工程化學(xué)在金屬材料工程專業(yè)的教改探索

劉真珍

(百色學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣西 百色 533000)

工程化學(xué)在金屬材料工程專業(yè)的教改探索

劉真珍

(百色學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣西 百色 533000)

針對(duì)金屬材料工程專業(yè)的特點(diǎn)和培養(yǎng)要求，對(duì)工程化學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核形式方面的進(jìn)行了多方位的教改探索。結(jié)果表明，通過教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。

工程化學(xué)；金屬材料；教改

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)工程技術(shù)人才的素質(zhì)要求也越來越高。以培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的高素質(zhì)工程技術(shù)人才為任務(wù)的高等院校也面臨著更高、更新的要求。在此背景下，教育部于2010年啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，旨在培養(yǎng)符合現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求的具備創(chuàng)新精神的高素質(zhì)工程技術(shù)人才[1-2]。工程化學(xué)作為高等院校工科非化工類專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課，是將化學(xué)基本原理、知識(shí)應(yīng)用到物質(zhì)結(jié)構(gòu)、能源、材料、環(huán)境、生命、信息、通訊等工程實(shí)踐中具有啟發(fā)性和開拓性的課程[3]，通過課程學(xué)習(xí)幫助學(xué)生建立物質(zhì)變化與能量變化的觀點(diǎn)，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和基本綜合素質(zhì)。對(duì)于培養(yǎng)21世紀(jì)的高級(jí)工程技術(shù)人才，了解并掌握一定的化學(xué)思維、化學(xué)方法及技能是非常必要的[4]。而工程化學(xué)課程面向的工科專業(yè)廣，各專業(yè)對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)的要求也不盡相同，因此，針對(duì)不同工科專業(yè)，教師有必要結(jié)合地方特色及專業(yè)特點(diǎn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，提高工程化學(xué)課程教學(xué)的針對(duì)性與實(shí)用性，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。

百色學(xué)院金屬材料工程專業(yè)是基于廣西鋁工業(yè)和材料業(yè)發(fā)展的人才需求而設(shè)置的，具有典型地方經(jīng)濟(jì)特色，主要注重于鋁深加工行業(yè)產(chǎn)學(xué)研一體化應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。根據(jù)培養(yǎng)方案的要求，工程化學(xué)課程學(xué)時(shí)僅為36學(xué)時(shí)。針對(duì)該課程在以往教學(xué)實(shí)踐中存在的學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多、教學(xué)內(nèi)容與本專業(yè)工程實(shí)際銜接不緊密、反映新的科技成果少等問題，筆者結(jié)合專業(yè)背景特點(diǎn)和自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核形式方面進(jìn)行了教學(xué)改革的積極探索。

1 教材的選取和教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

教材是教師教和學(xué)生學(xué)的主要憑借，是教學(xué)內(nèi)容信息的主要載體。目前工程化學(xué)課程選用周祖新主編、化學(xué)工業(yè)出版社出版的《工程化學(xué)》(第二版)作為教材。全書取材精練，實(shí)用性強(qiáng)，主要內(nèi)容共兩篇十一章，包括化學(xué)反應(yīng)基本規(guī)律、溶液中的化學(xué)平衡、電化學(xué)基礎(chǔ)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、化學(xué)與材料、非化工類生產(chǎn)中的化學(xué)知識(shí)、化學(xué)與能源、化學(xué)與環(huán)境、化學(xué)危險(xiǎn)品管理及消防、化學(xué)與日常生活、化工商品知識(shí)與營(yíng)銷。教材內(nèi)容涉及范圍廣、適用性強(qiáng)，而針對(duì)不同專業(yè)又可有選擇性地學(xué)習(xí)一些章節(jié)，有較強(qiáng)針對(duì)性。

根據(jù)金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)方案的要求，工程化學(xué)課程在少學(xué)時(shí)情況下教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有針對(duì)性地進(jìn)行篩選，以優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容中的基本理論與專業(yè)知識(shí)和技能知識(shí)的比例。例如涉及到與專業(yè)聯(lián)系較緊密的電化學(xué)基礎(chǔ)部分，應(yīng)加強(qiáng)電鍍與化學(xué)鍍、金屬的腐蝕與防護(hù)等內(nèi)容的講解。對(duì)于化學(xué)熱力學(xué)部分應(yīng)弱化相關(guān)繁雜熱力學(xué)公式的推導(dǎo)，側(cè)重公式的實(shí)際應(yīng)用及計(jì)算；結(jié)構(gòu)化學(xué)部分概念多、理論性強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容選擇應(yīng)重思維而輕具體內(nèi)容，對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)理論只作簡(jiǎn)單了解。針對(duì)專業(yè)特點(diǎn)從化學(xué)的實(shí)際應(yīng)用篇著重選擇金屬與合金材料性質(zhì)、金屬清洗與表面處理等與金屬材料工程專業(yè)聯(lián)系緊密的內(nèi)容；還可適當(dāng)選取現(xiàn)代社會(huì)普遍關(guān)注的化學(xué)與能源及化學(xué)與環(huán)境的內(nèi)容，如以專題形式介紹新能源的開發(fā)、三廢的處理問題。從學(xué)生專業(yè)相關(guān)內(nèi)容及社會(huì)熱點(diǎn)問題作為切入點(diǎn)展開對(duì)工程化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。例外，結(jié)合化學(xué)學(xué)科研究的前沿領(lǐng)域及教師科研課題，選取一些與課程聯(lián)系緊密的新成果、新技術(shù)等作為教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充更新。例如增加“鋰離子電池用正極材料磷酸錳鋰的合成及電化學(xué)性能研究”作為補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究探索的興趣與熱情，為今后的學(xué)習(xí)深造打下良好基礎(chǔ)。

