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user: 2. 研究性课程建设的教学设计 《功能复合材料》这门课程的主要内容是在复合材料的范畴内体现功能化的特点。它是指的一类用于非承载目的，具有优良的物理、化学、生物或其它相互转化功能的材料，属于功能材料的范畴，主要包括 Table 1 The training platform for the integration of science and education at the domestic level of Qingdao Universit 级别 类型 数量 名称 国家级平台 “111”引智基地 1 国家外国专家局高等学校学科创新引智计划(111计划)-高分子杂化材料创新引智基地 国际科技合作基地 1 国家高分子杂化材料国际科技合作基地(科技部) 国际联合研究中心 1 杂化材料技术国际联合研究中心(科技部) 省部共建国家重点实验室 1 生物多糖纤维成形与生态纺织国家重点实验室 国家开放式综合实验教学中心 1 国家教学示范中心(应用物理学) 山东省级平台 重点实验室 1 山东省海藻生物基纤维工程实验室 1 山东省海洋生物质纤维重点实验室 1 山东省材料微复合优化技术重点实验室 1 山东省微复合材料重点实验室 1 山东省高校光子学材料与技术重点实验室 1 中央与地方共建高校特色优势学科光电材料与器件实验室 协同创新中心 1 山东省海洋纤维2011协同创新中心 工程技术研究中心 1 山东省海洋纤维2011协同创新中心 1 山东省多相聚合物材料工程技术研究中心 实验中心 1 山东省高分子先进材料实验中心 青岛大学校级平台 青岛大学 直属科研平台 1 杂化材料研究院 1 生物医用材料与工程研究院 1 能源与环境材料研究院 1 海洋纤维新材料研究院 1 石墨烯应用技术创新研究院 材料学院院级平台 材料学院 直属研究所 1 生物材料研究所 1 高分子材料研究所 表1. 青岛大学国内各层级科教融合协同育人实训平台 导电、磁性、光、热、梯度等功能复合材料，针对于聚合物基功能复合材料的结构特点、设计原则、功能化体系、性能测试，材料成型工艺等方面向学生作相关的知识传授。所以本门课程的课程建设旨在针对于此课程中每一种功能复合材料的从设计原则、设计理念，设计方法开始，一直到成型制品的环环相扣的知识体系中，达到授人以渔的目的。 本门课程的主要特点就是内容纷繁芜杂，如表2所示，课程信息量巨大，正是针对于这样的课程特点，特别适合于研究性课程建设的探索与实践。每一章都自成体系，所以每一个单元的授课模式可以大同小异，以下以第二章导电功能复合材料为例进行研究性课程设计。在传统课堂教学的基础上结合问题教学，实践教学，小组讨论汇报，线上线下结合教学的多元化课堂实施方案，我们称之为“四模式一在线”的多元化教学设计，“四模式”即指四种教学模式，包括问题教学，实践教学，线上线下结合教学，小组讨论汇报；“一在线”指的是自始至终实时在线的线上交流，二者相互结合，开启学生自我驱动式学习模式。 Table 2 Courses allocation of functional composite materials in each sectio 序号 内容 学时分配 1 总论 2学时 2 第一章：磁性功能复合材料 4学时 3 第二章：导电功能复合材料 4学时 4 第三章：光功能复合材料 4学时 5 第四章：热功能复合材料 4学时 6 第五章：梯度功能复合材料 4学时 7 第六章：智能复合材料 6学时 8 第七章：耐化学腐蚀功能复合材料 4学时 9 第八章：仿生功能复合材料 4学时 10 第九章：生体功能复合材料 6学时 11 第十章：装甲防护功能复合材料 4学时 12 总结回顾复习 2学时 13 合计 48学时 表2. 功能复合材料课程各章节学时分配 2.1. 问题教学 通过把握学术前沿，由最新的文献资料，筛选与导电功能复合材料有关的文章，作为预习导读内容，由此科技相关问题引出传统教学模式所要传递的知识。 