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摘 要： 本文根据材料行业的发展对人才的需求及材料专业的培养目标定位，提出了在高等院校材料专业本科阶段加强教授智能材料课程内容的必要性，结合材料专业学生特点探讨了智能材料课程本科教学的讲授内容，并对教学方法和手段进行了探讨。
关键词： 智能材料 教学改革 教学方法研究
智能材料是20世纪90年代迅速发展起来的一类新型复合材料。它是指具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激后，能够采取一定的措施进行适度响应的材料，其内容涉及化学、物理、数学、计算机、材料学、仿生科学等相关理论，是一门以综合性和应用性为显著特征的交叉学科。它与生命科学、材料科学、环境科学等众多学科相互渗透、相互促进、相互依存，足以凸显智能材料在当今社会发展、科学技术发展中的作用。智能材料的特点是基础研究与应用研究密切结合、仿生技术与纳米技术密切结合[1]。因此，它的发展往往成为一个国家科学技术水平和国力的标志之一，可以预计今后全社会对智能材料相关的各类人才具有极大的需求量。
近年来，随着科学技术的发展、国家综合实力的提高，材料行业需要大量高层次产品开发和科学研究分析人员，为满足材料行业的这种需求，国内许多高校的材料专业开设了智能材料课程。目前大学学分制条件下，往往不断压缩基础课程的学时，智能材料的学时越来越少，使得教学内容多与学时少之间产生了矛盾，这自然影响到学生学习内容的深度与广度。为使学生走上工作岗位后尽快熟悉行业特点，成为行家里手，智能材料课程的本科教学内容和教学方法的设计是必须考虑的首要问题。对此，笔者结合多年从事智能材料课程教学与科研经验，结合智能材料课程特点，作探讨。
一、教学内容
在智能材料课程教学中，应既保证一定的广度，又保证一定的深度、新度，遵循基本理論与生产实践结合，材料宏观性质与微观结构分析结合，唯象性讨论与数学分析结合的原则，少而精地设置内容。在教学内容上，对复杂的、深奥的知识点的讲解尽可能地简单化和具体化，利用联系发展观，对大量的知识点尽可能地进行联系和统一，使学生迅速并全面地掌握智能材料的基础知识，减轻学生的学习负担；引入学科前沿，近年来材料科学发展迅猛，每年都有大量学术论文发表，作为传道、授业、解惑的教育工作者必须紧跟学科发展趋势，超越课本，在授课时穿插新进展。根据课程特点及重要性，结合材料专业学生学习智能材料课程的教学时间安排，在教学中应该重点讲授以下内容。
1.智能材料概述
主要介绍智能材料的定义、仿生智能材料的设计思想、仿生智能材料的典型实例及智能化设计，使学生掌握智能材料的基本概念、设计思想，了解智能材料的发展历史和面临的挑战，懂得智能材料的发展趋势和方向，激发学生对智能材料的兴趣，投身于仿生智能材料行业中，为以后进行仿生智能材料的科学研究打下基础。
2.自然界中具有特殊表面性能的生物体
自然界中的生物体通过进化已经完成了智能操纵的全过程。物竞天择，适者生存。本章重点介绍具有特殊表面性质的生物体，包括植物叶表面的自清洁性、滚动各向异性；昆虫翅膀的自清洁性、减反射性及结构颜色、水黾腿的超疏水型、壁虎脚底的高粘附性、沙漠甲虫的集水性及变色功能等。揭示微观结构与宏观性质之间的必然联系，将微观结构模拟及由此产生的特殊性讲清讲透。
3.固体表面的浸润性
浸润性的基本理论是本章教学的重点，应使学生掌握影响固体表面浸润性的两个主要因素：一是表面自由能，二是微观结构。
4.仿生超疏水表面
主要介绍制备仿生超疏水的方法，如：溶胶—凝胶法、电化学法、模板法、自主装法、溶剂—非溶剂法等，使学生了解每种制备方法的优缺点。
5.特殊浸润性的智能材料
生物体表面特殊的微观结构域优异宏观性能之间的联系与统一给予了我们灵感和启示，仿生智能材料体系形成的设计思想源自生物体系，材料界面的仿生化为创造智能化的新材料提供了新的方法和途径。主要讲授超双疏表面、超疏水/超亲油性表面、超亲水/超疏水智能响应性表面，特别是可控浸润性表面、光响应性表面、磁响应性表面等。通过学习，学生了解新型多功能化智能材料的设计和研制。
二、教学方法改革
