時間：2022-05-16 23:55:31
序論：在您撰寫材料化學教學時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
教學內(nèi)容的調(diào)整優(yōu)化
1結(jié)合地方實際，調(diào)整優(yōu)化課程內(nèi)容《材料化學》涉及的內(nèi)容很繁雜，新材料廣泛用于通訊、交通、能源、生物醫(yī)用以及建筑等各種領域。作為一門選修課，只有36學時，不可能每個章節(jié)都能講得非常細致全面，這就要求老師講授內(nèi)容要精心組織，貫徹少而精，求實效的原則，結(jié)合地方實際的需求來安排教學內(nèi)容。并且，課堂教學的目標不是將所有的知識傳授給學生，而是將學生引入一個新領域。于是，我們根據(jù)教學大綱和教學目標，結(jié)合廣東省尤其是惠州市企業(yè)的實際情況，對《材料化學》的教學內(nèi)容進行了調(diào)整優(yōu)化，對于特種陶瓷材料、光學材料、功能高分子材料以及半導體材料等進行重點講解。例如，惠州市是全國應用LED的試點城市之一，有強大的照明和顯示產(chǎn)業(yè)。我們結(jié)合2008北京奧運會以及上海世博會應用了大量的LED燈作為實例，對LED的原理、優(yōu)點、國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在的問題以及發(fā)展趨勢進行詳細的講解，使學生對LED有了一個初步的認識和了解。
2介紹學科前沿，拓寬學生知識面材料的發(fā)展突飛猛進使教材有一些滯后性，所以老師在闡明經(jīng)典分析理論和方法的同時，要隨時關注相關材料的發(fā)展動態(tài)，及時更新教學內(nèi)容，引入各個領域中材料化學的新進展、新成果。通過在教學中不斷滲透前沿科學，不僅使材料化學教育富有生命力、感染力和時代感，而且也培養(yǎng)了學生的科學素質(zhì)，激發(fā)了學生的學習熱情，同時在介紹前沿科技時，教師表現(xiàn)出的崇尚科學的情感和求真求實的價值觀也會對學生產(chǎn)生深遠的影響。教學的同時，我們也向?qū)W生介紹相關的老師的研究方向、研究成果，讓他們知道一些高新技術(shù)、前沿科學并不是遙不可及，而是就在我們身邊，激發(fā)他們的研究熱情，幫助他們選擇老師做畢業(yè)論文，這對于學生的就業(yè)甚至求學深造、走向科研之路都是有利的。
教學方法和手段的改進
根據(jù)不同的教學內(nèi)容，改革教學方法和手段，是提高教學效果的重要環(huán)節(jié)?！恫牧匣瘜W》涉及的化學基礎知識很多，包括無機化學、有機化學、物理化學、分析化學，甚至包括工程技術(shù)專業(yè)課程化工原理的相關知識。很多學生就不擅于綜合應用化學化工的基礎理論來理解材料科學，反映《材料化學》比較難學。針對這些問題，我們對教學方法和手段主要做了如下的改進：
(1)理論教學上，講清難點，突出重點。在講解材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能與加工工藝關系的時候，結(jié)合實例，把相關的無機化學、有機化學、物理化學、分析化學、化工原理基礎知識提出來，讓學生回憶所學的知識，活學活用，既加深了對基礎知識的理解，又提高了知識的應用能力，明白理論與實踐有時只有一步之遙。在介紹高新技術(shù)和前沿科學的同時，強調(diào)它們所應用的經(jīng)典基礎理論知識，通過點面結(jié)合，讓學生注重在扎實的理論知識上創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
(2)組織好課堂教學。在設計一堂課的時候，根據(jù)講授內(nèi)容，以不同的方法進行教學。例如，講超導材料一章時，我們以3D電影《阿凡達》為例，讓學生討論地球人與納威人為什么而戰(zhàn)，名叫“Unobtanium”的礦石有什么用等等，從而引出超導材料，這樣就大大激發(fā)了學生的學習興趣。講功能高分子材料一章時，先讓學生做幾個生活中常見的功能高分子材料的選擇題，讓他們帶著問題聽講，起到事半功倍的教學效果。在教學過程中，老師不但要授之于魚，而且要授之于漁，因此一般采用設疑或質(zhì)疑的方式，引導學生獨立思考，并分析討論得出正確的結(jié)論，充分發(fā)揮學生學習的主觀能動性，把被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，將他們的求知、就業(yè)、成才聯(lián)系起來[2]。(3)恰當使用多媒體教學。材料化學的發(fā)展，不外乎深化和融合。深化，即是從宏觀的反應動力學到微觀的反應動力學，從平衡態(tài)到非平衡態(tài)，從研究個體發(fā)展到研究相之間聯(lián)系、滲透以及不同層次的整體統(tǒng)一。融合，即是采用多學科滲透、融合來解決各種問題。如果單靠語言和文字描述來講解材料化學，學生難以理解。而多媒體教學具有直觀、形象、生動、信息量大、交互性強、人性化和科學性的特點，對于增加課堂容量，促進教學過程的優(yōu)化和個性化，調(diào)動學生的積極性，提高教學的質(zhì)量和效益起到了巨大的作用。但是多媒體教學容易削弱課堂上老師與學生之間的情感交流。因此課堂上應恰當?shù)剡\用多媒體、掛圖、模型、板書，傳統(tǒng)和現(xiàn)代的教學手段相結(jié)合，創(chuàng)造良好的學習氛圍，幫助學生理解知識，讓學生記憶深刻。
考核方式多種多樣，注重培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)
大學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)是社會發(fā)展的需要，也是高等教育改革的目標[3]。而學生課程成績的考核，既是提高學生綜合素質(zhì)，考查學生掌握知識、運用知識的重要手段，也是檢驗教師教學的一種方法。作為一門重要的專業(yè)課，材料化學要培養(yǎng)大學生實事求是、嚴格要求的科學態(tài)度，培養(yǎng)大學生實現(xiàn)某個目標具有的科學思路、創(chuàng)新精神，應該采取多種多樣的考核方式，激發(fā)學生的學習熱情，提高教師的教學水平。本課程強調(diào)平時成績的重要性，占40%，期末成績占60%。平時成績主要靠以下三個方面進行打分：一是根據(jù)學生的出勤情況；二是根據(jù)課堂表現(xiàn)，例如老師提問，學生參與討論的積極性，發(fā)表自己的見解；或者是讓學生自學、獨立思考，提出自己的問題讓大家參與討論；三是平時布置一些小題目，考查學生課外查閱文獻、主動獲取知識的能力以及自學能力。