例如向学生推荐阅读现代材料领域比较吸引人的鲍哲楠团队在Nature Communications上发表的一篇关于研究用高纯度碳纳米管作为新一代电子皮肤的更新换代产品的文献 [ 8 ]，此种电子皮肤可以更加舒适的贴敷在人的皮肤上实时监控心跳，脉搏等信息，对于维护个体健康更有效。那么这种电子皮肤其实就是一种电传感器，属于导电功能复合材料的一种，那么同学们是否对这种材料的工作原理感兴趣呢？提前一周的时间让学生思考并自学相关知识并形成小组报告的形式在教师开讲之前作汇报，教师需根据学生们的阅读水平详细讲解此文献资料，并结合传统教学完成重点理论知识的传授，并做到精准传递，为学生的后续研究性学习提供素材，这一部分传统模式的课堂教学务必做到信息量大且高效。 所有作为问题引入的文献均选用材料学科最前沿，最具权威而且创新性最强的文献资料，主要出处包括Science、Nature、Advanced Materials、Polymer等材料学顶级期刊。 不仅如此，在整个课堂教学过程中也自始至终按照提出问题，解答问题的思路展开知识传授过程，以此替代传统的陈述式教学模式。 2.2. 实践教学 结合教师或者学生的创新创业实验，将实验室自己制备的氧化石墨烯、石墨烯气凝胶、碳纳米管等功能体带到课堂给学生们进行实物展示，从而可以帮助学生将抽象的知识形象化，培养科研兴趣，提出问题，引发课堂讨论。比如图1中，(c)图中当石墨烯三维气凝胶回填苯乙烯单体并引发自由基聚合时，出现大量的气泡，而在(a)中很明显单独本体自由基原位聚合时不存在此问题，分析原因，探讨采用什么样的措施可以避免气泡的产生。并结合课题研究中已经进行的相关测试，性能分析等，如图2所示，展开课堂讨论，从材料结构上找原因，从制备工艺上改进。根据课堂讨论结果激发学生的探索精神，并可提供部分学生进入实验室参与研究的机会。 图1. 实验室自制石墨烯三维气凝胶/聚苯乙烯(PS)导电功能复合材料。(a) 本体原位聚合聚苯乙烯；(b) 石墨烯三维气凝胶；(c) 石墨烯三维气凝胶/PS导电功能复合材料 图2. 实验室自制碳系石墨烯导电功能体微观结构。(a) (b) 石墨烯三维气凝胶的SEM图；(c) (d) 石墨烯的TEM图 2.3. 小组讨论汇报 给学生一个设计任务，以导电功能复合材料为例，布置相应的题目，比如设计一种防雷达探测波的隐身飞机用涂料，这种材料不仅需要添加导电功能体，为满足某些特殊要求还需加入磁性功能体，也可以认为是一种多功能复合材料。从基体、功能体等的原料选择到结构设计，成型工艺等一系列问题，充分利用第一步传统教学所讲授的知识，查阅相关文献，学会思考问题，解决问题。分组做汇报，并以课堂小组讨论汇报的形式展开课堂讨论。每个小组成员间分工协作，汇报完成后，结合他组成员评分、自评分以及教师评分，得出最终每个小组的成绩，并在每次小组汇报后选出最佳组员。锻炼学生分工协作，语言组织，问题处理等方面的能力。而且半学期结束后，要重新调整每组成员，实现学生角色的流动性，避免形成惯性、惰性组合，真正起到锻炼学生能力的作用。自评表和他组评价表如图3所示。 2.4. 线上线下结合教学 建立课程微信群，或者利用“雨课堂”，结合上述两个环节的内容给出随堂测验试题或重点、难点抢答，让学生线上提交试题答案，并结合答题情况，进行适时讲解和补充。据此可以全面了解学生对理论知识掌握的程度，巧妇难为无米之炊，必须有理论知识作铺垫，才能在此基础上推陈出新。实时跟进，与学生交流以上任何内容的问题，跟进小组设计任务的进度，实时为学生提供相应的数字资源，但绝不替代思考，让学生学会找资源，整合资源，提炼所需知识点的能力等，做学生研究性学习的引导者，协助者，伙伴。做好相关章节拓展学习信息的推送，包括全球最新研究成果的推送。在本领域中各种各样奇思妙想不断被科研工作者们实现的相关信息被推送到学生眼前的过程中，就潜移默化地培养了学生研究性学习的兴趣和信心，从而助力学生自驱动学习模式的开启。 综上，本章内容的课堂教学方案设计如下图4所示。改变传统教学教师以单方面传授知识为主的教学模式，转变为以学生自我驱动的学习为主，锻炼其终身学习的能力，通过学生的研究性学习，充分利用网络信息化时代的特点重塑“教与学”。 图3. 分小组汇报评分标准。(a) 他组评分表；(b) 自评表 图4. 课堂教学方案设计示意图