采取怎样的教学方法，应视课程性质、特点和内容来定。教改目的是改革和优化教学模式，按不同教学内容采取相应手段和方法，激发学生的学习动力，提高教学质量，培养学生的综合能力。
1.教师引导
教师是教学改革的主体，充分发挥教师主导作用是教改成功的关键。为让学生进行课程衔接及为课后自学铺垫，每次课开始时应对上节课内容简单回顾，勾起学生记忆，结束时对下次课内容提要，利于学生自学。另外，学生在课堂上有发言的欲望，如能正确引导，增加学生讨论环节就能够达到很好的效果，提高学生学习兴趣，但限于教学内容和学时的矛盾，往往无法展开。曾尝试将讨论兴趣所在之题目布置给学生，课下进行查阅资料、总结、归纳，但限于学习压力及态度，只有部分学生认真对待。
2.理论联系实际
智能材料是一门理论性和应用性都很强的交叉学科，理论知识比较晦涩，必须与实际结合才能使学得的知识深化和巩固，才能激发学生的兴趣。在理论基础的学习过程中，学生往往感觉内容艰深，兴趣不高，而应当与实际背景结合，目前，材料行业的快速发展，各地智能材料生产厂家遍地开花，使学生有可能去智能材料生产厂家和使用部门参观和学习，学习智能材料的生产方法和检测方法，了解生产设备和检测仪器设备。特别是与当前比较热的汽车、航天、生物、军事等结合时，学生往往很有兴致，注意力高度集中，将理论知识寓于合适的实际背景中讲授，效果显著。
3.采用多媒体教学
教师无法强迫学生学习，只能吸引学生学习，在教学过程中起引导作用。多媒体教学手段是将文字、声音、图象、动画等结合在一起通过课堂教学实施，通过多种方式调动学生的多感官，促进学生开展记忆、思考、探讨等活动，使教学内容从单调的文字形式转变为多种生动的形式，将枯燥乏味的理论知识变得直观、形象，使学生更易理解所学内容。多媒体教学通过声像可以刺激学生的好奇心，突出重点，有利于学生掌握知识点，还可以加大信息量，减少板书量，在有限的课时内讲授更多知识，同时可以将可将智能材料生产设备、检测设备、施工设备和涂装后的工件等展现在屏幕上，将过程以动画展示，弥补语言的障碍，加深学生理解，而不是领悟老师的理解。利用网络对教学内容适时更新，做到教学与科研互动，多引用与课程有关的实例，增加教学内容，加强学生对书本知识的掌握。
4.课堂教学与课后自学相结合
由于教学时数有限，如何在有限的时间内使学生学到更多的智能材料知识，除教师摒弃传统板书，采用多媒体对基础理论等重要内容进行课堂授课外，也可发挥学生的主观能动性，结合目前已出版的智能材料书籍和研究论文，有选择地引导学生自学一些应用及发展前沿的内容，作为课堂教学内容的补充，加深理解。
5.开设实验课
为加深对智能理论的理解，在教学过程中应配合开设实验课。一般应开设的实验课有超疏水、超疏水油材料的制备及性能检测等，通过实验，训练学生进行智能材料生产和科学[2]研究的方法，培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力。
三、成绩评定
严格的考核是正确调动学生的学习积极性，监督和检查学生学习效果及应用能力，提高智能材料教学质量的有效手段。在智能材料教学中，我们将成绩考核与过程管理紧密结合起来，既考核学生专业基础知识掌握的情况，又考核学生的操作能力，更注重学生的创新精神。考核由平时考核、基础理论考试及实验考核三部分组成，其中平时考核占总成绩的10%，基础理论考试占60%，实验考核占30%。
四、结语
材料行业快速发展，已渗透到科学技术各个领域和日常生活的各个角落，科技含量越来越高，需大批高层次的掌握材料的科研和技术人员，这对材料专业的毕业生就提出了新要求。我们要积极适应这种要求，改革现有的智能材料教学内容，改进教学方法及成绩评定，激发学生学习本课程的兴趣和欲望，提高学习热情，充分调动学生参与学习的主动性，体现学生在学习过程中的主体地位。为后续各专业课的学习奠定坚实基础，为材料行业培养合格的智能材料研发人才，促进材料行业的快速发展。
参考文献：
[1]江雷，冯琳.仿生智能纳米界面材料.化学工业出版社，2007.
[2]王迎军，项聪，余其俊，曾幸荣，刘粤惠.材料科学与工程专业学生实践创新能力的培养[J].高等工程教育研究，2012，5，127-131.
