應(yīng)用型材料化學(xué)專業(yè)教學(xué)體系的建設(shè)

李明田 龔敏 金永中 羅宏

[摘 要]四川理工學(xué)院材料化學(xué)本科專業(yè)于2008年開(kāi)始招生，課程組以材料科學(xué)與工程專業(yè)綜合改革為契機(jī)，以培養(yǎng)應(yīng)用型材料化學(xué)人才為目的，整合優(yōu)勢(shì)資源，從專業(yè)方向定位、課程體系構(gòu)建、核心課程設(shè)置及教材選擇、實(shí)踐環(huán)節(jié)和師資隊(duì)伍建設(shè)等幾個(gè)方面進(jìn)行探索和實(shí)踐，推進(jìn)該專業(yè)本科教育的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]材料化學(xué) 應(yīng)用型 教學(xué)體系建設(shè)

[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437（2015）12-0108-03

一、引言

材料化學(xué)是從化學(xué)角度研究材料的合成、組成、結(jié)構(gòu)、性能及其應(yīng)用的一門科學(xué)，具有明顯的交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科的性質(zhì)，其主要內(nèi)容不是材料的化學(xué)性質(zhì)，而是材料在制備和使用過(guò)程中涉及的化學(xué)過(guò)程。我國(guó)于1997年將材料化學(xué)專業(yè)認(rèn)定為本科專業(yè)，到目前為止國(guó)內(nèi)已有130多所高校建立了材料化學(xué)專業(yè)。[1]

四川理工學(xué)院于2008年開(kāi)始招收材料化學(xué)專業(yè)的本科生，至今已招收七屆，畢業(yè)三屆，一次性就業(yè)率達(dá)到95%以上，其中考研深造8人。材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃的完善是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，涉及專業(yè)定位、培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、課程內(nèi)容、教材選擇、實(shí)踐教學(xué)、社會(huì)實(shí)踐和師資隊(duì)伍建設(shè)等多個(gè)方面。

在專業(yè)獲批后，我們便成立了材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案制訂小組，對(duì)國(guó)內(nèi)部分高校材料化學(xué)、材料科學(xué)與工程等相關(guān)專業(yè)的辦學(xué)情況進(jìn)行了廣泛調(diào)研，就其培養(yǎng)計(jì)劃、課程設(shè)置、所用教材、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、研究方向和特色、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文以及招生就業(yè)等方面進(jìn)行了深入交流，以了解省內(nèi)外材料化學(xué)專業(yè)學(xué)科建設(shè)和課程體系現(xiàn)狀。

材料化學(xué)涵蓋的學(xué)科范圍廣泛，不同高校的專業(yè)方向各不相同，培養(yǎng)方案和課程體系差別較大。為此，我們?cè)诓牧匣瘜W(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)修訂時(shí)，從專業(yè)定位、課程體系構(gòu)建、核心課程設(shè)置及教材選擇、實(shí)踐環(huán)節(jié)和師資隊(duì)伍建設(shè)等幾個(gè)方面都進(jìn)行了積極的探索，同時(shí)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

二、專業(yè)方向的定位

材料化學(xué)是材料學(xué)與化學(xué)學(xué)科相互滲透形成的交叉學(xué)科，既是化學(xué)的一個(gè)次級(jí)學(xué)科又是材料科學(xué)的一個(gè)分支，因而材料化學(xué)專業(yè)既可以是理科方向又可以是工科方向。人才的培養(yǎng)需要找準(zhǔn)位置，明確方向，這是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)需求、辦好專業(yè)的關(guān)鍵。材料包括金屬材料、無(wú)機(jī)金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料等多個(gè)領(lǐng)域，而各高校開(kāi)設(shè)此專業(yè)的背景、所依托的優(yōu)勢(shì)學(xué)科各不相同，因而各個(gè)高校的材料化學(xué)專業(yè)方向是不同的。[2]

我校材料化學(xué)專業(yè)先是由化學(xué)系負(fù)責(zé)申請(qǐng)，后是由院系調(diào)整，被劃分到材料系，專業(yè)方向由最初的理科化學(xué)方向轉(zhuǎn)向工科材料方向。材料系的優(yōu)勢(shì)為材料腐蝕與防護(hù)，但防腐專業(yè)方向的學(xué)生年均80人以上。調(diào)研表明，一旦超過(guò)90人 / 年，防腐專業(yè)的學(xué)生將面臨巨大的就業(yè)壓力，所以不再適宜將材料化學(xué)專業(yè)定位于材料的腐蝕與防護(hù)方向。作為為地方培養(yǎng)材料類應(yīng)用型人才的材料化學(xué)專業(yè)，在其專業(yè)方向定位上不僅要結(jié)合材料科學(xué)與工程學(xué)科的實(shí)際情況，更要具有明顯的地方特色。我們把材料化學(xué)專業(yè)定位于粉末材料，這與我校所處地方經(jīng)濟(jì)條件與產(chǎn)業(yè)分布相適應(yīng)。

