《材料化學(xué)》課程教學(xué)模式的探討與思考

占丹　肖作安　王艷玲

摘要：材料化學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，是化學(xué)化工類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)課。本文針對(duì)目前《材料化學(xué)》課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合該課程的培養(yǎng)目標(biāo)和課程特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、考核方式等方面進(jìn)行了探索實(shí)踐，并進(jìn)行了總結(jié)和提出思考。

關(guān)鍵詞：材料化學(xué)；課程；教學(xué)；探討

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）12-0130-02

目前很多高等學(xué)校的化學(xué)化工類專業(yè)開設(shè)了《材料化學(xué)》這門課程，并且是作為專業(yè)基礎(chǔ)課程和主干課程。課程的開設(shè)有利于化學(xué)類專業(yè)學(xué)生掌握新材料發(fā)展的主要方向，可為學(xué)生畢業(yè)后從事新材料的研究與開發(fā)工作奠定基礎(chǔ)，并為提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供必要的條件。高新材料技術(shù)是國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域之一，其發(fā)展為材料化學(xué)的發(fā)展提出了更大的挑戰(zhàn)和難得的機(jī)遇，也對(duì)高校材料化學(xué)的教學(xué)提出了更高的要求。如何提高《材料化學(xué)》課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有高競(jìng)爭(zhēng)能力和創(chuàng)新精神的復(fù)合型高素質(zhì)專業(yè)人才顯得尤為重要。

基于此，本文結(jié)合本?；瘜W(xué)化工類專業(yè)的實(shí)際情況，從《材料化學(xué)》課程的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，針對(duì)《材料化學(xué)》課程教學(xué)中目前存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、考核方式等方面進(jìn)行探討和實(shí)踐，提出行之有效、切實(shí)可行的教學(xué)建議和思考。

一、《材料化學(xué)》課程存在的主要問(wèn)題

1.教材的選擇。材料化學(xué)是一門新興的學(xué)科，這就決定了它不可能像無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)科經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展而具有一些經(jīng)典又權(quán)威的教材和參考書。目前，雖已有一些材料化學(xué)的教材出版，但由于各編者的認(rèn)識(shí)及側(cè)重點(diǎn)不同，致使教材內(nèi)容大相徑庭。近年來(lái)隨著各種新材料的快速發(fā)展，在基本理論、制備技術(shù)、表征手段和性能研究等方面均取得了顯著的成績(jī)。而相對(duì)來(lái)說(shuō)，目前已有的教材內(nèi)容中相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)更新緩慢，致使本學(xué)科的新成果的研究和進(jìn)展不能及時(shí)充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)不匹配?！恫牧匣瘜W(xué)》課程所涉及的內(nèi)容覆蓋面非常廣泛，包括材料的基本理論、表征、制備以及結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，涵蓋金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料四大類。這些內(nèi)容都可以作為一個(gè)專門的領(lǐng)域被研究，但分配給本課程的學(xué)時(shí)數(shù)一般只有36學(xué)時(shí)左右甚至更少。如何在這么短的學(xué)時(shí)內(nèi)，合理安排教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生了解和掌握這些領(lǐng)域的基礎(chǔ)內(nèi)容，是教學(xué)中需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

3.課程內(nèi)容對(duì)教師提出了更高的要求。《材料化學(xué)》課程內(nèi)容覆蓋面大，除了材料領(lǐng)域的基本理論和表征手段之外，還包括新型結(jié)構(gòu)材料、功能材料和功能轉(zhuǎn)換材料。而這些材料又包含各種具體的材料，如新型功能材料包含減振材料、貯氫材料、超導(dǎo)材料等。對(duì)一個(gè)任課教師來(lái)說(shuō)，其專長(zhǎng)通常只涉及某一個(gè)領(lǐng)域，很少做到面面俱到，因此很難僅通過(guò)一個(gè)教師的教學(xué)而將每種材料講得透徹生動(dòng)，引人入勝。因此，《材料化學(xué)》課程豐富的教學(xué)內(nèi)容對(duì)任課教師是一個(gè)挑戰(zhàn)，也對(duì)他們提出了更高的要求。