基金项目：江苏省创新创业训练计划项目资助（201310299007Z）。
关键词： 智能材料 教学改革 教学方法研究
智能材料是20世纪90年代迅速发展起来的一类新型复合材料。它是指具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激后，能够采取一定的措施进行适度响应的材料，其内容涉及化学、物理、数学、计算机、材料学、仿生科学等相关理论，是一门以综合性和应用性为显著特征的交叉学科。它与生命科学、材料科学、环境科学等众多学科相互渗透、相互促进、相互依存，足以凸显智能材料在当今社会发展、科学技术发展中的作用。智能材料的特点是基础研究与应用研究密切结合、仿生技术与纳米技术密切结合[1]。因此，它的发展往往成为一个国家科学技术水平和国力的标志之一，可以预计今后全社会对智能材料相关的各类人才具有极大的需求量。
近年来，随着科学技术的发展、国家综合实力的提高，材料行业需要大量高层次产品开发和科学研究分析人员，为满足材料行业的这种需求，国内许多高校的材料专业开设了智能材料课程。目前大学学分制条件下，往往不断压缩基础课程的学时，智能材料的学时越来越少，使得教学内容多与学时少之间产生了矛盾，这自然影响到学生学习内容的深度与广度。为使学生走上工作岗位后尽快熟悉行业特点，成为行家里手，智能材料课程的本科教学内容和教学方法的设计是必须考虑的首要问题。对此，笔者结合多年从事智能材料课程教学与科研经验，结合智能材料课程特点，作探讨。
一、教学内容
在智能材料课程教学中，应既保证一定的广度，又保证一定的深度、新度，遵循基本理論与生产实践结合，材料宏观性质与微观结构分析结合，唯象性讨论与数学分析结合的原则，少而精地设置内容。在教学内容上，对复杂的、深奥的知识点的讲解尽可能地简单化和具体化，利用联系发展观，对大量的知识点尽可能地进行联系和统一，使学生迅速并全面地掌握智能材料的基础知识，减轻学生的学习负担；引入学科前沿，近年来材料科学发展迅猛，每年都有大量学术论文发表，作为传道、授业、解惑的教育工作者必须紧跟学科发展趋势，超越课本，在授课时穿插新进展。根据课程特点及重要性，结合材料专业学生学习智能材料课程的教学时间安排，在教学中应该重点讲授以下内容。
1.智能材料概述
主要介绍智能材料的定义、仿生智能材料的设计思想、仿生智能材料的典型实例及智能化设计，使学生掌握智能材料的基本概念、设计思想，了解智能材料的发展历史和面临的挑战，懂得智能材料的发展趋势和方向，激发学生对智能材料的兴趣，投身于仿生智能材料行业中，为以后进行仿生智能材料的科学研究打下基础。
2.自然界中具有特殊表面性能的生物体
自然界中的生物体通过进化已经完成了智能操纵的全过程。物竞天择，适者生存。本章重点介绍具有特殊表面性质的生物体，包括植物叶表面的自清洁性、滚动各向异性；昆虫翅膀的自清洁性、减反射性及结构颜色、水黾腿的超疏水型、壁虎脚底的高粘附性、沙漠甲虫的集水性及变色功能等。揭示微观结构与宏观性质之间的必然联系，将微观结构模拟及由此产生的特殊性讲清讲透。
3.固体表面的浸润性
浸润性的基本理论是本章教学的重点，应使学生掌握影响固体表面浸润性的两个主要因素：一是表面自由能，二是微观结构。
4.仿生超疏水表面
主要介绍制备仿生超疏水的方法，如：溶胶—凝胶法、电化学法、模板法、自主装法、溶剂—非溶剂法等，使学生了解每种制备方法的优缺点。
5.特殊浸润性的智能材料
生物体表面特殊的微观结构域优异宏观性能之间的联系与统一给予了我们灵感和启示，仿生智能材料体系形成的设计思想源自生物体系，材料界面的仿生化为创造智能化的新材料提供了新的方法和途径。主要讲授超双疏表面、超疏水/超亲油性表面、超亲水/超疏水智能响应性表面，特别是可控浸润性表面、光响应性表面、磁响应性表面等。通过学习，学生了解新型多功能化智能材料的设计和研制。
二、教学方法改革
采取怎样的教学方法，应视课程性质、特点和内容来定。教改目的是改革和优化教学模式，按不同教学内容采取相应手段和方法，激发学生的学习动力，提高教学质量，培养学生的综合能力。
