以科研促進(jìn)《材料化學(xué)》課程本科教學(xué)的實(shí)踐與思考

金亞旭,田玉明

(太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,山西太原 030024)

以科研促進(jìn)《材料化學(xué)》課程本科教學(xué)的實(shí)踐與思考

金亞旭,田玉明

(太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,山西太原 030024)

從材料科學(xué)教育的發(fā)展對(duì)此專業(yè)人才的需要出發(fā),探討了《材料化學(xué)》本科課程的內(nèi)容設(shè)置和特點(diǎn),在對(duì)《材料化學(xué)》課程的教學(xué)體系進(jìn)行思考的基礎(chǔ)上,提出以科研促教學(xué),正確有效地將教學(xué)與科研相結(jié)合,破除教學(xué)與科研之間的“高墻”,以提高教師水平,豐富教學(xué)內(nèi)容,營造學(xué)術(shù)氛圍,促進(jìn)創(chuàng)新能力。

材料化學(xué);交叉學(xué)科;課程體系

《材料化學(xué)》課程是材料化學(xué)專業(yè)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程之一,大部分高校在本、?？聘吣昙?jí)開設(shè)該課程。由于材料化學(xué)是一門新興的邊緣學(xué)科,如何設(shè)置該課程的教學(xué)內(nèi)容以及采取何種教學(xué)手段,目前還有很多有待于商榷之處。傳統(tǒng)的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)體系強(qiáng)調(diào)知識(shí)和技能的學(xué)習(xí),評(píng)價(jià)學(xué)生的唯一標(biāo)準(zhǔn)是知識(shí)或技能的掌握,即學(xué)習(xí)成績。而現(xiàn)代教育論認(rèn)為學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)是創(chuàng)新型人才,衡量學(xué)生學(xué)習(xí)能力的標(biāo)準(zhǔn)也不再是唯一的學(xué)習(xí)成績,學(xué)生的創(chuàng)新能力同樣占有非常重要的地位[1]。把科研引入本科教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要措施,也是高等教育的顯著特點(diǎn)。本文提出在《材料化學(xué)》課程本科教學(xué)過程中,正確有效地將教學(xué)與科研相結(jié)合,以提高教師水平、豐富教學(xué)內(nèi)容、營造學(xué)術(shù)氛圍并促進(jìn)創(chuàng)新能力,全面提高教學(xué)質(zhì)量。

一、《材料化學(xué)》課程的內(nèi)容設(shè)置與特點(diǎn)

《材料化學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容不僅要注重基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用相結(jié)合,滲透其他學(xué)科知識(shí)體現(xiàn)交叉學(xué)科的特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,還要帶來一些屬于工學(xué)范疇的知識(shí),拓展學(xué)生在材料科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)視野和知識(shí)面[2][3]。就材料化學(xué)本身而言,是一個(gè)大材料的概念,既包括高分子材料、無機(jī)材料、金屬材料,也包括功能分子材料,但個(gè)體的知識(shí)接受程度畢竟有限,如果面面俱到,學(xué)生必然會(huì)無所適從。因此,不同的高校在《材料化學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容的取舍上各有側(cè)重。