緒論是引導學生快速進入材料化學主體內(nèi)容比較關鍵的部分，在緒論這章應該讓學生盡快對材料化學這門課程的一些基本概念、材料化學的主體內(nèi)容范圍及其地位和作用以及一些學習方法，包括思維方式的轉(zhuǎn)化和訓練方面有一些了解，同時由于是雙語教學，不斷滲透英語教學內(nèi)容仍是主體，所以在緒論內(nèi)容設計上，逐步導入英文教材內(nèi)容，用英語表述一些概念，對概念的理解上，采取中英文表述，主要是照顧英文理解較差的學生，同時給學生一個適應的過程。在“以學生為本”的教學理念下，對材料化學緒論內(nèi)容進行設計和實踐，以下是教學實踐中的嘗試和總結(jié)，以其今后更好地進行材料化學課程雙語教學，教學方法上“重視學”，“以學生為本”，提高教學質(zhì)量，實施以培養(yǎng)能力為中心的素質(zhì)教育。
材料概念的導入
1材料的定義有關材料的定義有以下幾種：材料是具有結(jié)構(gòu)、光、磁、電的用途的物質(zhì)(Matterisamaterialwhenthatformofmatterhasstructural,optical,magnetic,orelectricuse)。材料是能為人類社會經(jīng)濟地制造有用器材(或物品)的物質(zhì)(Matterisamaterialwhenthatformofmattercanbemanufacturedintousefulobjectseconomicallyforthehumansociety)[13]。材料是人類用來制作物件，如用具、工具、元器件、設備設施、系統(tǒng)等的物質(zhì)?！掇o?！方o材料下的定義是：經(jīng)過人類勞動所取得的勞動對象稱為原料，而經(jīng)過工業(yè)加工的原料如鋼材、水泥等則稱為材料[14]。這是以往對材料的定義，隨著時代的發(fā)展，材料基本含義沒有太大變化，內(nèi)容上豐富許多。與時俱進，現(xiàn)在采用英文教材的最新定義，是需要學生理解和掌握的。英文教材的定義為：材料可廣泛定義為可用于解決當前或未來社會需要的任何固態(tài)組件和設備(Thetermmaterialmaybebroadlydefinedasanysolid-statecomponentordevicethatmaybeusedtoaddressacurrentorfuturesocietalneed)[15-16]。例如，釘子、木材、涂料等解決我們住房需求的簡單建筑材料(Forinstance,simplebuildingmaterialssuchasnails,wood,coatings,etc.addressourneedofshelter)。
2材料的分類材料分類有很多種，現(xiàn)代材料一般分為金屬(metals)材料，高分子(polymer)材料如塑料、橡膠、纖維等，無機材料如陶瓷(ceramics)、玻璃、水泥、磚瓦等和復合(composites)材料四大類[17]。英文教材將材料分為天然的(natural)和合成的(synthetic)兩大類材料。天然的材料分為無機(inorganic)和有機(organic)材料。無機天然材料包括礦物(minerals)、黏土(clays)、砂(sand)、骨(bone)和牙(teeth)。有機天然材料包括木材(wood)、皮革(leather)、糖(sugars)和蛋白質(zhì)(proteins)。合成的材料包括大塊(bulk)、微米(microscale)、納米(nanoscale)材料。大塊(bulk)材料包括非晶態(tài)(amorphous)和結(jié)晶(crystalline)材料[15-16]，這種材料分類更貼近材料化學的定位。
3復合材料復合材料廣義上是指由兩個或多個物理相(以微觀或宏觀的形式)所組成的固體材料。狹義上是指用高性能玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、晶須、芳香族聚酰胺纖維等增強的塑料，金屬和陶瓷材料等。國際標準化組織把復合材料定義為由兩種以上物理和化學上不同的物質(zhì)組合起來而得到的一種多相固體材料[18-19]。
4新材料與功能材料為適應國民經(jīng)濟、科學技術(shù)與國防建設的發(fā)展，滿足生產(chǎn)力發(fā)展與社會進步的要求新近出現(xiàn)或研發(fā)出來的、或正在發(fā)展中、具有傳統(tǒng)材料無法比擬或更為優(yōu)異的性能之各種新型材料，均稱為新材料。新材料一般具備表征性、先導性、依托性、時間性、優(yōu)能性和新穎性6個特征[14]。材料通常可分為結(jié)構(gòu)材料與功能材料兩大類。結(jié)構(gòu)材料是以強度、剛度、韌性、塑性、耐磨性、硬度等力學性能為其基本特征，用于制造以承受重力或傳遞應力為主要服役方式之結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料。功能材料則是具有特殊物理性能、化學性能或生物學性能等，主要用于制造各種功能元、器件的材料[14,20-21]。1965年，美國貝爾實驗室Morton博士提出功能材料的概念，20世紀70年代日本材料科技界完善確立，20世紀80年代在我國逐漸被人們接受。功能材料的定義，國內(nèi)外尚無統(tǒng)一定論，國內(nèi)比較一致的定義，功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學、磁學、光學、熱學、聲學、力學、化學、生物醫(yī)學功能，特殊的物理學、化學、生物學效應，能完成功能相互轉(zhuǎn)化、并被用于非結(jié)構(gòu)用途的高技術(shù)材料。這些材料在元件、器件、整機或系統(tǒng)中，可實現(xiàn)對信息與能源的感知、采集、計測、傳輸、屏蔽、絕緣、吸收、貯存、記憶、處理、控制發(fā)射和轉(zhuǎn)換等目的[14]。
5納米材料20世紀70年代，日本科學家最早認識到納米性能并引用納米概念。20世紀80年代中期，人們正式把這種材料命名為納米材料。納米材料是指物質(zhì)的粒徑至少有一維在1~100nm之間，具有特殊物理化學性質(zhì)的材料[22-27]。組成納米材料的基本單元在維數(shù)上可分為三類：(1)零維。指在空間三維尺寸均在納米尺度內(nèi)。如原子簇等。(2)一維。指在空間有兩維處于納米尺度。如納米絲、納米棒、納米管等。(3)二維。指在三維空間中有一維處于納米尺度。如超薄膜、多層膜等[24]。在實際應用中，以一個材料的10%質(zhì)量分數(shù)作為閾值來確定其是否為納米材料，作為化妝品納米材料的判斷指標[28]。材料及其分類的介紹，主要側(cè)重英文教材的定義，讓學生記住其英文表達，同時強調(diào)材料的應用及最新材料介紹。
材料科學與材料工程的界定