1.教师引导
教师是教学改革的主体，充分发挥教师主导作用是教改成功的关键。为让学生进行课程衔接及为课后自学铺垫，每次课开始时应对上节课内容简单回顾，勾起学生记忆，结束时对下次课内容提要，利于学生自学。另外，学生在课堂上有发言的欲望，如能正确引导，增加学生讨论环节就能够达到很好的效果，提高学生学习兴趣，但限于教学内容和学时的矛盾，往往无法展开。曾尝试将讨论兴趣所在之题目布置给学生，课下进行查阅资料、总结、归纳，但限于学习压力及态度，只有部分学生认真对待。
2.理论联系实际
智能材料是一门理论性和应用性都很强的交叉学科，理论知识比较晦涩，必须与实际结合才能使学得的知识深化和巩固，才能激发学生的兴趣。在理论基础的学习过程中，学生往往感觉内容艰深，兴趣不高，而应当与实际背景结合，目前，材料行业的快速发展，各地智能材料生产厂家遍地开花，使学生有可能去智能材料生产厂家和使用部门参观和学习，学习智能材料的生产方法和检测方法，了解生产设备和检测仪器设备。特别是与当前比较热的汽车、航天、生物、军事等结合时，学生往往很有兴致，注意力高度集中，将理论知识寓于合适的实际背景中讲授，效果显著。
3.采用多媒体教学
教师无法强迫学生学习，只能吸引学生学习，在教学过程中起引导作用。多媒体教学手段是将文字、声音、图象、动画等结合在一起通过课堂教学实施，通过多种方式调动学生的多感官，促进学生开展记忆、思考、探讨等活动，使教学内容从单调的文字形式转变为多种生动的形式，将枯燥乏味的理论知识变得直观、形象，使学生更易理解所学内容。多媒体教学通过声像可以刺激学生的好奇心，突出重点，有利于学生掌握知识点，还可以加大信息量，减少板书量，在有限的课时内讲授更多知识，同时可以将可将智能材料生产设备、检测设备、施工设备和涂装后的工件等展现在屏幕上，将过程以动画展示，弥补语言的障碍，加深学生理解，而不是领悟老师的理解。利用网络对教学内容适时更新，做到教学与科研互动，多引用与课程有关的实例，增加教学内容，加强学生对书本知识的掌握。
4.课堂教学与课后自学相结合
由于教学时数有限，如何在有限的时间内使学生学到更多的智能材料知识，除教师摒弃传统板书，采用多媒体对基础理论等重要内容进行课堂授课外，也可发挥学生的主观能动性，结合目前已出版的智能材料书籍和研究论文，有选择地引导学生自学一些应用及发展前沿的内容，作为课堂教学内容的补充，加深理解。
5.开设实验课
为加深对智能理论的理解，在教学过程中应配合开设实验课。一般应开设的实验课有超疏水、超疏水油材料的制备及性能检测等，通过实验，训练学生进行智能材料生产和科学[2]研究的方法，培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力。
三、成绩评定
严格的考核是正确调动学生的学习积极性，监督和检查学生学习效果及应用能力，提高智能材料教学质量的有效手段。在智能材料教学中，我们将成绩考核与过程管理紧密结合起来，既考核学生专业基础知识掌握的情况，又考核学生的操作能力，更注重学生的创新精神。考核由平时考核、基础理论考试及实验考核三部分组成，其中平时考核占总成绩的10%，基础理论考试占60%，实验考核占30%。
四、结语
材料行业快速发展，已渗透到科学技术各个领域和日常生活的各个角落，科技含量越来越高，需大批高层次的掌握材料的科研和技术人员，这对材料专业的毕业生就提出了新要求。我们要积极适应这种要求，改革现有的智能材料教学内容，改进教学方法及成绩评定，激发学生学习本课程的兴趣和欲望，提高学习热情，充分调动学生参与学习的主动性，体现学生在学习过程中的主体地位。为后续各专业课的学习奠定坚实基础，为材料行业培养合格的智能材料研发人才，促进材料行业的快速发展。
参考文献：
[1]江雷，冯琳.仿生智能纳米界面材料.化学工业出版社，2007.
[2]王迎军，项聪，余其俊，曾幸荣，刘粤惠.材料科学与工程专业学生实践创新能力的培养[J].高等工程教育研究，2012，5，127-131.
基金项目：江苏省创新创业训练计划项目资助（201310299007Z）。