四川理工學(xué)院位于川南五地市之中的自貢市，擁有自貢國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)和自貢國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)化基地，不僅擁有諸如自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司、中橡集團(tuán)炭黑工業(yè)研究設(shè)計(jì)院、東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司、四川大西洋焊接材料有限公司等大型新材料制造公司，而且擁有生產(chǎn)大型企業(yè)上游材料的眾多中小型企業(yè)，如自貢粉末冶金有限責(zé)任公司、自貢興達(dá)特種粉末冶金廠、自貢市東光粉末冶金制造廠、自貢市杭沅粉末有限公司等。按照“突出實(shí)用，服務(wù)本地”的原則，我們把材料化學(xué)專業(yè)方向定位為“粉末材料”，旨在培養(yǎng)能在粉末材料開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，以促進(jìn)自貢及周圍城市相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。

三、課程體系的構(gòu)建

課程體系是由相互聯(lián)系、相互影響的若干課程按一定的結(jié)構(gòu)組成的具有實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)功能的統(tǒng)一整體。[3]在確定了材料化學(xué)專業(yè)方向后，在借鑒其他院校經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和地方特點(diǎn)，我們構(gòu)建了一套適合我校材料化學(xué)專業(yè)的課程體系。

材料化學(xué)專業(yè)的四年本科課程總共有180個(gè)學(xué)分，其中素質(zhì)教育平臺(tái)3個(gè)學(xué)分，通識(shí)教育平臺(tái)55個(gè)學(xué)分，學(xué)科基礎(chǔ)教育平臺(tái)72個(gè)必修學(xué)分和4個(gè)選修學(xué)分，專業(yè)教育平臺(tái)42個(gè)學(xué)分的必修課和4個(gè)學(xué)分的選修課。

開(kāi)設(shè)的專業(yè)核心課程有“材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)”、“材料現(xiàn)代分析方法”、“材料力學(xué)性能”、“材料化學(xué)”、“材料物理”、“材料制備科學(xué)技術(shù)”、“粉末冶金原理”、“粉體材料”和“功能材料”等，專業(yè)選修課有“復(fù)合材料”、“納米材料”、“高分子物理”、“高分子材料化學(xué)”、“材料表面技術(shù)”、“材料腐蝕與防護(hù)”等，這些課程既有粉體材料的基礎(chǔ)，又有大材料的擴(kuò)展，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，拓展專業(yè)視野。從2011級(jí)新生開(kāi)始，在第一學(xué)期增加了“材料化學(xué)專業(yè)導(dǎo)論”課程，主要是對(duì)本專業(yè)性質(zhì)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法、課程設(shè)置及未來(lái)就業(yè)前景和領(lǐng)域進(jìn)行介紹，目的是培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)思想和興趣，引導(dǎo)正確的學(xué)習(xí)方法，制訂四年學(xué)習(xí)計(jì)劃和未來(lái)就業(yè)目標(biāo)。實(shí)踐課程包括金工實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、社會(huì)實(shí)踐、計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用（上機(jī)）、課程設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)/專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)和畢業(yè)論文等。

在進(jìn)行課程設(shè)置時(shí)，首先整合了學(xué)校相關(guān)教學(xué)資源，突出專業(yè)的特色，配備相關(guān)教學(xué)人員;其次克服大部分院校材料化學(xué)的理論課程學(xué)時(shí)偏多的缺點(diǎn)，提高應(yīng)用能力培養(yǎng)的課程比例，解決理科色彩濃重的缺陷;再次采用先進(jìn)的教學(xué)手段，更新教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的教材，避免沿用傳統(tǒng)的材料或化學(xué)教學(xué)方式。