二、課程教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

1.結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。我們對(duì)化學(xué)和化工兩個(gè)專業(yè)設(shè)置了《材料化學(xué)》課程。對(duì)化工專業(yè)來(lái)說(shuō)，《材料化學(xué)》課程的學(xué)時(shí)為36學(xué)時(shí)，其教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，了解當(dāng)代材料科學(xué)的新理論、新技術(shù)，認(rèn)識(shí)和理解材料科學(xué)與工程中的問(wèn)題，為材料的研發(fā)與選用打下基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)幾種教材的對(duì)比和篩選，并結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和實(shí)際情況，我們選用了曾兆華、楊建文編著的《材料化學(xué)》作為主要教材。該教材不僅涉及到材料化學(xué)的基本內(nèi)容如材料的結(jié)構(gòu)、性能、制備等，而且以四大類材料（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，介紹了不同種類的材料，敘述各種材料的性能和行為與其成分及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，教學(xué)內(nèi)容較適合已具備化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)的學(xué)生學(xué)習(xí)。對(duì)化學(xué)專業(yè)（含化學(xué)教育和藥物化學(xué)）來(lái)說(shuō)，教學(xué)目的是為了拓寬學(xué)生在材料化學(xué)方面的知識(shí)，開闊視野，為今后的工作和學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)?！恫牧匣瘜W(xué)》是作為專業(yè)選修課開設(shè)，學(xué)時(shí)為24學(xué)時(shí)?？紤]到化學(xué)專業(yè)的理科背景，對(duì)材料化學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)如材料的結(jié)構(gòu)、性能等知識(shí)簡(jiǎn)略帶過(guò)，而將重點(diǎn)放在介紹現(xiàn)代先進(jìn)材料方面，如新型金屬材料——形狀記憶合金和貯氫材料、生物醫(yī)用材料、感光材料等。

2.結(jié)合課程特點(diǎn)，教學(xué)方式多樣化。利用多媒體技術(shù)來(lái)展示材料工作原理的相關(guān)動(dòng)畫，使學(xué)生能更加直觀地理解這些知識(shí)。但若過(guò)度依賴多媒體，容易淡化教師在課堂中的主導(dǎo)作用，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，也容易產(chǎn)生“流水賬”的感覺而滋生厭學(xué)情緒。因此，在講到一些重、難點(diǎn)時(shí)，適當(dāng)?shù)丶尤氚鍟?，逐步講解，留給學(xué)生理解和消化的時(shí)間，以加深印象。所以，多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)的板書教學(xué)有機(jī)結(jié)合，靈活運(yùn)用，以揚(yáng)長(zhǎng)避短，實(shí)現(xiàn)最佳的教學(xué)效果。在課堂教學(xué)中，我們還根據(jù)講授內(nèi)容，靈活采用不同的教學(xué)方法組織教學(xué)，堅(jiān)持啟發(fā)式、互動(dòng)式和討論式教學(xué)。如講到超導(dǎo)材料一章時(shí)，以3D電影《阿凡達(dá)》為例，讓學(xué)生討論名叫“Unobtanium”礦石的用處，從而引出超導(dǎo)材料。這種教法極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講到第二章晶體學(xué)基礎(chǔ)時(shí)，教師把七大晶系、十四種空間點(diǎn)陣參數(shù)特征列出，然后讓學(xué)生分組對(duì)各大晶系特征進(jìn)行討論并選出代表做總結(jié)發(fā)言，最后教師引導(dǎo)總結(jié)。這種互動(dòng)式教學(xué)使學(xué)生主動(dòng)參與到教學(xué)活動(dòng)中，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉了其分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3.科研與教學(xué)相結(jié)合，構(gòu)建立體化課堂。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)。如前所述，《材料化學(xué)》教材選用困難，很大一部分原因是現(xiàn)有教材內(nèi)容陳舊，難以跟上學(xué)科前沿的發(fā)展。而科研能反映學(xué)科前沿最新研究成果，因此將科研融入該課程的教學(xué)，將彌補(bǔ)以上不足?？蒲泻徒虒W(xué)相結(jié)合的表現(xiàn)形式有多種。教師可以介紹自己的科研成果固化到相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容中，也可以介紹本專業(yè)課題組的科研成果。這些內(nèi)容融會(huì)貫通地加入課堂教學(xué)將提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如講到納米材料時(shí)，教師結(jié)合自己的科研項(xiàng)目，給學(xué)生補(bǔ)充碳納米管、中空雙錐狀二氧化錳等內(nèi)容，使學(xué)生拓展視野。此外，為學(xué)生介紹本專業(yè)課題組正在探索的科研項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與到教師的科研中去，在實(shí)際的研究實(shí)踐中鍛煉創(chuàng)新能力。這樣大大拓寬了學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面，培養(yǎng)了學(xué)生的科研興趣和創(chuàng)新能力。實(shí)踐證明，通過(guò)科研與教學(xué)相結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)立體化的課堂，達(dá)到了較好的教學(xué)效果，是一種切實(shí)可行的教學(xué)模式。