目前,太原科技大學(xué)在材料化學(xué)和材料學(xué)兩個(gè)專業(yè)開設(shè)《材料化學(xué)》課程,結(jié)合該校的學(xué)科優(yōu)勢,側(cè)重對(duì)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)的培養(yǎng),并努力拓寬實(shí)際應(yīng)用層面,因此,該校的《材料化學(xué)》課程定位在無機(jī)非金屬材料的學(xué)習(xí)上,著重介紹無機(jī)材料相關(guān)的基礎(chǔ)理論和基本概念,并選用了廈門大學(xué)出版社出版的《材料化學(xué)導(dǎo)論》作為該課程的主要教材,其它固體化學(xué)和硅酸鹽物理化學(xué)方面的參考書作為輔助教材。這本教材在內(nèi)容的選取上,仔細(xì)地考慮了學(xué)科之間的聯(lián)系,著力于材料化學(xué)的核心內(nèi)容,另有相當(dāng)部分直接源于筆者多年的教學(xué)和科研心得,在闡述有關(guān)基本理論的同時(shí),注重介紹一些利用現(xiàn)代科技發(fā)展的新成果和新需求,開拓材料新制備方法和新應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)例,啟發(fā)了學(xué)生的學(xué)術(shù)思維。筆者同時(shí)參閱了近十年來國內(nèi)陸續(xù)出版的一些材料化學(xué)著作,如季惠明、曾人杰等編著的《無機(jī)材料化學(xué)》和朱光明、秦華宇等編著的《材料化學(xué)》[4],這些教材從不同的側(cè)面揭示材料的組成、化學(xué)制備及處理與材料的結(jié)構(gòu)、性能之間的關(guān)系,特別值得關(guān)注的是編著者在編寫過程中收集了近年的學(xué)術(shù)論文和科研成果,盡量向讀者介紹材料化學(xué)的最新發(fā)展。因此,在《材料化學(xué)》本科教學(xué)過程中,教師應(yīng)充分意識(shí)到該課程教學(xué)與科研融于一體的特點(diǎn),在授課過程中將這些前沿的科研成果深入淺出的介紹給學(xué)生,進(jìn)而讓基本上沒有科研實(shí)訓(xùn)經(jīng)歷的本科生能夠初步建立起運(yùn)用材料化學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)理論和基本概念去解決材料科學(xué)中材料制備、結(jié)構(gòu)分析及實(shí)際應(yīng)用等問題的科研思路。

二、《材料化學(xué)》課程教學(xué)與科研和諧發(fā)展的必要性

現(xiàn)代大學(xué)肩負(fù)著人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會(huì)服務(wù)三大任務(wù),應(yīng)該為科技的進(jìn)步和現(xiàn)代化建設(shè)做出重要貢獻(xiàn)[5]。但由于科研與教學(xué)自身的特點(diǎn),造成目前許多教師重科研輕教學(xué)的現(xiàn)象。教育部教高(2005)1號(hào)文件明確指出,人才培養(yǎng)是高等學(xué)校的根本任務(wù),質(zhì)量是高等學(xué)校的生命線,教學(xué)工作在高等學(xué)校各項(xiàng)工作中處于中心地位。高等學(xué)校本科教學(xué)工作的主要任務(wù)和要求是:著眼于國家現(xiàn)代化建設(shè)和人的全面發(fā)展需要,深化教學(xué)改革,堅(jiān)持傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,更加注重能力的培養(yǎng),著力提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

當(dāng)今世界,科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),知識(shí)的更新速度很快。學(xué)生渴望獲得足夠的知識(shí),期望學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的方法,提高學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,為參加工作后的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。大學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)該是一個(gè)學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的過程,是一個(gè)學(xué)會(huì)創(chuàng)造的過程。不管是教育主管部門,還是接受教育的學(xué)生,都渴望高校不斷提高教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量,肩負(fù)這一歷史使命的高校教師責(zé)無旁貸。同時(shí)教學(xué)對(duì)科研也是有促進(jìn)作用的。一個(gè)具有敬業(yè)精神的教師,在授課之前,必定要查閱大量的資料,對(duì)所要講授的內(nèi)容進(jìn)行重新審視和思考,做到融會(huì)貫通、深入淺出,使自己對(duì)基礎(chǔ)理論的理解得到升華,為科學(xué)研究活動(dòng)打下更好的基礎(chǔ)。所以,教學(xué)并不是重復(fù)的、膚淺的、枯燥的,它是一門學(xué)問,對(duì)科研也是有促進(jìn)作用的。