材料科學是研究材料結(jié)構(gòu)與性能間的關系，而材料工程是在這些結(jié)構(gòu)與性能間的關系基礎上，對材料結(jié)構(gòu)進行設計和工程化以生產(chǎn)預期性質(zhì)的系列產(chǎn)品(Thedisciplineofmaterialsscienceinvolvesinvestigatingtherelationshipsthatexistbetweenthestructuresandpropertiesofmaterials.Incontrast,materialsengineeringis,onthebasisofthesestructure-propertycorrelations,designingorengineeringthestructureofamaterialtoproduceapredeterminedsetofproperties)[29]。
材料化學的定義
廣義上材料化學學科的定義致力于研究組成材料的原子、離子或分子排列之間的相互關系和它的整體宏觀結(jié)構(gòu)/物理性質(zhì)(Thebroadlydefineddisciplineofmaterialschemistryisfocusedonunderstandingtherelationshipsbetweenthearrangementofatoms,ions,ormoleculescomprisingamaterial,anditsoverallbulkstructural/physicalproperties)。依據(jù)這個定義，普通學科如高分子、固體和表面化學都包括在材料化學的研究范圍內(nèi)(Bythisdesignation,commondisciplinessuchaspolymer,solid-state,andsurfacechemistrywouldallbeplacedwithinthescopeofmaterialschemistry)。這個廣泛的領域是由研究現(xiàn)有材料的結(jié)構(gòu)/性質(zhì)，新材料的合成和表征以及利用先進的計算法來預測未知材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)組成的(Thisbroadfieldconsistsofstudyingthestructures/propertiesofexistingmaterials,synthesizingandcharacterizingnewmaterials,andusingadvancedcomputationaltechniquestopredictstructuresandpropertiesofmaterialsthathavenotyetbeenrealized)[15-16]。#p#分頁標題#e#
基于中國計量學院材料化學專業(yè)的教育實踐，在分析目前及今后本專業(yè)的社會需求和用人單位對材料類專業(yè)學生素質(zhì)、能力等人才規(guī)格要求的基礎上，對照政府和社會加快教學改革、提高高等教育質(zhì)量的迫切希望，我們充分認識到實踐和創(chuàng)新是專業(yè)人才培養(yǎng)的核心，決定共同搭建分院專業(yè)培養(yǎng)學習能力的課程教學與培養(yǎng)實踐能力的生產(chǎn)實驗(校內(nèi)綜合性實驗、自主創(chuàng)新型實驗、模擬實驗及校外實習等)兩大平臺，作為學生能力培養(yǎng)的有效載體。通過這兩個平臺的搭建，把材料專業(yè)學生培養(yǎng)為適應社會發(fā)展的應用型人才，提升學生的學習能力、適應能力、知識應用能力和專業(yè)發(fā)展能力。
2教學平臺建設及管理體制
自主學習是新課程改革大力倡導的重要學習方式。學院以“厚基礎、寬口徑、重能力”的指導思想，遵循認知規(guī)律，遵照由提高動手能力到培養(yǎng)創(chuàng)新思維的宗旨，對原有教學課程體系進行了改革。除課堂正常教學外，搭建專業(yè)教學課程平臺，實現(xiàn)教學課程資源網(wǎng)絡化，促進學生獨立自主學習習慣的養(yǎng)成和能力的提高。通過BB平臺的課程建設，實現(xiàn)專業(yè)教學課程資源網(wǎng)絡化?，F(xiàn)在中國計量學院材料科學與工程學院推出了多門重點建設課程，例如《應用電化學》《材料表面處理》等，教師在充分掌握學生學習情況的基礎上，針對大多數(shù)同學，課上按教學大綱講授基本要求范圍內(nèi)的內(nèi)容；對于能夠進行更深度學習、對課程某方面需要進行知識面擴展的學生，在網(wǎng)絡教學平臺上呈現(xiàn)更多的學習資料、相關文獻、實驗視頻、應用軟件、學習網(wǎng)站等，方便他們自主學習、加深知識理解；最終針對學生個體差異，實現(xiàn)分層次教學，促進學生學習能力提高及知識的鞏固。教學網(wǎng)絡平臺的所有課程，將對本專業(yè)所有學生公開，方便他們對教學資源的獲取及問題反饋。
3實驗平臺建設及優(yōu)化
大學本科教育中，實踐科研反哺理論教學是重要研究課題之一。學生只有通過充分的實驗及實踐，才能更有效率地促進理論知識學習，提高教學改革效果。目前，主要在以下方面進行了實驗平臺的搭建及完善。
3.1實驗內(nèi)容的改革
首先，改變傳統(tǒng)專業(yè)實驗課程設置依附于理論課體系的橫向模式，超越單門課程的范圍，建立實驗課程之間的系統(tǒng)聯(lián)系，在原有實驗課程的基礎上設立相對獨立的縱向聯(lián)系的課程，形成縱橫交叉的網(wǎng)狀專業(yè)實驗課課程體系，實現(xiàn)專業(yè)實驗課程之間的縱向聯(lián)系和貫通。其次，改變實驗教學由單一課程和學生班級為單位的組織形式，形成交叉型的教學指導團隊和興趣型的學生學習團隊。最后，根據(jù)實驗教學內(nèi)容，重新確定了基礎實驗、設計性實驗、綜合性實驗、設計研究型實驗4個層次結(jié)構(gòu)。重點開發(fā)了幾個培養(yǎng)學生綜合設計能力和創(chuàng)新能力的實驗，以及培養(yǎng)學生綜合應用現(xiàn)論和方法的實驗。在實驗教學內(nèi)容改革中，減少了驗證性、分析性實驗項目，增加了設計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗項目。
3.2依據(jù)功能實驗室條件，實現(xiàn)資源共享