4.針對(duì)課程目標(biāo)，制定合理的考核方式。材料化學(xué)的內(nèi)容覆蓋面大，實(shí)踐性強(qiáng)，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生要具備綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。因此，需要提高平時(shí)成績(jī)的比例。一般來(lái)說(shuō)，平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的50%，包含期中考試（占20%），平時(shí)作業(yè)（占30%）。若未安排期中考試，則在平時(shí)不定期隨堂測(cè)驗(yàn)，主要考核當(dāng)堂講過(guò)的內(nèi)容，既考查了講課效果，又對(duì)學(xué)生按時(shí)出勤、注意聽講起督促作用。平時(shí)作業(yè)涉及到的形式較多，如單元作業(yè)，檢查每章所涉及的理論、概念及計(jì)算方法；撰寫小論文，根據(jù)教師布置的課題，學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研提出自己的思考，考查學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；針對(duì)自己感興趣的內(nèi)容，查閱資料并制作成PPT，開展專題演講活動(dòng)，這一形式既使學(xué)生主動(dòng)參與到課程教學(xué)活動(dòng)中，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，也鍛煉了學(xué)生的綜合能力。此外，還有課外作業(yè)、平時(shí)討論等形式。期末考試主要考核基本概念、基本原理的掌握程度和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的綜合能力，占50%。這些多樣化的考核方式相結(jié)合，能全面檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，科學(xué)、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)水平和綜合素質(zhì)。

三、對(duì)《材料化學(xué)》課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考與建議

1.強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才。我校是一所省市共建的地方二本院校，以培養(yǎng)社會(huì)發(fā)展所需要的高層次應(yīng)用型人才為定位。為迎合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，實(shí)踐教學(xué)在日常教學(xué)中所占的比例越來(lái)越重。學(xué)生在課堂中獲得的知識(shí)只有在實(shí)踐中才能消化、理解和掌握，并在實(shí)踐中得到啟發(fā)和創(chuàng)新。只有將實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)緊密結(jié)合并貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

2.發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，各教師取長(zhǎng)補(bǔ)短。如前所述，《材料化學(xué)》課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容廣泛，而一位任課教師術(shù)業(yè)有專攻，很難做到將每種材料每部分內(nèi)容都講解透徹，并吸引學(xué)生參與自己感興趣的科研活動(dòng)。這就要求教學(xué)中要發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，發(fā)揮群體優(yōu)勢(shì)。我院教師目前主要有研究鋰離子電池材料、光催化材料、光電材料、高分子材料等。實(shí)際授課時(shí)，可以一名教師為主要任課教師，在講到具體的某種材料時(shí)，邀請(qǐng)主攻這一材料的教師參與教學(xué)活動(dòng)，以講座或課堂PPT教學(xué)形式開展均可。這種教學(xué)形式能優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，完善教學(xué)方法，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)語(yǔ)

《材料化學(xué)》課程是化學(xué)化工類專業(yè)課的重要組成部分。隨著社會(huì)發(fā)展，高新技術(shù)的日新月異要求學(xué)生具備材料化學(xué)的專業(yè)功底，為將來(lái)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，可以實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。作者對(duì)《材料化學(xué)》課程開課以來(lái)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)和思考，并在教學(xué)模式方面開展了一些探索性的工作，取得了良好的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)中，還將繼續(xù)在課程教學(xué)模式、教學(xué)體系等方面進(jìn)行探索和實(shí)踐，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的辦學(xué)目標(biāo)而努力。

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