由于學(xué)習(xí)《材料化學(xué)》課程的學(xué)生已經(jīng)是大三了,學(xué)生已經(jīng)初步掌握了材料科學(xué)與工程的基本知識(shí),具有更強(qiáng)的求知欲。此時(shí),專業(yè)課程的教學(xué)可采取多元化方式,鼓勵(lì)教師由第一課堂走向第二課堂。因此建立以創(chuàng)新素質(zhì)教育為目的、以科研帶動(dòng)《材料化學(xué)》本科教學(xué)進(jìn)入學(xué)科前沿的教育機(jī)制,在學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)教育方面形成一套具有明顯特色的教學(xué)模式,努力實(shí)現(xiàn)材料化學(xué)課程教學(xué)與科研相互融合與促進(jìn),兩者達(dá)到和諧發(fā)展具有重要意義。

三、科研促進(jìn)《材料化學(xué)》課程教學(xué)的實(shí)踐與思考

在教育部公布的2006年普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評(píng)估結(jié)果中,太原科技大學(xué)的評(píng)估結(jié)論為“優(yōu)秀”。該校發(fā)展目標(biāo)定位為具有鮮明學(xué)科特色的多科性教學(xué)研究型大學(xué)。材料學(xué)科作為其優(yōu)勢和特色學(xué)科群,任課教師將科研與教學(xué)和諧結(jié)合,積極倡導(dǎo)研究性教學(xué)方法,取得了良好的教學(xué)效果。在《材料化學(xué)》的教學(xué)中體現(xiàn)在如下三點(diǎn):

1.將科研中的前沿成果及時(shí)反映到教學(xué)內(nèi)容中,使教學(xué)內(nèi)容跟上科技的快速發(fā)展。

教材內(nèi)容都是科研成果的總結(jié)和歸納,從科學(xué)知識(shí)和規(guī)律的發(fā)現(xiàn)到證明、應(yīng)用,再到編成系統(tǒng)的教材出版,是要經(jīng)過一定周期的。正在使用的教材也會(huì)因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展使部分內(nèi)容落后或失去應(yīng)用價(jià)值。要解決教材內(nèi)容滯后和科研快速更新的矛盾,最好的方法就是教師通過科研和學(xué)術(shù)交流,了解和吸收最新研究成果,并把它融入到教學(xué)中去,以保證教學(xué)內(nèi)容時(shí)刻站在學(xué)科前沿[6]?？蒲信c教學(xué)相結(jié)合,使教學(xué)內(nèi)容更加貼近社會(huì)發(fā)展的需要。教師把在科研中獲得的新知識(shí)和新成果固化到教學(xué)內(nèi)容中,形成理論水平高、實(shí)用性強(qiáng)、特色鮮明的日常課堂教學(xué)內(nèi)容,這些內(nèi)容融會(huì)貫通地加入課堂教學(xué)中將會(huì)大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如在講授“原子團(tuán)簇”時(shí),除了介紹碳原子、硼原子團(tuán)簇等基本內(nèi)容外,教師結(jié)合自己的科研項(xiàng)目,為學(xué)生補(bǔ)充了一維碳納米線、納米鋁二元團(tuán)簇等內(nèi)容,使學(xué)生拓展了視野和思路,取得了良好的教學(xué)效果。

2.教師用活躍的科研思路促進(jìn)教學(xué)方式的改革。

活躍的課堂氣氛要求教師有活躍的思想。只有教師具有開闊的思維、創(chuàng)新的精神,才能喚起學(xué)生求知的欲望,激起他們探索的熱情。而教師思想活躍的源泉在于科研工作所激發(fā)的創(chuàng)造力,在于長期的科學(xué)研究中所形成的許多感悟,并潛移默化地影響著學(xué)生。教師創(chuàng)新知識(shí)的過程使得他們更懂得如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