高?？蒲衅脚_往往擁有大量貴重實驗設備，根據(jù)儀器屬性，可巧妙設計實驗教學內(nèi)容，綜合利用儀器，充分發(fā)揮儀器能效。部分科研設備課充當實驗教學過程的資源。學生通過學會儀器操作，能掌握儀器基本原理和簡單維護知識，進而提高學生動手能力，為以后從事相關專業(yè)工作打下堅實的基礎。大部分從事教學科研的老師，課余時都有自己的研究課題。對于學生感興趣的實驗，學生可以積極參與教師的科研，甚至儀器設備熟練操作后，獨立自主完成其中的一個實驗環(huán)節(jié)，培養(yǎng)其科研的縝密思維及細致耐心、精確的實驗操作能力等。目前，不少大三及大四的學生在指導教師的幫助下，承擔了省級、校級、院級等科研項目，在綜合利用實驗室資源的條件下，獲得了有效的實驗成果，并在SCI收錄的國際雜志及國內(nèi)核心雜志發(fā)表數(shù)篇論文。
3.3實驗管理網(wǎng)絡實時化
實驗管理過程中，可通過網(wǎng)絡平臺管理，實現(xiàn)學生與教師的實驗前、后的部分互動。對于學生來說，可在網(wǎng)上自主選擇時段并預約感興趣的實驗項目，通過實驗網(wǎng)絡平成預習、學習、復習、提問等各項學習任務；對于教師而言，可以對實驗教學的全過程實時監(jiān)控，實現(xiàn)諸如學生網(wǎng)上分組、網(wǎng)上考勤、數(shù)據(jù)整理及分析、網(wǎng)上答疑等功能，從而使學生實驗在老師的指導下有效開展。
3.4建設產(chǎn)學研基地，促進學生社會實踐綜合能力培養(yǎng)
中國計量學院材料科學與工程學院材料化學專業(yè)，主要以高性能磁功能材料與器件、先進炭材料、材料表面處理技術(shù)、化學電源等為研究對象，解決企業(yè)技術(shù)難題及生產(chǎn)中存在的各種關鍵性難題，滿足區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需求，達到科研為地方經(jīng)濟服務的目的。我院與企業(yè)共建校內(nèi)產(chǎn)學研平臺3個、校外產(chǎn)學研基地21個，建立了材料類基礎實驗教學、專業(yè)實驗教學、工程技術(shù)實踐教學以及課外創(chuàng)新實驗教學等課外實踐教學平臺。近期我院又與紹興康健精密不銹鋼有限公司全面開展產(chǎn)學研合作，共建“中國計量學院——紹興康健精密不銹鋼有限公司磁性材料研發(fā)中心”，在技術(shù)攻關、產(chǎn)品研發(fā)、平臺搭建、獎學金資助等全方位的合作，支持和激勵大學生開展科學研究和創(chuàng)新實踐。在生產(chǎn)科研基地，要加強專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的組織和團隊指導，讓學生參與到協(xié)作單位實際的工程項目中，在教師和工程技術(shù)人員的指導下承擔實際工程項目的設計和管理，讓學生接觸技術(shù)的核心，使學生通過實戰(zhàn)鍛煉掌握工藝創(chuàng)新技能。
4結(jié)語
1.1案例來源及積累
案例主要來源于媒體報道或經(jīng)典案例。如生活中常見的“502膠水”、“礦泉水瓶”、“化妝品瓶”、“塑料手套”、“雨靴”、“衣服”、“汽車輪胎”、“尼龍繩”以及“石墨烯智能服飾”等，最近的新聞報道“2014年80歲老太換全髖關節(jié)次日下地”，小孩的卡通玩具“光敏印章”，“農(nóng)用聚乙烯薄膜”、“工業(yè)上泡沫塑料的發(fā)泡劑”工業(yè)生產(chǎn)原料等。日常注意收集積累，并根據(jù)案例所產(chǎn)生問題、解決途徑進行歸類，建立案例庫，進一步有助于理解書本知識。
1.2案例選擇
案例引入為教學服務，選擇適當?shù)陌咐ＷC教學活動的順利進行是前提。適當?shù)陌咐饶苋诤蠈W生所學課程的理論基礎，又能結(jié)合實驗室條件以及學生的實際情況。綜合以上考慮因素，對于功能高分子材料教學，選用“2014年80歲老太換全髖關節(jié)次日下地”作為教學案例，該案例內(nèi)容包括了功能高分子材料的理解以及如何在生活中應用進行擴展等內(nèi)容。人們對“關節(jié)置換”這個詞已不再陌生，但是它的原材料是什么?大家可能還是很陌生。它是指用生物相容性和機械性能良好的金屬或復合材料制成的一種類似人體骨關節(jié)的假體，通過手術(shù)將其植入體內(nèi)，替代病變的關節(jié)，清除疼痛，恢復關節(jié)的活動與原有的功能，而這種生物相容的材料就是咱們的高分子材料超分子量聚乙烯。這樣進行案例引入，大家對于目前簡單應用的高分子材料有了更深入的認識。案例選擇應遵循難易適中、可操作性強等特點，照顧成績下游學生的同時，給上游學生預留挑戰(zhàn)空間，激發(fā)學生解決問題的強烈愿望。
1.3案例深入和小組討論
案例引入為實現(xiàn)教學目標而設計的，學生以理解知識問題為目標，圍繞知識問題進行思考、討論，進而理解知識要點。如果這堂功能高分子課程只進行到這里，學生只是知道了一個熟悉的陌生人。我們下面還要對這個高分子材料超分子量聚乙烯進行討論。大家對聚乙烯比較熟悉，聚乙烯(PE)是五大合成樹脂之一，是我國合成樹脂中產(chǎn)能最大、進口量最多的品種。以“聚乙烯的應用”為例，在方案設計前指導老師提出以下問題:“在日常生活中那些是聚乙烯的產(chǎn)品?”該問題引起了學生很大的興趣和關注，為回答以上問題，學生自主進行了查閱?？梢粤私馑梢詰迷?ldquo;保鮮膜、背心式塑料袋、塑料食品袋、奶瓶、提桶、水壺等”。緊接著又提出“聚乙烯的分類?它們的區(qū)別是什么?合成方法和用途是什么?”，該問題引導學生進一步擴展知識要點，聚乙烯主要分為線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大類，而案例里提到的是超高分子量聚乙烯，學生要如何回答這幾種聚乙烯材料的區(qū)別是什么，可以引入小組討論的方式，分成四個小組，每個小組負責一種材料，從它的物理性質(zhì)、特性、合成方法及用途上進行材料整理，在課堂上用PPT講解，最終由教師進行點評，通過方案設計中的討論，每個小組經(jīng)過歸納整理把這種材料的性能基本完成全掌握了，同時也培養(yǎng)學生的動手能力及團隊合作精神。事實證明，案例型教學法在激發(fā)學生的探索欲和提高學生學習興趣方面起到了積極的作用，在解決問題的過程中逐步形成分析素養(yǎng)。
1.4案例擴展
