《材料化學》課程教學模式的探討與思考

占丹　肖作安　王艷玲

摘要：材料化學是一門新興的交叉學科，是化學化工類專業的一門非常重要的專業課。本文針對目前《材料化學》課程教學中存在的問題，結合該課程的培養目標和課程特點，從教學內容、教學方法和手段、考核方式等方面進行了探索實踐，并進行了總結和提出思考。

關鍵詞：材料化學；課程；教學；探討

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）12-0130-02

目前很多高等學校的化學化工類專業開設了《材料化學》這門課程，并且是作為專業基礎課程和主干課程。課程的開設有利于化學類專業學生掌握新材料發展的主要方向，可為學生畢業后從事新材料的研究與開發工作奠定基礎，并為提高大學生的綜合素質，實現應用型人才培養提供必要的條件。高新材料技術是國家重點發展的技術領域之一，其發展為材料化學的發展提出了更大的挑戰和難得的機遇，也對高校材料化學的教學提出了更高的要求。如何提高《材料化學》課程的教學質量，培養具有高競爭能力和創新精神的復合型高素質專業人才顯得尤為重要。

基于此，本文結合本校化學化工類專業的實際情況，從《材料化學》課程的培養目標出發，針對《材料化學》課程教學中目前存在的問題，通過對課程結構、教學內容、教學方法和手段、考核方式等方面進行探討和實踐，提出行之有效、切實可行的教學建議和思考。

一、《材料化學》課程存在的主要問題

1.教材的選擇。材料化學是一門新興的學科，這就決定了它不可能像無機化學、有機化學等基礎化學學科經過長期的發展而具有一些經典又權威的教材和參考書。目前，雖已有一些材料化學的教材出版，但由于各編者的認識及側重點不同，致使教材內容大相徑庭。近年來隨著各種新材料的快速發展，在基本理論、制備技術、表征手段和性能研究等方面均取得了顯著的成績。而相對來說，目前已有的教材內容中相應的知識點更新緩慢，致使本學科的新成果的研究和進展不能及時充實到教學內容中。

2.教學內容與學時不匹配。《材料化學》課程所涉及的內容覆蓋面非常廣泛，包括材料的基本理論、表征、制備以及結構和性能之間的關系，涵蓋金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料四大類。這些內容都可以作為一個專門的領域被研究，但分配給本課程的學時數一般只有36學時左右甚至更少。如何在這么短的學時內，合理安排教學內容，使學生了解和掌握這些領域的基礎內容，是教學中需要解決的一個重要問題。

3.課程內容對教師提出了更高的要求。《材料化學》課程內容覆蓋面大，除了材料領域的基本理論和表征手段之外，還包括新型結構材料、功能材料和功能轉換材料。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、超導材料等。對一個任課教師來說，其專長通常只涉及某一個領域，很少做到面面俱到，因此很難僅通過一個教師的教學而將每種材料講得透徹生動，引人入勝。因此，《材料化學》課程豐富的教學內容對任課教師是一個挑戰，也對他們提出了更高的要求。

二、課程教學模式的探索與實踐

1.結合培養目標，優化課程結構。我們對化學和化工兩個專業設置了《材料化學》課程。對化工專業來說，《材料化學》課程的學時為36學時，其教學目標是學生通過該課程的學習，了解當代材料科學的新理論、新技術，認識和理解材料科學與工程中的問題，為材料的研發與選用打下基礎。通過對幾種教材的對比和篩選，并結合教學目標和實際情況，我們選用了曾兆華、楊建文編著的《材料化學》作為主要教材。該教材不僅涉及到材料化學的基本內容如材料的結構、性能、制備等，而且以四大類材料（金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料）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部組織結構之間的關系，教學內容較適合已具備化學知識基礎的學生學習。對化學專業（含化學教育和藥物化學）來說，教學目的是為了拓寬學生在材料化學方面的知識，開闊視野，為今后的工作和學習打好基礎。《材料化學》是作為專業選修課開設，學時為24學時。考慮到化學專業的理科背景，對材料化學相關的基礎理論知識如材料的結構、性能等知識簡略帶過，而將重點放在介紹現代先進材料方面，如新型金屬材料——形狀記憶合金和貯氫材料、生物醫用材料、感光材料等。

