂学习知识与学生展开交流讨论；加强学生对某一类高分子光电材料的新结构、新机理、新性能的了解，进一步调动了学生的积极性与主动性，强化学生独立思考与自主学习能力。1.3 注重与前修、在修及后续课程之间的密切联系高分子物理、高分子化学及高分子加工成型工艺等是高分子光电材料重要的专业基础课，学生对高分子材料的结构、性能、成型等内容已有较好的知识储备，在高分子光电材料学习中，重点强化学生对光电功能性高分子的结构设计与优化合成、性能分析与机理探究、成型方式与测试工艺的学习与认识，并对传统高分子与光电功能高分子在不同方面的异同点有所认知，是对前修课程知识储备的进一步夯实与拓展；在同一学期，学生在修高分子文献检索与写作、材料研究方法和测试技术等课程，针对课堂内容与自身的知识结构及兴趣爱好，通过文献检索、资料查阅、互动交流等方式，并结合最新的发展动态，对某一类光电功能高分子材料的结构、机理、成型与性能应用等撰写文献综述，高效连接本课程与在修课程之间关系，加强学生的综合学习能力。同时，高分子光电材料课程是学生后续开展相关实习、论文等实践课程的基础，通过对光电功能高分子材料的结构设计、器件组装、性能分析、应用拓展等的探究式学习，学会在开展应用研究及理论研究时发现问题、分析并解决问题的思路与方法，培养学生的研究能力，为后期的学习打下了坚实的基础。2023年03月|172 典型式案例教学与探究式讨论相融合的教学方法2.1 典型式案例教学方法相比功能高分子课程，高分子光电材料可使学生更加深入地学习并理解对电活性、光功能高分子材料的开发与应用9，但相对来讲，与电学、光学等性质相关的高分子材料种类众多，且许多新型的结构、合成方法、功能机理也在不断地被报道出来。为了更加容易的让学生开展某一类光电功能高分子的学习，每部分内容以几种常用材料作为典型式案例开始引入，并结合社会动态做相应的调整，例如，在高分子驻极体材料部分，在前期课堂内容中以广泛使用在麦克风中的驻极体振动膜为具体应用实例开展讲解，同时，结合目前的疫情需求，以热点关注的口罩中熔喷布层驻极体为应用实例展开介绍，并拓展到在移植器官、伤口愈合等生物医学领域的应用，进而对驻极体材料的结构特征、性能机理、驻极工艺等展开详细讲解，在学习掌握专业知识的同时也引导学生对国家大事和大势的关注，并增强学以致用、报效社会的责任感，使学生印象深刻。2.2 探究式主题讨论方法高分子光电材料课程的特点之一是其知识内容是在不断发展并逐步完善中的，因此通过该课程的学习旨在结合学生已有的知识储备，理解目前对电活性、光功能高分子材料的发展与研究，并利用发散性思维，对新的结构、加工工艺、机理研究、应用方向等提出自己的观点与认识，从而进一步推动该类高分子材料的发展。例如，对电子导电型高分子材料的制备方法目前主要有化学氧化法和电化学聚合法，但其较高的共轭刚性结构限制了材料的溶解性，从而限制了其成型过程，一般无法自发形成薄膜进行应用。针对“是否有更加有效的方法进行电子导电型高分子材料的合成进而实现宏观薄膜材料的制备呢？”这一探究式主题的讨论，学生们提出了诸如组装法、模板法、印刷法等方式，由于缺乏实际研究经验，尽管学生所提出的方法略显简单，但对其研究思路的拓展与创新意识的培养具有一定的提升，任课教师进而结合相关的科研报道，对利用将传统气-液界面的限域作用与自组装单分子层组装诱导制备聚苯胺薄膜的方法进行了介绍，鼓励学生在学习与未来的研究工作中加强对学科知识的交叉融合与创新意识，激发了学生的学习热情，并更好地把握本学科学术的发展方向。3 在线讨论与互评、文献综述与课程考试等相结合的多元化评价手段基于工程认证的理念，毕业要求