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[摘 要] 稀土是我國的重要倡議性資源,有“工業維生素”的美譽。盡管稀土材料的重要性在業內眾所周知,但在本科教育中相關內容卻較少。“走近稀土材料”這門課程深入探索稀土元素的應用領域,闡明其應用原理,以緊貼現實問題為宗旨,向學生闡明這種新型材料的相關知識,使學生了解目前我國稀土產業的發展趨勢。并在教學中進行了實踐性教學模式探索,旨在培養學生自主研究的能力和團隊協作意識,以及學以致用和嚴謹篤實的科研素質。
[關鍵詞] 實踐性;稀土材料;本科教育;教學模式
一、課程介紹
“走近稀土材料”課程緊貼內蒙古大學“扎根北疆、興學強區”的辦學定位,以內蒙古特色資源稀土為主題,以稀土功能材料為授課內容,以化學專業本科生為授課對象。同時,面對社會大眾,系統介紹稀土領域的最新進展,闡明稀土結構、組成與性能的關系[1]。
“走近稀土材料”于2015年1月被評為國家級精品視頻公開課,其中前五講分別為:“稀土元素大家族家譜”“光明使者—稀土發光材料”“永磁之王—稀土磁性材料”“化學反應魔術師—稀土催化劑”“清潔能源轉化的得力助—稀土儲氫材料”。該五講視頻被搬上愛課程(https://www.icourses.cn/web/sword/portalsearch/homeSearch,12664人學習)、網易公開課https://open.163.com/newview/movie/free?pid=MAEBE0DCK&mid=MAEJ6GV6R,14萬次播放)、bilibili(https://www.bilibili.com/video/BV14s411x7Ks?p=1,2萬次播放)等公共平臺。作為大學生素質教育課程,“走近稀土材料”以稀土化學、材料科學作為教學基礎,以淺顯的理論、通俗的語言重點介紹稀土材料的應用原理和在現代生活中及高科技領域中的用途。同時滿足社會大眾對稀土材料的濃厚興趣,提高觀眾的科學素養,激發學生探索新材料的熱情,受到廣泛好評。
為了進一步適應在線教育的要求,并擴大課程的影響,課程組又將“走近稀土材料”內容擴展為智慧樹線上課程。“走近稀土材料”智慧樹線上課程涉及稀土的概況及資源分布、發光稀土材料、磁性稀土材料、催化稀土材料、貯氫稀土材料、超導稀土材料、陶瓷稀土材料、磁致伸縮和磁制冷稀土材料、稀土在軍事中的應用和稀土合金材料等十個專題。系統而又重點突出地介紹了現代重要材料——稀土。課程組成員錄制了2學分的課程內容視頻,共計463分鐘。課程視頻、章節測試題及討論題庫、期末在線考試等教學內容于2021年4月在智慧樹網平臺上線(https://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000060656#teachTeam,累計選課346人)。
二、目前存在的問題
稀土有“工業維生素”“工業黃金”“新材料之母”和“新材料的寶庫”等美譽。稀土材料具有難以取代的磁、光、電、催化等優異性能,尤其在尖端軍工和航空航天領域,稀土材料更是展現了應用的巨大空間。我國在國際稀土市場中扮演著重量級的角色,稀土也是我國重要的倡議性資源。“稀土之鄉”內蒙古自治區白云鄂博礦區更是以一礦之大,占到了全國稀土總儲量的九成以上,是世界上最大的稀土礦。盡管稀土材料的重要性在業內眾所周知,但在本科教育中的相關內容卻相對較少。我校大部分化學專業本科生對稀土的認識較匱乏和淺顯,只在“無機化學”課程的《鑭系元素與錒系元素》一章中了解到稀土元素的名稱、電子構型、原子半徑等基本性質,而對稀土元素在工業中的重要價值、稀土材料的具體應用,以及我國稀土產業面臨的難題和未來應對的挑戰等相關認知基本處于空白。也有大量學生不知道包頭市有白云鄂博這個世界上最大的稀土礦,從未聽說過鄧小平同志“中東有石油,中國有稀土”的論斷。以上提到的情況不容忽視,這表明目前本科教學內容與產業實際應用需求存在一定程度的脫節。開設化學或材料專業的高校應該在本科生階段注重稀土產業人才方面的培養,使學生充分認識到我國稀土產業的困境和發展方向,樹立為國家崛起,民族復興而讀書的信念。
為此,“走近稀土材料”這門課程以緊貼現實問題為宗旨,深入探索稀土元素的應用領域,闡明其應用原理,介紹新型稀土材料的相關知識,并使學生了解目前我國稀土產業的發展趨勢。培養學生主動提出問題、自主研究的能力和團隊協作意識,并在教學和實踐中培養學生腳踏實地,學以致用、知行合一和嚴謹篤實的品格和素質。
三、實踐性教學模式探索
如何將稀土材料理論知識與稀土產業的現實問題相結合,并調動學生自主學習的積極性,提高學生的科學素養并培養學生家國情懷等現實問題,是作為教育工作者的課題組教師需要解決的重要問題。在“走近稀土材料”課程教學中,樹立立德樹人、科教興國的理念,以學生為主體、教師為主導,采用啟發式、探究式、討論式、沉浸式和參與式教學,有效實現學思結合,發揮學生的主動精神,激發學生的獨立思考和創新意識,訓練學生的“批判性思維”,提高分析和解決實際問題的能力。尤其對課程實踐性教學模式進行了多方位的探索。
1.通過實地觀摩實習,進行情景式學習。在實際情境中,學生的學習活動必然與情境中的各部分發生必要的聯系。這種聯系除了有知識結構、認知的相互聯系,也涉及主體與外部環境的相互聯系。即在“實踐性學習”的觀念中,學習是在主體與客體相互作用的過程中完成的。
學生參觀白云鄂博稀土資源研究與綜合利用國家重點實驗室時,了解到包頭稀土院的稀土產品主要有高純稀土金屬及化合物,高性能稀土磁性材料、稀土催化材料及新型稀土貯氫材料等各種稀土功能材料,稀土靶材、PVC稀土助劑、稀土電熱材料等特種稀土材料。為“神舟”號系列飛船、“長征”系列運載火箭、“中國探月工程”和“載人航天”等諸多國家重點工程,研制生產了大量的關鍵材料和器件,為稀土產業的發展和國家重大工程的需求作出了重大貢獻。
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