2.結合課程特點，教學方式多樣化。利用多媒體技術來展示材料工作原理的相關動畫，使學生能更加直觀地理解這些知識。但若過度依賴多媒體，容易淡化教師在課堂中的主導作用，對學生來說，也容易產生“流水賬”的感覺而滋生厭學情緒。因此，在講到一些重、難點時，適當地加入板書，逐步講解，留給學生理解和消化的時間，以加深印象。所以，多媒體教學和傳統的板書教學有機結合，靈活運用，以揚長避短，實現最佳的教學效果。在課堂教學中，我們還根據講授內容，靈活采用不同的教學方法組織教學，堅持啟發式、互動式和討論式教學。如講到超導材料一章時，以3D電影《阿凡達》為例，讓學生討論名叫“Unobtanium”礦石的用處，從而引出超導材料。這種教法極大地激發了學生的學習興趣。在講到第二章晶體學基礎時，教師把七大晶系、十四種空間點陣參數特征列出，然后讓學生分組對各大晶系特征進行討論并選出代表做總結發言，最后教師引導總結。這種互動式教學使學生主動參與到教學活動中，增強了學生的學習積極性，鍛煉了其分析問題、解決問題的能力。

3.科研與教學相結合，構建立體化課堂。把科研引入本科教學是培養大學生創新能力的重要措施，也是高等教育的顯著特點。如前所述，《材料化學》教材選用困難，很大一部分原因是現有教材內容陳舊，難以跟上學科前沿的發展。而科研能反映學科前沿最新研究成果，因此將科研融入該課程的教學，將彌補以上不足。科研和教學相結合的表現形式有多種。教師可以介紹自己的科研成果固化到相關的教學內容中，也可以介紹本專業課題組的科研成果。這些內容融會貫通地加入課堂教學將提高學生的學習興趣。如講到納米材料時，教師結合自己的科研項目，給學生補充碳納米管、中空雙錐狀二氧化錳等內容，使學生拓展視野。此外，為學生介紹本專業課題組正在探索的科研項目，鼓勵學生積極參與到教師的科研中去，在實際的研究實踐中鍛煉創新能力。這樣大大拓寬了學生的專業知識面，培養了學生的科研興趣和創新能力。實踐證明，通過科研與教學相結合，構建一個立體化的課堂，達到了較好的教學效果，是一種切實可行的教學模式。

4.針對課程目標，制定合理的考核方式。材料化學的內容覆蓋面大，實踐性強，通過該課程的學習，學生要具備綜合運用所學知識進行分析問題和解決問題的能力以及創新思維和創新能力。因此，需要提高平時成績的比例。一般來說，平時成績占總成績的50%，包含期中考試（占20%），平時作業（占30%）。若未安排期中考試，則在平時不定期隨堂測驗，主要考核當堂講過的內容，既考查了講課效果，又對學生按時出勤、注意聽講起督促作用。平時作業涉及到的形式較多，如單元作業，檢查每章所涉及的理論、概念及計算方法；撰寫小論文，根據教師布置的課題，學生通過文獻調研提出自己的思考，考查學生分析問題和解決問題的能力；針對自己感興趣的內容，查閱資料并制作成PPT，開展專題演講活動，這一形式既使學生主動參與到課程教學活動中，調動了學習積極性和主動性，也鍛煉了學生的綜合能力。此外，還有課外作業、平時討論等形式。期末考試主要考核基本概念、基本原理的掌握程度和運用所學知識解決問題的綜合能力，占50%。這些多樣化的考核方式相結合，能全面檢測學生的學習效果，科學、客觀地評價學生的知識水平和綜合素質。

三、對《材料化學》課程教學的幾點思考與建議

1.強化實踐教學，培養應用型人才。我校是一所省市共建的地方二本院校，以培養社會發展所需要的高層次應用型人才為定位。為迎合應用型人才培養的需要，實踐教學在日常教學中所占的比例越來越重。學生在課堂中獲得的知識只有在實踐中才能消化、理解和掌握，并在實踐中得到啟發和創新。只有將實踐教學與理論教學緊密結合并貫穿于整個教學過程中才能實現這個目標。

2.發揮團隊精神，各教師取長補短。如前所述，《材料化學》課程設計的內容廣泛，而一位任課教師術業有專攻，很難做到將每種材料每部分內容都講解透徹，并吸引學生參與自己感興趣的科研活動。這就要求教學中要發揚團隊合作精神，發揮群體優勢。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。實際授課時，可以一名教師為主要任課教師，在講到具體的某種材料時，邀請主攻這一材料的教師參與教學活動，以講座或課堂PPT教學形式開展均可。這種教學形式能優化教學內容，完善教學方法，提高該課程的教學質量。

四、結語

《材料化學》課程是化學化工類專業課的重要組成部分。隨著社會發展，高新技術的日新月異要求學生具備材料化學的專業功底，為將來的發展奠定堅實的基礎。通過對該課程的學習，可以實現高素質、應用型人才的培養目標。作者對《材料化學》課程開課以來出現的問題進行了總結和思考，并在教學模式方面開展了一些探索性的工作，取得了良好的教學效果。在今后的教學中，還將繼續在課程教學模式、教學體系等方面進行探索和實踐，豐富教學內容，提高教學質量，為培養應用型人才的辦學目標而努力。

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