將科研項目引入具體的課程教學中去是利用其進行智能型人才培養(yǎng)的新途徑，也是將書本知識擴展到實際應用的一種途徑。以上案例用到的是超高分子量聚乙烯作為人工關節(jié)軟骨(關節(jié)臼)材料，然而，臨床實踐顯示，人造關節(jié)有效工作年限為10～15年。長期使用過程中產(chǎn)生的聚乙烯磨屑會引起骨骼發(fā)炎，發(fā)生無菌性松動和假體脫落等問題，從而需要更換新的人造關節(jié)。再次更換人工關節(jié)的手術(shù)費用和失敗率比首次更換高很多，導致經(jīng)濟損失和對患者身體的傷害。因此必須要增強醫(yī)用超高分子量聚乙烯的耐磨性能，這樣就在該課程的教學過程中引入科研項目，激發(fā)學生的學習興趣，鍛煉其查閱文獻資料的能力，積極引導其參與到科研活動中去。通過學生資料查閱，采用納米粒子增強復合材料技術(shù)，合成氧化石墨烯基超高分子量聚乙烯(UHMWPE)復合材料，充分利用新型二維納米材料石墨烯的高強度、高模量、高硬度和低摩擦系數(shù)的突出特點，提高了石墨烯/UHMWPE復合材料摩擦磨損性能。在這里學生又查到一個新的概念—石墨烯，它是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;而電阻率只約1Ω•m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。石墨烯具有非同尋常的導電性能，超出鋼鐵數(shù)十倍的強度和極好的透光性，它的出現(xiàn)有望在現(xiàn)代電子科技領域引發(fā)一輪革命。燃料電池是將燃料具有的化學能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置。與其他電池相比，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、無環(huán)境污染等優(yōu)點。“質(zhì)子傳導薄膜”是燃料電池技術(shù)的核心部分，汽車中的燃料電池使用氧和氫作為燃料，轉(zhuǎn)變輸入的化學能量成為電流?，F(xiàn)有的質(zhì)子薄膜上常存在燃料泄漏，降低了電池有效性，但質(zhì)子可以較為容易地“穿越”石墨烯等二維材料，而其他物質(zhì)則很難穿越，那么我們研發(fā)石墨烯碳紙?zhí)胤N紙用作質(zhì)子薄膜，既可以解決燃料滲透的問題，增加電池的有效性，還可以降低燃料電池的成本。而特種紙在日常生活中應用十分廣泛，比如棉紙、宣紙、無塵紙、鈔票紙、噴墨紙、熱敏紙、過濾紙、茶袋紙、鋁箔紙、拷貝紙、美術(shù)紙、復寫紙、無碳復寫紙、防霉紙、靜電防止紙、導電紙、半導電紙、電池分離紙、電氣絕緣紙、耐熱紙、汽車用濾紙、空調(diào)濾紙、脫臭濾紙、醫(yī)療衛(wèi)生用紙、藥包紙、無菌紙、醫(yī)療膠布基材、手術(shù)衣等等。這樣的學習過程最終實現(xiàn)讓學生根據(jù)自身興趣自主的尋找課題，參與到科研項目中，積極參與競賽，培養(yǎng)他們將來在工作學習中“發(fā)現(xiàn)問題—方案設計—方案實施—結(jié)果討論—問題擴展”的能力。
2培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，樹立綠色理念
開設課題開放性實驗，培養(yǎng)學生獨立查閱文獻資料及設計開展實驗的能力，在實驗過程中積極引導、經(jīng)常討論總結(jié)進一步鍛煉學生自主動手能力。增強現(xiàn)有學生實驗室的開放性，組織學生參加各類競賽、培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和創(chuàng)新意識。同時，促進教師實驗室、研究生實驗室及校企聯(lián)合研發(fā)中心的開放，帶領學生去工廠實習，引導學生直接參與科研實驗工作，使學生認識、了解科研，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。此外，結(jié)合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略及未來材料化學工業(yè)以及綠色造紙與特種紙綠色發(fā)展方向，在課堂、實驗、實踐等教學環(huán)節(jié)堅持融入綠色化學內(nèi)容，滲透綠色化學思想，在豐富化工實驗教學內(nèi)容的同時培養(yǎng)學生樹立綠色化工理念，增強綠色化學意識。
3加強卓越工程師的培養(yǎng)
為促進就業(yè)，培養(yǎng)學生的社會技能，增加課堂教學效果，積極組織學生參加材料化學專業(yè)和綠色造紙與特種紙的各項職業(yè)資格、技能考試，通過考證激發(fā)學生的學習興趣，為學生今后就業(yè)和提升工作能力奠定基礎。以“強化工程、工藝、設計和新興特色學科交叉等方面基本理論、知識的培養(yǎng);強化生產(chǎn)、研發(fā)、檢測和管理等方面工作的基本工程能力的培養(yǎng);強化國際化視野、企業(yè)家精神、市場頭腦和創(chuàng)新思維等基本素質(zhì)培養(yǎng)”為特色的強化“三基”人才培養(yǎng)方案，建立一個符合我院卓越工程師課程教學體系，培養(yǎng)滿足地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的優(yōu)秀材料化學以及綠色造紙與特種紙專業(yè)人才，增加學生就業(yè)渠道，提高學生的就業(yè)水平。
4結(jié)論
因材施教,靈活應用多種教學方法在授課環(huán)節(jié)中,我們倡導主體性教育,重視發(fā)揮學生的主觀能動性,改變了以往教學中教師為主導、學生為被動的填鴨式教學模式,采取講授與自學相結(jié)合、講解與討論相結(jié)合的開放互動式教學模式。我們引導學生在新課之前進行預習,課上有針對性的提出問題,這不僅增強了學生自己思考問題、提出問題、分析問題的能力,還有助于增強老師對講授內(nèi)容的把握,促進教學過程中的師生互動,使教與學真正統(tǒng)一起來。此外,我們嘗試在每一章節(jié)結(jié)束后安排幾個學時的課堂討論,啟發(fā)學生進行知識拓展,總結(jié)和整理材料方向的最新研究成果,以PPT的形式進行簡短匯報,這種課堂交流的形式,不僅調(diào)動了學生學習的興趣,活躍了課堂氣氛,更培養(yǎng)了學生查閱收集文獻、整理信息、制作多媒體課件、公開演講等能力。在教學過程中,我們采用現(xiàn)代多媒體教學手段與傳統(tǒng)板書相結(jié)合的教學方式。
多媒體作為一種現(xiàn)代化的新型教育手段,相對于傳統(tǒng)教學方式具有信息量大,交互性強,形象生動等優(yōu)點[3]。例如在講解材料結(jié)構(gòu)時,使用三維立體圖片、FLASH動畫模擬晶體的多種空間點陣結(jié)構(gòu)以及堆積方式,晶體點缺陷與位錯形成的過程,使抽象的微觀世界變得直觀化,學生在接受知識時即可以得到視覺上美的享受,又可以增強他們的空間想象能力,收到非常好的效果。但是多媒體課件的使用一定要把握好一個度,如果僅僅是將板書的所有內(nèi)容復制到課件上,把課堂教學變成學術(shù)報告,隨著頁面的切換,反而很難使學生集中注意力,對某一個問題有整體的認識和思考,所以我們對于一些邏輯性比較強的理論知識,一些復雜的公式推導都會書寫在黑板上進行必要的講解,這樣容易引起學生的重視,使學生緊跟老師的教學思路,達到教學同步,產(chǎn)生良好的教學效果。
