材料化學實驗教學改革及實驗能力培養(yǎng)初探

＊石曉明　孟玉寧　楊志廣　彭鵬　楊月云

（周口師范學院化學化工學院 河南 466001）

材料化學實驗是高等院校材料化學專業(yè)的必修課程，在培養(yǎng)學生材料制備和性質表征分析技能，以及推動材料化學學科發(fā)展等方面發(fā)揮了重要作用。材料化學實驗與材料化學學科的理論教學相比，由于受實驗室條件、實驗資源及大型實驗儀器使用等方面的限制，使得材料化學實驗教學相對滯后。為了提高實驗教學質量，培養(yǎng)學生的實驗動手能力，全面提高學生的科研素養(yǎng)，在結合多年材料化學專業(yè)教學的經驗基礎上，擬對材料化學實驗的實驗內容進行優(yōu)化，激發(fā)學生的實驗興趣；改進教學手段，注重實驗能力的考查；對實驗室資源進行優(yōu)化配置，提高儀器使用率，充分調動學生做實驗的積極性，真正做到使學生學有所得。

1.優(yōu)化材料化學實驗內容

材料化學實驗主要研究材料的制備方法，合成工藝以及測試材料性能的實驗方法和技術。當前設計的各個實驗項目大多是獨立的，內容較為傳統(tǒng)，相互聯(lián)系的緊密性不高，與材料科學的前沿技術差距較大，難以充分調動學生的學習興趣。因此，需要對材料化學實驗內容做出適當?shù)恼{整，力求能夠反映材料化學學科的新方法和新技術，主要包括材料氣敏性、孔徑和比表面積、光學、光催化、熱力學等性能的測定。材料的制備方法包括固相合成法、水熱合成法、溶膠凝膠法、高溫燒結法、共沉淀法等。培訓學生如何正確使用水熱釜、高溫爐、固體壓片機、紫外可見分光光度計、氣體敏感性測試儀、比表面積及孔徑測試儀、光催化儀、X 射線粉末衍射儀、綜合熱分析儀等材料化學實驗儀器。

新實驗項目應具有更強的綜合性，注重各個實驗之間的相關性，內容包括材料的制備方法、結構表征、性能測試分析等。新實驗應該結合材料化學專業(yè)的基礎理論課程，包括材料的制備方法，表征手段，性能測試儀的儀器特性，使用條件等，還應該對涉及到的有關材料科學前沿的內容進行講解，力求將材料化學實驗從單一驗證型轉變?yōu)榫C合設計應用型，激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，提高實驗技能。

2.改進實驗教學手段

(1)分組實驗

材料化學實驗中，材料的制備步驟較多，包括儀器和藥品的準備、合成制備、結構表征、性能測試等，耗時較長，步驟繁瑣，需要多人合作進行。因此，材料化學實驗采取分組的形式完成，保證每位同學都能參與到實驗中去，一般以3～4人為宜，一方面可以避免實驗操作復雜，耗時過長而引發(fā)學生焦躁的負面情緒；另一方面也能避免有些學生沒有可供操作的儀器，而浪費時間。分組操作有利于培養(yǎng)學生的合作精神，群策群力，解決實驗中遇到的問題，共同進步。

(2)做好實驗預習報告

材料化學實驗是實踐性很強的實驗課程，要求學生對實驗原理，相關儀器操作做到心中有數(shù)，對所涉及的基礎理論和操作步驟有一個明確的認識。課前預習包括理解實驗的制備原理、了解所用試劑的性質、儀器操作方法、實驗操作步驟等。另外還要查閱與實驗相關的理論知識，加以復習鞏固。在預習的基礎上，完成實驗預習報告，寫出實驗原理，操作步驟，分析實驗中可能遇到的問題，列出需要老師解答的疑問等。實驗之前應向老師提交預習報告，并回答老師提出的與實驗相關的一些基本問題后，方可進行實驗。

(3)充分發(fā)揮學生的主觀能動性

傳統(tǒng)實驗教學一般由老師講解實驗原理、步驟、儀器操作等，學生按部就班的完成。這種實驗模式大大限制了學生的創(chuàng)造性思維，學生缺乏獨立思考解決問題的能力，只知其然不知其所以然，很難在實驗研究中發(fā)揮主觀能動性。因此，實驗過程應該由學生在充分預習的基礎上，嘗試獨立完成，遇到問題先在小組討論，之后再由老師補充糾正，解疑答惑。應當注意，發(fā)揮學生的能動作用和主觀思維，并不是要學生去完成所有的實驗工作，首先老師必須全面掌握實驗內容，熟悉實驗操作和可能出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，做出合理的安排，以免學生對實驗內容理解不到位，發(fā)生操作事故。

材料化學實驗應該更加重視實驗操作過程和學生動手能力的培養(yǎng)，不斷發(fā)現(xiàn)并解決實踐問題是強化學生實驗能力的關鍵。在實驗操作過程中，教師應注意學生實驗操作的規(guī)范性，出現(xiàn)原則性錯誤應及時予以更正，幫助學生找出錯誤的原因，分析操作失誤可能導致的實驗結果偏差，并作適當?shù)闹v解。讓學生更加透徹的理解實驗原理、實驗步驟和規(guī)范實驗操作的必要性，養(yǎng)成規(guī)范操作的良好習慣。

(4)認真完成實驗報告

實驗報告是對實驗過程的梳理和實驗數(shù)據(jù)的精確分析，全面記錄了整個實驗項目。通過分析學生的實驗報告，便于教師更好的把握學生對知識的掌握程度，發(fā)現(xiàn)學生在實驗操作過程中存在的問題。材料化學實驗報告要求學生必須如實記錄實驗原理、實驗目的、實驗藥品和儀器、實驗步驟、數(shù)據(jù)分析和結論。要求學生分組討論，獨立分析并完成實驗數(shù)據(jù)，得出合理的實驗結果，杜絕抄襲現(xiàn)象的發(fā)生。

3.合理配置實驗室資源

為了更好的推進材料化學專業(yè)實驗教學改革，提高學生的實驗操作技能，營造一個相對寬松的實驗教學環(huán)境，有利于培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。給學生創(chuàng)造獨立動手實驗的條件，需要合理配置實驗資源，適當開放實驗室，使學生走進來，實現(xiàn)從被動學習到主動學習的轉變。讓學生積極參與教師的科研課題，充分利用實驗室資源，提高學生的實驗動手能力，通過設計實驗環(huán)節(jié)，準備實驗藥品、完成實驗操作，撰寫實驗記錄的過程，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維和概括總結能力；通過學生與教師就實驗問題的交流和討論，有利于培養(yǎng)學生良好的科研素養(yǎng)和認真求實的科研作風，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析并解決問題的能力。

4.結束語

材料化學實驗教學改革需要適時更新實驗內容，隨著材料科學的發(fā)展，做到與時俱進；更新教學理念，改進教學手段和方法；合理配置，充分利用實驗室資源，讓學生參與進來，在培養(yǎng)實踐動手能力的同時，提高自身的綜合素質，為將來考研和服務社會打下堅實基礎。

?【參考文獻】

[1]劉獻明,傅玉琴,吉保明.材料化學實驗教學質量提高與創(chuàng)新能力培養(yǎng)初探[J].廣州化工,2014,42(8),212-214.

[2]孫建之.地方院校材料化學實驗的建設與研究[J].實驗教學,2010,33,120-121.