對(duì)此課程的教學(xué)應(yīng)適當(dāng)?shù)匾灾v座和專題報(bào)告等更為靈活、內(nèi)容涵蓋更為廣泛的方式進(jìn)行。這一做法突破了教材內(nèi)容的限制,要求教師首先結(jié)合自己的科研項(xiàng)目去了解專業(yè)前沿的發(fā)展?fàn)顩r,然后才可能將與專業(yè)課程有關(guān)的最新動(dòng)態(tài)傳授給學(xué)生。同時(shí),這些靈活的形式和全新的內(nèi)容也使學(xué)生更容易接受,更有興趣探討,從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新。比如:每章內(nèi)容構(gòu)成可分為主講內(nèi)容、選講內(nèi)容和參考閱讀。其中,主講內(nèi)容是針對(duì)學(xué)生必須要掌握的基本知識(shí);選講內(nèi)容是為了增加教材的適用面而設(shè)置;參考閱讀主要是為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣而設(shè)置的自學(xué)內(nèi)容。在上述的選講內(nèi)容和參考閱讀部分,教師完全可以將自己相關(guān)的科研進(jìn)展有機(jī)地滲透到理論教學(xué)中,讓學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸和了解與本門課程密切相關(guān)的前沿動(dòng)態(tài)和生動(dòng)例子,在某種程度上實(shí)現(xiàn)科研項(xiàng)目與專業(yè)理論課程教學(xué)的有機(jī)融合。

3.引導(dǎo)學(xué)生參加科研項(xiàng)目,整體提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

以科研促進(jìn)《材料化學(xué)》的本科教學(xué),一個(gè)更直接的方式是鼓勵(lì)學(xué)生參加教師的相關(guān)科研項(xiàng)目,這樣就可以做到學(xué)以致用。具體措施如下:

第一,將教師的科研成果進(jìn)行精選、提煉并轉(zhuǎn)化為課程綜合性實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)可以作為整個(gè)課程體系中的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置,設(shè)6-8個(gè)學(xué)時(shí)。綜合性實(shí)驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)小組負(fù)責(zé)具體的指導(dǎo)工作,教師可根據(jù)各人不同的學(xué)術(shù)專長分別擔(dān)任不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的指導(dǎo),但實(shí)驗(yàn)報(bào)告的最后評(píng)閱應(yīng)當(dāng)由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)小組集中進(jìn)行,以保證客觀公正。另外,綜合性實(shí)驗(yàn)還可和本科生畢業(yè)論文進(jìn)行銜接,這樣使得學(xué)生在某個(gè)課題上有機(jī)會(huì)真正深入下去。例如,近兩輪教學(xué)計(jì)劃中我校設(shè)置了“陶瓷坯釉的潤濕性能、成核-長大結(jié)晶釉分相實(shí)驗(yàn)”“陶瓷泥漿稀釋注漿成型、燒結(jié)性能測定實(shí)驗(yàn)”等課題。

第二,落實(shí)“大學(xué)生創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃”(UIT)。目前,許多高校每年都會(huì)拿出部分資金來資助“大學(xué)生創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃”,其目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和實(shí)踐能力。一般來說,低年級(jí)學(xué)生課程較多,沒有足夠多的時(shí)間參加UIT項(xiàng)目的研究。而在高年級(jí),結(jié)合《材料化學(xué)》課程的進(jìn)行,教師可以挑選一批有科研興趣并且基礎(chǔ)較好的學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng),把學(xué)生編成相應(yīng)的課題組,開展為期一年的科研活動(dòng),同時(shí)鼓勵(lì)教師結(jié)合自己的科研課題對(duì)學(xué)生創(chuàng)新研究提供經(jīng)費(fèi)上的支持。此外,學(xué)校還為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究制訂合適的實(shí)驗(yàn)室開放制度,使得各小組工作的開展均有可靠保障。