四、專業(yè)核心課程教材的選擇

在確定專業(yè)方向、構(gòu)建課程體系、設(shè)置核心課程之后，我們著手對(duì)相關(guān)課程的教材進(jìn)行了考查。因?yàn)閷I(yè)課的總課時(shí)壓縮，我們將“材料科學(xué)基礎(chǔ)”和“材料工程基礎(chǔ)”兩門課合并，開(kāi)設(shè)了“材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)”課程，其教材基本上是采用劉智恩主編、西北工業(yè)大學(xué)出版社出版的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》和學(xué)院自編的內(nèi)部教材《材料工程基礎(chǔ)》;經(jīng)調(diào)研可知，市場(chǎng)上材料化學(xué)教材達(dá)10多種，內(nèi)容因各個(gè)學(xué)校材料化學(xué)的定位和強(qiáng)勢(shì)專業(yè)而定，比如廈門大學(xué)丁馬太教授主編的《材料化學(xué)導(dǎo)論》是最早的材料化學(xué)教材，曾被許多大學(xué)采用，但內(nèi)容相對(duì)陳舊;哈爾濱工程大學(xué)席智慧等主編的《材料化學(xué)導(dǎo)論》，內(nèi)容豐富，但部分章節(jié)理論太多，不適合我們學(xué)生的基礎(chǔ)。我們現(xiàn)在選用中山大學(xué)曾兆華主編的《材料化學(xué)》，不僅包括了材料的結(jié)構(gòu)、性能、制備等材料化學(xué)的基本內(nèi)容，而且還按材料的類型（金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料）為主線對(duì)不同種類的材料進(jìn)行介紹，內(nèi)容新穎，體系與本課程的教學(xué)內(nèi)容相同。因此，我們將這本教材作為本課程的教材，并以北京師范大學(xué)李奇主編的《材料化學(xué)》、上海交通大學(xué)唐小真主編的《材料化學(xué)導(dǎo)論》及席智慧等主編的《材料化學(xué)導(dǎo)論》為主要的教學(xué)參考書(shū)。像其余核心課程“材料制備科學(xué)技術(shù)”、“粉體材料”等分別選擇了四川大學(xué)朱世富教授主編的《材料制備科學(xué)與技術(shù)》和四川理工學(xué)院鄧建國(guó)主編的《粉體材料》作為教材，如表1所示。

表1 ? 材料化學(xué)專業(yè)核心課程的教材

五、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才為重要前提。[4]我校材料化學(xué)專業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了“主干課程規(guī)范化，選修課程特色化，實(shí)踐環(huán)節(jié)基地化”的教學(xué)運(yùn)行模式。實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)由課內(nèi)實(shí)踐和課外實(shí)踐兩部分組成。其中課內(nèi)實(shí)踐主要包括金工實(shí)習(xí)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）等;課外實(shí)踐主要指學(xué)生參加的科研訓(xùn)練與創(chuàng)新活動(dòng)，如參加學(xué)科競(jìng)賽、科研活動(dòng)或?qū)I(yè)調(diào)研等，如表2所示。

表2 ? 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置表

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析與解決問(wèn)題能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。為了避免實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論教學(xué)的附屬的局面，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和模式進(jìn)行了革新，實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要以演示、指導(dǎo)操作性實(shí)驗(yàn)為主，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，使學(xué)生掌握常見(jiàn)大型儀器的測(cè)定原理和操作方法，使學(xué)生能夠靈活應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，加深對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解，初步培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的工作能力。專業(yè)實(shí)驗(yàn)按照“制備—表征—應(yīng)用”的思路開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，包括粉體制備、形貌分析、粒度分析、拉曼光譜分析、熱壓燒結(jié)和粉末燒結(jié)性能測(cè)試等，而且增設(shè)了創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己選擇、自己設(shè)計(jì)、自己動(dòng)手制備新的粉體材料，并對(duì)其進(jìn)行表征，深刻體會(huì)粉體材料的制備及性能的實(shí)質(zhì)，感受材料在宏觀方面和微觀方面的千變?nèi)f化，激發(fā)學(xué)生對(duì)材料研究的熱情。

實(shí)習(xí)是應(yīng)用型專業(yè)教學(xué)中非常重要的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，能培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。基于安全因素的考慮，大型企業(yè)雖然接納學(xué)生實(shí)習(xí)，但實(shí)習(xí)方式幾乎都是“只準(zhǔn)看，不許動(dòng)”的參觀實(shí)習(xí);私營(yíng)企業(yè)可以放手讓學(xué)生實(shí)際操作，但容量有限。因此在實(shí)際中，我們盡可能多地讓學(xué)生去不同的企業(yè)實(shí)習(xí)，輪流交叉進(jìn)行。實(shí)習(xí)時(shí)，要求實(shí)習(xí)單位安排專職人員介紹安全生產(chǎn)規(guī)范、生產(chǎn)車間、實(shí)踐操作規(guī)范等，讓學(xué)生從思想上重視生產(chǎn)，加強(qiáng)實(shí)踐與理論知識(shí)的聯(lián)系，極力避免校外實(shí)習(xí)的形式化。