重視實驗室建設,保證教學質(zhì)量得益于學校對新專業(yè)的大力支持,學校將材料化學專業(yè)實驗室面積擴大為原來的兩倍,分為材料合成實驗室和材料性能測試實驗室兩部分,并引進了大批先進測試儀器,使材料化學專業(yè)實驗室硬件條件日趨完善。這些基礎設施和先進儀器的更新為培養(yǎng)學生掌握先進的材料合成與制備方法,了解高技術(shù)材料性能的最佳測試技術(shù)起了關鍵性作用,同時也為學院教師與研究生進行科研創(chuàng)造了良好的條件。在實驗室軟件條件建設方面,我們更重視加強師資隊伍建設,提高教師整體素質(zhì)。我校材料化學實驗專業(yè)指導教師共計4人,全部具有博士學位,具備深厚的專業(yè)基礎知識和技能,科研方向涉及功能配合物材料、納米材料以及多相催化等多學科交叉領域,符合材料學科的發(fā)展趨勢。我們嚴格要求實驗教師認真?zhèn)湔n,對每個開設的實驗進行預作,對實驗過程中可能出現(xiàn)的細節(jié)現(xiàn)象做到心中有數(shù),在實驗教學中,盡可能調(diào)動學生的積極性和主動性,采用啟發(fā)式的教學手段引導學生進行自我思考和探索、準備和完成整個實驗過程。這種教學方法不僅能激發(fā)學生的學習熱情和潛能,改變以往實驗過程中的依葫蘆畫瓢的惰性思想,更鞭策教師通過各種途徑不斷提高自身素質(zhì),掌握最佳的授課方法,提高教學質(zhì)量,促進了教師和學生教與學的對立統(tǒng)一。
論文關鍵詞：材料化學專業(yè)實驗，實驗教學，探索
材料化學是一個理工結(jié)合、學科交叉的新興學科，在信息、能源、環(huán)境、航天等前沿科學領域起到越來越重要的作用。目前, 許多高校設置了材料化學專業(yè)實驗, 我們根據(jù)我校辦學經(jīng)驗和實際條件,并結(jié)合蘇州經(jīng)濟社會發(fā)展對人才的需求，建立了與之相適應的培養(yǎng)目標及專業(yè)實驗內(nèi)容。為了讓學生了解先進的材料合成與制備方法，掌握高技術(shù)材料性能的最佳測試技術(shù)，具體設置了材料合成與加工和材料性能測試相結(jié)合的專業(yè)實驗教學大綱[1-2]。本文結(jié)合我們的教學實踐過程，談一下材料化學專業(yè)實驗教學過程中的一些做法和體會。
重視實驗室建設，保證教學質(zhì)量。實驗室建設主要包括兩個方面，硬件條件和軟件條件。具體的說，硬件條件包括實驗室基礎設施建設，實驗儀器和大型設備的購置等等；軟件條件包括實驗教學大綱制定優(yōu)化，教師隊伍思想道德素質(zhì)，教育教學能力等方面的建設。具備優(yōu)良的實驗室硬件條件和優(yōu)秀的教師隊伍是保證教學質(zhì)量的必要條件。
1．實驗室硬件條件建設
必要的基礎設施和優(yōu)良的實驗條件，是順利開展實驗課程，保障實驗室安全的先決條件。我校材料化學專業(yè)的實驗室面積達到500 m2，實驗室分為材料合成實驗室和材料性能測試實驗室兩部分，主要承擔了材料化學專業(yè)的專業(yè)實驗和本科畢業(yè)論文等教學任務。
隨著現(xiàn)代化儀器技術(shù)的高速發(fā)展化學論文，培養(yǎng)掌握現(xiàn)代化測試技術(shù)的人才是社會發(fā)展的迫切需要。為此，我?；ù罅庖M了一大批與材料化學專業(yè)有關的先進測試儀器，并為材料化學專業(yè)開設了現(xiàn)代分析與測試實驗課程，主要目的是引導學生全面熟悉和系統(tǒng)掌握測試材料的常規(guī)科研方法，包括紅外光譜、紫外分光光度計、熒光分光光度計、熱分析儀、比表面儀、納米粒度儀、電化學分析儀等儀器多種測試方法的介紹和使用，這些儀器偏向于基礎化學性質(zhì)研究，它有助于學生掌握材料的各項微觀性能。
同時，我們還開設了用于研究材料電學、硬度、力學等性質(zhì)測試的實驗。實驗儀器包含了納米Zeta電位測試儀、體積電阻測試儀、簡支梁試驗機、布氏硬度計、電熱平板硫化機、單螺桿擠出機、桌型老化試驗機、氧指數(shù)儀等大型儀器。學生在學校里熟悉了這些儀器的操作和使用以后，我們還會積極聯(lián)系一些相關的單位，引導學生到企業(yè)進行相關的實習操作，使學生能夠?qū)W到的理論知識和具體實際相結(jié)合。
2．實驗室軟件條件建設
軟件條件建設的主要摘要對教學內(nèi)容深入了解，合理組織編排，采用合適的教育教學手段，與同學多做交流，不斷總結(jié)教學過程中發(fā)現(xiàn)的優(yōu)缺點，找到最佳的傳授知識手段。
2.1 緊跟專業(yè)方向特色，制定實驗教學大綱
材料化學專業(yè)實驗從大三開始開設，此時學生以及通過前兩年的基礎實驗課程的學習掌握了實驗的基本操作技術(shù)，更容易接受一些較為專業(yè)，相對復雜的實驗項目，同時也要緊跟材料化學專業(yè)的專業(yè)方向特色，這就成了我們在制定實驗教學大綱時的宗旨。
我校的材料化學的專業(yè)實驗分為高分子與無機兩個方向論文格式。我們根據(jù)理論課與實驗課相銜接的原則，通過開設一些與高分子物理，高分子化學，無機功能材料等課程相關的典型高分子和無機材料合成實驗、性能表征及加工修飾實驗，加大對學生動手能力的培養(yǎng)力度，使他們對高分子材料研究領域有更深一步的體會，對高分子材料制備工藝、組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關系及其規(guī)律有更加明確和深刻的認識。
2.2 精心選擇實驗，合理編排順序
我校根據(jù)材料化學的專業(yè)背景和培養(yǎng)目標，對材料化學高分子方向的實驗總共安排8個實驗，其中6個為必修實驗，2個選修實驗從教學大綱中的14個實驗中根據(jù)實驗需要選取。8個實驗中有材料的合成實驗，也有材料性能加工測試實驗化學論文，安排實驗順序時我們依據(jù)連貫性的原則，盡量使兩個甚至三個實驗能夠串聯(lián)起來，形成一條鏈，例如，我們通過“聚乙烯醇縮甲醛(PVF)膠黏劑的制備及性能測定”這個綜合性實驗，學生可以掌握聚乙烯醇與甲醛在酸性條件下發(fā)生縮合反應的基本原理，以及縮合反應的具體實驗技術(shù)，最后收集到的產(chǎn)物我們可以作為下一個實驗“GPC法測定聚合物分子量及分子量分布”的一個輔助測試原材料，學生可以進一步了解凝膠滲透色譜的基本原理，掌握GPC法測定聚合物分子量及分子量分布的實驗技術(shù)及數(shù)據(jù)處理。這樣的實驗安排有利于將各自獨立的單個實驗有效的串聯(lián)起來，增加實驗的綜合性，更加有利于學生以后從事科學研究思路的培養(yǎng)，提高學生分析、解決問題的能力。
2.3嚴格考核制度，提高學習效果