2 教學(xué)方法的改進(jìn)

2.1 加強(qiáng)理論與工程實(shí)際的銜接

在課堂教學(xué)過程中，講解化學(xué)理論知識(shí)的同時(shí)加強(qiáng)補(bǔ)充介紹相關(guān)工程實(shí)際案例，由于內(nèi)容與專業(yè)及以后工作實(shí)際相關(guān)，能很好地吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)氛圍。例如：由于鋁產(chǎn)業(yè)是本地區(qū)重點(diǎn)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，講解電解反應(yīng)時(shí)，補(bǔ)充介紹電解鋁的原理及平果鋁電解生產(chǎn)工藝，該工藝是以熔融的冰晶石-氧化鋁體系為電解質(zhì)，以炭素材料作為陰極和陽(yáng)極材料，電解時(shí)往電解槽內(nèi)通入強(qiáng)大的直流電，使冰晶石和氧化鋁熔融體系變成離子狀態(tài)，在陽(yáng)極底部發(fā)生分解氧化鋁的復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，最終產(chǎn)物為一氧化碳和二氧化碳的混合氣，在陰極還原析出液態(tài)金屬鋁，最后鑄成鋁錠，得到產(chǎn)品。工程實(shí)際案例的加入更好地引導(dǎo)學(xué)生將相關(guān)化學(xué)基礎(chǔ)理論與現(xiàn)代工程技術(shù)聯(lián)系起來，提高了學(xué)生利用化學(xué)知識(shí)分析、解決問題的能力。

2.2 運(yùn)用課堂演示實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)代教學(xué)課堂除采用傳統(tǒng)的語(yǔ)言、板書、掛圖、直觀教具等教學(xué)手段外，也常輔助幻燈片、教學(xué)模型等手段以提高教學(xué)效率。而對(duì)于科技教學(xué)課堂，課堂演示實(shí)驗(yàn)更是行之有效的教學(xué)手段之一[5]，特別是對(duì)于建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上而形成的化學(xué)學(xué)科而言是不可或缺的。在工程化學(xué)課堂運(yùn)用恰當(dāng)?shù)难菔緦?shí)驗(yàn)，能使學(xué)生體會(huì)到教學(xué)內(nèi)容的真實(shí)感，更生動(dòng)地理解相關(guān)抽象概念及理論。譬如在講授“溶液中的化學(xué)平衡”一章中“溶度積規(guī)則”時(shí)，設(shè)計(jì)了鹵化銀的分步沉淀及沉淀轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：在試管中加入適量KCl-KI溶液(0.01mol/L KCl溶液和0.01mol/L KI溶液等體積混合)，溶液開始呈澄清狀。然后提問學(xué)生：若往試管中逐滴加入AgNO3溶液，會(huì)產(chǎn)生怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，先產(chǎn)生黃色的AgI沉淀，后來才出現(xiàn)白色的AgCl沉淀。說明此時(shí)反應(yīng)熵Q先達(dá)到AgI的溶度積Ksp，故先沉淀析出。繼續(xù)提問：之后再往剛才的試管中逐滴添加過量0.01mol/L KI溶液，震蕩，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何變化？觀察發(fā)現(xiàn)之前生成的AgCl白色沉淀逐漸全部轉(zhuǎn)化為AgI黃色沉淀，形象地反映了沉淀的轉(zhuǎn)化過程。利用溶度積規(guī)則可從理論上分析解釋上述演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生從形象直觀的演示實(shí)驗(yàn)中獲取抽象的“溶度積規(guī)則”知識(shí)。