畢業(yè)論文是在校大學(xué)生最后一次知識(shí)的全面檢驗(yàn)，是培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)研究能力，訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的過(guò)程。畢業(yè)論文由教師提供題目，學(xué)生根據(jù)題目選擇導(dǎo)師，一般有幾個(gè)來(lái)源：1.大學(xué)生創(chuàng)新基金;2.重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金，材料腐蝕與防護(hù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金要求每立項(xiàng)項(xiàng)目至少有一名本科生參與;3.教師科研和工程項(xiàng)目，由于研究生較少，科研項(xiàng)目主要由本科生完成，部分項(xiàng)目采用與創(chuàng)新基金項(xiàng)目相結(jié)合的方式，讓學(xué)生參與。

六、師資隊(duì)伍建設(shè)

教師的作用不僅是傳播知識(shí)，還要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。目前本課程教學(xué)隊(duì)伍共有專兼職教師10人，具有博士學(xué)位的5人，其中教授3人，副教授及相當(dāng)職稱3人，中級(jí)及以下職稱4人，具有工程背景的教師比例高達(dá)70%。課程教學(xué)教師思維活躍、勇于創(chuàng)新，善于將最新的科研成果結(jié)合到教學(xué)中去，既不脫離基本知識(shí)、基本理論和基本技能，又突出了學(xué)科發(fā)展前沿。

“材料化學(xué)”課程組非常重視師資隊(duì)伍建設(shè)，主要做了以下工作：1.注重人才引進(jìn)和培養(yǎng)，充分利用學(xué)校的各項(xiàng)優(yōu)惠政策，積極爭(zhēng)取優(yōu)秀人才加盟，充實(shí)課程教學(xué)隊(duì)伍;重點(diǎn)支持關(guān)鍵崗位的帶頭人，有計(jì)劃、有步驟地選派部分教師外出進(jìn)修或攻讀博士學(xué)位，為骨干力量提供條件到國(guó)內(nèi)其他高校進(jìn)修培訓(xùn)、國(guó)外考察等，提升專業(yè)教學(xué)水平。2.注重教學(xué)研究，鼓勵(lì)教師積極申請(qǐng)各級(jí)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目，編寫(xiě)教材，發(fā)表教改論文和創(chuàng)新教學(xué)方法，提高業(yè)務(wù)水平。3.鼓勵(lì)名師上講臺(tái)，注重以老帶新，堅(jiān)持傳、幫、帶的傳統(tǒng)作風(fēng)和嚴(yán)格管理。4.注重教學(xué)交流，一方面組織課程組人員不定期地進(jìn)行教學(xué)研討，另一方面邀請(qǐng)有關(guān)專家學(xué)者來(lái)校內(nèi)與課程組教師進(jìn)行交流、指導(dǎo)，同時(shí)選派部分骨干教師參加各類型教學(xué)研討會(huì)等。

七、建設(shè)成效

幾年來(lái)，以材料科學(xué)與工程專業(yè)綜合改革為契機(jī)，整合學(xué)校優(yōu)勢(shì)資源，對(duì)材料化學(xué)專業(yè)方向定位、課程體系的構(gòu)建、課程設(shè)置及教材選擇、實(shí)踐環(huán)節(jié)及師資隊(duì)伍建設(shè)等幾個(gè)方面進(jìn)行了探索，制定完善的教學(xué)體系，以學(xué)生為本，注重學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。通過(guò)不同層次的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建立和學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的激勵(lì)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研教互動(dòng)，材料化學(xué)專業(yè)已畢業(yè)兩屆學(xué)生的一次性就業(yè)率位居學(xué)校前茅，畢業(yè)生質(zhì)量受到企業(yè)的贊許，在社會(huì)上受到好評(píng)。

[ 注 釋 ]

[1] 張聯(lián)盟.材料科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)改革與發(fā)展設(shè)想[J].理工高教研究，2002（4）：35-38.

[2] 梁金.淺談材料化學(xué)專業(yè)本科教學(xué)現(xiàn)狀及教改思路[J].廣州化工，2010（8）：275-277.

[3] 禹筱元，羅穎，董先明.材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐[J].高教論壇，2010（1）：23-25.

[4] 田俐，申少華，劉勝利，等.我校材料化學(xué)特色專業(yè)教學(xué)改革途徑與成效[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2012（2）：76-78.

[責(zé)任編輯：覃侶冰]