只有嚴格要求學生，規(guī)范考核制度，才能有效的提高學生的學習效果和學習積極性。我們的教學與考核方式采取實驗預習報告、實驗操作技能和實驗報告綜合評價的辦法，即實驗前，試驗中，試驗后這樣一個辦法。實驗總成績采用百分制記分，預習報告占總成績的30 %，實驗操作技能考核占總成績的30 %，實驗報告占總成績的40 %。只有嚴格要求學生寫實驗預習報告，他們才會去查閱本實驗相關的文獻資料，對實驗機理、實驗步驟有相當程度的熟悉和了解，尤其對于一些設計性實驗，會對實驗的設計方案有更多更好的想法與思路，同時也增加了學生做實驗的樂趣性。在實驗的進行過程中，老師對實驗的過程進行指導和監(jiān)督，對學生提問，考核學生對實驗的認識與理解程度，并予以打分。最后，實驗報告綜合反映了學生對實驗的理解，數(shù)據(jù)處理等的完成情況化學論文，也是評價學生學習效果的一個重要因素。
2.4 加強師資隊伍建設，提高教師素質(zhì)
具備一只優(yōu)秀的教師隊伍是保障本科教學質(zhì)量的基礎和前提。我校材料化學專業(yè)實驗指導教師和實驗專職教師共計5人，其中教授2人，博士3人，碩士2人，已經(jīng)形成了一支年齡、學歷結(jié)構(gòu)較為合理的實驗教學隊伍。實驗專職教師實行坐班制，負責實驗室相關儀器的日常管理和養(yǎng)護工作，根據(jù)實驗教學大綱安排實驗教學進程表。我們嚴格要求實驗教師認真?zhèn)湔n，每個實驗項目開始前都要做預實驗，對實驗中可能出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和各種注意點都記錄下來，對于一些實際的樣品，測出準確的數(shù)據(jù)，做到心中有數(shù)。實驗教師在實驗指導過程中要充分調(diào)動學生的積極性,激發(fā)學生的潛能。激發(fā)學生的潛能可以有很多方法,比如說改進實驗方法,改變原料配比,改變模具形狀,改變測量方式等等,都是很好的嘗試[3]。教師的業(yè)務水平直接影響到實際的教學效果，所以教師在平時的教學過程中要注重積累，努力提高自身各方面素質(zhì)。
3. 結(jié)語
通過材料化學專業(yè)實驗的教學實踐與探索，我們認識到只有努力加強實驗室各方面條件的建設，在教學過程中不斷培養(yǎng)學生的興趣和分析、解決問題的能力，挖掘?qū)W生潛能，使學生的綜合素質(zhì)得到提高，從而發(fā)揮最佳的教學效果。
參考文獻
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[2]陳桂華,閆瑞強.材料化學專業(yè)實驗教學研究.洛陽師范學院學報[J], 2009, 28(2): 150-151
[3]付一政,李迎春,劉亞清等.高分子材料與工程綜合實驗教學探索與實踐[J ]. 太原科技, 2008 , (3) : 90-91
一、無機材料化學的學科特色
材料是人類文明的物質(zhì)基礎和先導,是直接推動社會發(fā)展的動力?；诓牧蠈ι鐣l(fā)展的作用,人們將信息、能源和材料并列為現(xiàn)代文明和生活的三大支柱。在三大支柱中,材料又是能源和信息的基礎。新材料既是當代高新技術(shù)的重要組成部分,又是發(fā)展高新技術(shù)的重要支柱和突破口。伴隨著信息時代的來臨和材料設計、制備及加工的信息化處理,世界各國都將目光轉(zhuǎn)向具有“高、精、細”特征的新材料萬面,我國也將新材料作為重點發(fā)展的行業(yè)之一。鑒于此,國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展綱要(2006年-2020年)將新材料技術(shù)列為前沿技術(shù),提出新材料技術(shù)將向材料的結(jié)構(gòu)功能復合化、功能材料智能化、材料與器件集成化、制備和使用過程綠色化發(fā)展;要突破現(xiàn)代材料設計、評價、表征與先進制備加工技術(shù),在納米科學研究的基礎上發(fā)展納米材料與器件,開發(fā)超導材料、智能材料、能源材料等特種功能材料,開發(fā)超級結(jié)構(gòu)材料、新一代光電信息材料等新材料。這一切都預示著材料科學正經(jīng)歷著一次重大的變革。因此,加強材料科學領域創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是時代的要求。
無機材料化學是材料化學家從材料科學、材料工藝和技術(shù)的角度出發(fā),把固體物理、固體化學相關理論和工程方面有關無機材料研究的化學內(nèi)容集中起來,加以分析、綜合和提高而形成的一門獨立學科。[2]無機材料化學研究的范圍非常廣泛,包括材料相關的基本概念和理論、制備原理、結(jié)構(gòu)表征、重要的材料類型及其相關性能等多方面的內(nèi)容,涉及了固體物理、固體化學、材料科學等學科的相關理論,是一門典型的交叉性學科。進入20世紀90年代以來,材料科學技術(shù)的發(fā)展異常迅猛,材料科學與生命科學、信息科學、環(huán)境科學等共同構(gòu)成了當代科學技術(shù)的前沿。展望21世紀,材料科學技術(shù)研究開發(fā)的前沿有微電子材料、新型光電子材料、稀土功能材料、先進陶瓷材料、高溫超導材料、納米材料等,[3]這些都屬于無機材料化學的研究范疇。因此,無機材料化學又是一門具有前沿性的學科?；趯W科背景和課程特點,我們在大連理工大學教改項目的支持下,以提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力為主線,以建設精品課程為目標,進行了一系列教學改革和研究。
二、教學內(nèi)容的選取
高等學校教學中教材內(nèi)容的陳舊是影響創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的突出問題,也是高校課程改革的重點。目前,高校教材內(nèi)容不能適應現(xiàn)代化人才培養(yǎng)的需要,內(nèi)容的先進性方面不能適應科學技術(shù)飛速發(fā)展的要求,不能適應知識經(jīng)濟時代創(chuàng)造型人才培養(yǎng)的要求。[4]特別是面對具有前沿性特點的材料化學,教材的內(nèi)容相比速增長和更新的新材料來說,嚴重滯后。而要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,掌握最新的科研成果對于激發(fā)學生的創(chuàng)新思維非常重要。[5]向?qū)W生講授科學前沿知識可以激發(fā)學生們的求知欲,為他們提供一個創(chuàng)新的空間,使學生能夠近距離地感受創(chuàng)新的價值和創(chuàng)新帶來的激情。因此,挑選合適的教材是非常重要的。我們挑選了北京大學林建華、荊西平編寫的《無機材料化學》。該書將無機材料化學中重要的基礎問題做了全面的討論,這本教材最大的特點在于它介紹了無機材料化學領域的最新進展,并附有近期發(fā)表在國際主流期刊上的相關文獻,整本教材體現(xiàn)著材料科學、化學和物理等學科交叉與滲透的特點。如果學生對教材中的某些前沿內(nèi)容感興趣,可以在教材中找到相應的參考文獻,在圖書館下載后仔細閱讀。