第三,鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間開展和參與以科研創(chuàng)新為主題的“走近科研”系列活動(dòng),這些活動(dòng)可大致分為兩個(gè)層次。第一個(gè)層次是縱向引導(dǎo),即鼓勵(lì)學(xué)生積極參與學(xué)院舉辦的國內(nèi)外專家講座,使學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸學(xué)科前沿的理論和成果,增加對(duì)本專業(yè)的信心,開闊知識(shí)視野。第二個(gè)層次是橫向支撐,即以科研創(chuàng)新為主體,分別從不同的視角面向全學(xué)科開展征文賽、演講賽、座談會(huì)等形式多樣的活動(dòng),這種活動(dòng)覆蓋面廣,旨在制造規(guī)模效應(yīng),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。比如,我校的材料加工工程學(xué)科是二級(jí)學(xué)科博士點(diǎn),具有許多科研經(jīng)歷豐富的博士研究生導(dǎo)師,他們有些研究方向和材料化學(xué)學(xué)科密切聯(lián)系,在每個(gè)學(xué)期,這些導(dǎo)師都必須進(jìn)行2-3次學(xué)術(shù)報(bào)告。在《材料化學(xué)》教學(xué)計(jì)劃中,教師就可以安排學(xué)生參加這些學(xué)術(shù)講座,并與報(bào)告人互動(dòng)。

為了在更大的范圍內(nèi)推行上述教學(xué)理念,太原科技大學(xué)《材料化學(xué)》課程組已經(jīng)先后舉辦了地區(qū)性材料化學(xué)系列課程教材改革研討會(huì)和講習(xí)班多次。其中田玉明博士先后在太原理工大學(xué)、天津大學(xué)等多所高校作轉(zhuǎn)變思想、深化課程改革報(bào)告,新內(nèi)容與新體系示范教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)講座等多次,并參編了普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材《無機(jī)材料化學(xué)》?？傊?科研工作對(duì)于《材料化學(xué)》教學(xué)有著深遠(yuǎn)的意義。通過對(duì)材料化學(xué)課程進(jìn)行教改,取得了較好的效果,學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)起來,為以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

[1]肖嶺梅,馬潔,屠淑潔.“材料化學(xué)導(dǎo)論”課程建設(shè)的實(shí)踐與思考[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,(28):74-76.

[2]朱光明.材料化學(xué)課程的內(nèi)容設(shè)置及其與材料科學(xué)的關(guān)系[J].大學(xué)化學(xué),2004,19(6):16-18.

[3]李奇,陳光巨,黃元河.理科化學(xué)專業(yè)“材料化學(xué)”課程的建設(shè)與改革[J].理工高教研究,2006,25(5):109-110.

[4]眭蔚,宋文艷.推薦一本好書——《無機(jī)材料化學(xué)》[J].大學(xué)化學(xué),2003,18(3):64-65.

[5]吳援明.促進(jìn)科研與教學(xué)和諧發(fā)展,提高本科人才培養(yǎng)質(zhì)量[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào):社科版,2005,(7):27-29.

[6]張翼.關(guān)于科研促進(jìn)本科教學(xué)的幾點(diǎn)實(shí)踐與思考[J].中華文化論壇,2008,(8):151-152.

Practice and Advisement on Scientific Research Promoting the Teaching of Materials Chem istry Undergraduate Course

Jin Yaxu,Tian Yuming (Schoolof Materials Science and Technology,Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan Shanxi 030024)

The content and characteristic of materials chemistry undergraduate course were discussed according to the requirement of teaching development on the personnel training.A viewpoint concerning scientific research promoting the teachingwasbrought forward,which could eliminate the contradiction between scientific research and teaching,bene2 fit to enhance the teachers’abilities,enrich the teaching content,construct science atmosphere and promote innovative ability.

materials chemistry;interdiscipline;course system

TB3-42

A

1009-2080(2010)04-0050-03

(責(zé)任編輯:潘 敏)

2009-12-28

山西省高校省級(jí)教改項(xiàng)目(No.200519)

金亞旭(1979-),男(漢族),湖北天門人,太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院講師,博士研究生.