2.3 教學(xué)形式多元化

教師在課堂教學(xué)中應(yīng)改變傳統(tǒng)教學(xué)過程中教師講、學(xué)生聽的教學(xué)形式，注重課堂教學(xué)形式的多元化，使學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)的學(xué)習(xí)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)地進(jìn)行知識(shí)的探索學(xué)習(xí)。在工程化學(xué)教學(xué)過程中，采用討論式和探究式教學(xué)形式。課堂教學(xué)增加自學(xué)和討論環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生自主查閱資料、獲取更新知識(shí)和積極思考發(fā)散思維的能力。教師選取課程內(nèi)與專業(yè)結(jié)合較緊密的討論主題，讓學(xué)生以小組為單位自行查閱文獻(xiàn)資料，組內(nèi)討論整合后再派組長(zhǎng)以幻燈片形式在課堂上進(jìn)行展示。實(shí)踐中有小組展示形狀記憶合金、儲(chǔ)氫合金等一些新型金屬材料的性能及用途，有小組展示金屬材料化學(xué)處理的方法和原理，如鋼鐵發(fā)黑處理、磷化處理等。這樣的形式不僅可以拓寬學(xué)生的視野，讓學(xué)生感受到化學(xué)在工程實(shí)踐中用途非常廣泛，也能使自己學(xué)習(xí)的化學(xué)知識(shí)得到鞏固和應(yīng)用。課外環(huán)節(jié)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行一些趣味性強(qiáng)的探索性小實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`活動(dòng)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。比如以“設(shè)計(jì)及制作水果電池”為主題，組織學(xué)生分組進(jìn)行課外小實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)趣味性及可操作性強(qiáng)，學(xué)生對(duì)課外實(shí)踐活動(dòng)積極性很高，既有利于學(xué)生探究性創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也提高了學(xué)生的分工合作及實(shí)際操作的能力。教學(xué)形式的多元化，給學(xué)生以“新鮮感”，起到吸引學(xué)生注意、激發(fā)學(xué)生興趣的效果，也有利于教師教學(xué)藝術(shù)的提高。

3 合理的課程考核形式

以往課程考核中過于側(cè)重期末考核，平時(shí)成績(jī)的權(quán)重較小，這樣重結(jié)果輕過程的形式不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。為此，結(jié)合本校實(shí)際情況及專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，采用綜合測(cè)評(píng)的方法對(duì)工程化學(xué)課程進(jìn)行考核，考核內(nèi)容及權(quán)重比例分配如下：出勤率和作業(yè)成績(jī)(10%)+小組課堂展示(10%)+課外實(shí)踐(10%)+期末考試成績(jī)(70%)。新的考核形式提高了課程教學(xué)環(huán)節(jié)部分的成績(jī)比例，同時(shí)，期末考試試卷內(nèi)容上也作出調(diào)整，減少死記硬背型題目，加大對(duì)知識(shí)的運(yùn)用、聯(lián)系實(shí)際的題型，體現(xiàn)工程化學(xué)課程基礎(chǔ)理論與實(shí)踐運(yùn)用并重的要求。這樣的考核形式有效地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性及課堂氣氛，促進(jìn)教學(xué)效果的提高。

總之，結(jié)合我校金屬材料工程專業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)工程化學(xué)課程進(jìn)行了教學(xué)改革探索，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法及合理化考核形式的手段，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，教師教學(xué)水平和課程教學(xué)效果得到了提高。

[1] 艾 兵, 趙增典, 劉卉春, 等. 基于卓越計(jì)劃的工程化學(xué)課程教學(xué)改革研究[J].山東化工, 2015, 44 (4) : 125-126.

[2] 李然家, 余長(zhǎng)春, 黃星亮. 工程化學(xué)在過程裝備與控制工程專業(yè)的教改[J]. 廣州化工, 2012, 40 (23) : 159-161.

[3] 溫 勇,劉 耘, 汪海琴. 土木工程專業(yè)工程化學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐與思考[J]. 教育教學(xué)論壇, 2016(6) : 150-151.

[4] 田 萍, 姚秉華. 面向21世紀(jì)全方位實(shí)踐工程化學(xué)教學(xué)改革[J].教學(xué)研究, 2003, 26 (3) : 239-241.

[5] 葉明富, 雷智平, 伊廷鋒, 等. 工程化學(xué)課堂演示實(shí)驗(yàn)的探索與思考[J]. 化工高等教育, 2015(5) : 85-87.

(本文文獻(xiàn)格式：劉真珍.工程化學(xué)在金屬材料工程專業(yè)的教改探索[J].山東化工，2016，45(24)：122-123.)

Exploration of Teaching Reform of Engineering Chemistry at Metal Material Engineering Major

Liu Zhenzhen

(College of Chemistry and Environmental Engineering, Baise University, Baise 533000, China)

In order to meet the needs of characteristics and training requirements of metal material engineering major, the teaching contents, the teaching methods and the examination methods of engineering chemistry course were explored. The results of the reformation showed that the learning interests of students were aroused, the ability of self-studying of students were cultivated, and the quality of education was enhanced highly.

engineering chemistry; metal material; teaching reform

2016-11-02

廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目(2016JGA331)

劉真珍(1989—)，女，廣西博白人，百色學(xué)院助教，碩士，主要從事化學(xué)工程教學(xué)和功能材料合成研究工作。

G642.0

A

1008-021X(2016)24-0122-02