課堂上僅傳授知識是遠遠不夠的,教學內(nèi)容還要有一定的探索性,能讓學生有一定的思考空間。教學中,我們發(fā)現(xiàn)學生對來自科研一線的事例非常感興趣。因此在課堂上,我們以自身科研成果豐富教學內(nèi)容,結(jié)合自身科研經(jīng)歷令課堂生動有趣,深化了教學效果。我們經(jīng)常把自己在科研工作中的體會、最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容,設計一些開放式的問題與學生探討,自覺地把創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融入課堂教學之中。我們還結(jié)合相關的教學內(nèi)容,穿插講解一些科學方法論的知識,培養(yǎng)學生的科學精神。例如,在講到固溶體合金的形成規(guī)律時,我們向?qū)W生講述了現(xiàn)代物理冶金學重要創(chuàng)始人William Hume Rothery在聽力完全喪失、健康狀況非常不佳的情況下,憑借堅強的毅力和非凡的生活熱情,在異常簡陋的工作條件下,開創(chuàng)性地提出了著名的Hume Rothery準則。這位杰出的科學家一生始終以樂觀向上的生活態(tài)度,堅持不懈地勤奮工作著。學生們紛紛為Hume Rothery的人格魅力而傾倒,希望自己也能投身科學,在某一領域取得杰出成就。我們經(jīng)常把本學科碰到的難題以及學科前沿的問題向?qū)W生進行適當?shù)慕榻B,激發(fā)學生的民族自豪感,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和探究精神。例如,在講到第八章電介質(zhì)材料時,我們將著名納米科學家王中林發(fā)表在《科學》上的氧化鋅“納米發(fā)電機”一文介紹給學生。在講到第九章超導材料時,我們向?qū)W生們介紹了我國在超導材料的研制上一直處于國際領先水平,特別是2008年我國在高溫超導研究上取得重大突破,發(fā)現(xiàn)了一類新的高溫超導材料———鐵基超導材料,在全球范圍內(nèi)掀起了超導材料研究的新熱潮,并介紹了鐵基超導材料的結(jié)構(gòu)和性能。在講到第十二章發(fā)光材料時,我們向?qū)W生介紹了大連路明集團開發(fā)的“水立方幔態(tài)LED”在研發(fā)、制造、安裝中創(chuàng)造的7項“世界第一”。這些事例大大激發(fā)了學生學習相關章節(jié)內(nèi)容的興趣,同時也培養(yǎng)了學生的民族自豪感和投身科學的信心與決心。實踐表明,將科研引入教學過程,有力地促進了學生對知識的掌握和能力的提高,促使學生形成了正確的科學精神和科學態(tài)度,大大提高了教學的實際效果。
三、教學方法的改革
教學手段和方法是提高教育質(zhì)量非常重要的一個方面。傳統(tǒng)的教學方法以教師為主導,以傳授知識為目的,往往采取灌輸式教學方法,在很大程度上忽略了學生的主體地位和創(chuàng)造性,學生被動地接受知識,學習積極性不高,教學效果不理想。要改變過去那種單純傳授專業(yè)知識的教學方法,把培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識作為教學工作的重點,我們必須對原有教學方法進行改革,采取多樣化的教學手段激發(fā)學生的學習興趣。
本課程的特點是知識點多而且分散,學生容易只見樹木、不見森林。為此,我們理出了一條課程主線,向?qū)W生清晰地展示各章節(jié)的作用以及章節(jié)之間的聯(lián)系(如圖1)。我們力爭做到講課內(nèi)容少而精,重點突出,主次分明,出現(xiàn)在不同章節(jié)但內(nèi)容相關的部分放在一起講解。例如,與Fermi面附近的能態(tài)密度相關的性質(zhì)有金屬材料的電子熱容和Pauli順磁性(第四章)、金屬材料的電導率(第九章)、超導材料的臨界溫度(第九章)等,將這些知識點放在一起進行對比和總結(jié),學生對Fermi能級的概念就會有非常清晰和深刻的認識。課程教學的重點在于使學生掌握該學科的思維方式和研究方法,給學生留有思考的足夠空間,能從多角度理解基本原理。古人云“授人以魚不如授人以漁”,這里強調(diào)的就是教授學生學習方法的重要性。[6]材料的組成和結(jié)構(gòu)決定了其物理性質(zhì),這是材料化學的核心和基礎。將鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)(第三章)和其鐵電性質(zhì)(第八章)結(jié)合起來講解,學生不僅對該類材料的結(jié)構(gòu)和特殊的物理性質(zhì)有了深刻的認識,更深化了對結(jié)構(gòu)-性能關系的理解,掌握了該課程的學習方法。
在實踐中,我們采取了傳統(tǒng)教學與多媒體教學結(jié)合、自主學習與協(xié)作學習結(jié)合,基于問題學習、基于案例學習、研究型學習等多種形式的教學策略,提高了學生學習和思考問題的效率。實踐表明,適度使用多媒體教學,將材料實際應用的照片、材料加工制作過程的視頻等圖片影視資料生動地展示給學生,能為教學過程提供豐富的感性材料,豐富課堂教學內(nèi)容。鑒于新材料的發(fā)展日新月異,每天新概念、新構(gòu)想、新方法都在不斷涌現(xiàn),我們在課堂上及時地將與課程內(nèi)容相關的最新文獻介紹給學生,課堂教學結(jié)束前提出下次課程內(nèi)容的前沿課題,讓學生在課前完成對這一前沿課題的研究報告。這樣一方面可以使這些學有余力的學生接觸到材料化學領域的最新研究進展,培養(yǎng)他們對教材內(nèi)容的興趣并找到自己的科研興趣,另一方面可以讓學生看到自己知識結(jié)構(gòu)的不足,在學習中自覺地去完善自己。與此同時,這也鍛煉了他們查閱文獻和英文閱讀的能力,為將來進行專業(yè)科學研究奠定了一定的基礎。通過一個學期的嘗試,我們感到教學效果非常好,學生經(jīng)常在下課后圍著教師交流,提出各種材料學領域的前沿問題與教師探討。有幾個表現(xiàn)突出的學生已經(jīng)進入到某些課題組,開展創(chuàng)新實驗了。另外,在課堂上,我們結(jié)合自己的科研實踐,提出開放式的與課程內(nèi)容相關的問題,讓學生思考和回答。我們鼓勵學生提出不同的見解,這樣就增加了師生互動,活躍了課堂氣氛,提高了學生的學習興趣。我們將本課程教學方法作一總結(jié)列于表1中。
四、實驗教學方案設計
