淺析應用型材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)的新探討論文

　　材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)是研究材料的制備、組成、結構、性能及應用的科學(xué)，它從化學(xué)的角度探索材料的微觀(guān)結構對其宏觀(guān)性能的影響。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)是我國許多高等學(xué)校開(kāi)設的重要專(zhuān)業(yè)，是打造出系統掌握材料科學(xué)的基本理論和技能，能在材料科學(xué)與工程及其相關(guān)領(lǐng)域從事科研、教學(xué)和管理工作的材料化學(xué)高級應用型人才。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生必須有寬口徑的材料學(xué)基礎知識和化學(xué)理論，同時(shí)又必須具有現代化儀器操作技能和創(chuàng )新能力，善于創(chuàng )造性地把化學(xué)理論及材料學(xué)基礎知識成功地轉化為科學(xué)技術(shù)和社會(huì )生產(chǎn)力。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗是材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)課程的重要組成部分，其目標不僅要傳授學(xué)生掌握材料化學(xué)常規的實(shí)驗方法和技能，訓練學(xué)生敏銳的觀(guān)察和分析問(wèn)題的能力，更重要的是培養學(xué)生具備嚴謹的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng )新思維。武漢工程大學(xué)2005 年建立了材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗教學(xué)探索，建立了以前沿科學(xué)研究融入至材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的新型教學(xué)模式、教學(xué)方法以及先進(jìn)的實(shí)驗室教學(xué)管理辦法，更好的培養我校材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)驗探索能力和創(chuàng )新思維。下面，結合本校多年來(lái)材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)經(jīng)驗和基于應用型人才培養的目標要求，主要就專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)方面做一些探索和研究。

　　1 材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程體系的發(fā)展特點(diǎn)

　　材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)在專(zhuān)業(yè)教學(xué)活動(dòng)中具有重要的作用，它是培養學(xué)生理論知識的應用能力、鍛煉職業(yè)和崗位技能、實(shí)現應用型人才培養目標的重要教學(xué)環(huán)節。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗是在學(xué)生開(kāi)設了化學(xué)基礎課和材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)主干課，并進(jìn)行了基礎化學(xué)實(shí)驗后開(kāi)設的課程。其主要特點(diǎn)有:

　　( 1) 面向大材料的實(shí)驗課程體系。美國國家研究委員會(huì )的專(zhuān)題報告強調，材料科學(xué)與工程本科生的課程應盡可能強調學(xué)習和研究各種材料，正確評價(jià)各類(lèi)材料之間的競爭關(guān)系，應讓學(xué)生從總體上去理解材料科學(xué)與工程。而材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗是根據大材料為目標，在材料化學(xué)基礎課程上開(kāi)設的專(zhuān)業(yè)課程;

　　( 2) 能體現科研與應用能力培養的密切聯(lián)系。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗與科學(xué)研究課題結合緊密，如材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗是將專(zhuān)業(yè)理論知識運用到相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和實(shí)際生產(chǎn)中，在實(shí)驗過(guò)程中培養學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)踐應用能力。

　　( 3) 多層次實(shí)驗體系。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗包括基礎技能型、設計型以及綜合型等多個(gè)層次，每個(gè)層次的側重點(diǎn)以及培養目標均有所差別。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課程體系設置以加強對材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)知識的理解和應用，加強專(zhuān)業(yè)實(shí)踐技能訓練，培養學(xué)生的創(chuàng )新思維和創(chuàng )新能力為目標。其教學(xué)理念，教學(xué)方法，實(shí)驗內容以及考評制度等均是專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)改革和探討的內容。

　　2 傳統材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)模式存在的不足

　　材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)是一門(mén)理工科專(zhuān)業(yè)，其發(fā)展與當今科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展具有很大的關(guān)系。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)是國家實(shí)施大學(xué)生素質(zhì)教育、促進(jìn)知識向實(shí)踐能力轉化的重要而有效的科學(xué)途徑，其注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新意識和主動(dòng)探索科學(xué)實(shí)驗的精神，啟迪學(xué)生的學(xué)習方法，培養學(xué)生的自主學(xué)習能力、動(dòng)手能力、分析和解決問(wèn)題的能力。目前，國內許多高校開(kāi)設了材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗，主要包括材料的合成與制備實(shí)驗、材料的加工與設計實(shí)驗以及材料的性能與測試實(shí)驗等，其內容大部分是重復性和驗證性的實(shí)驗。然而，傳統的實(shí)驗內容、陳舊的教學(xué)材料、設備以及填鴨式的教學(xué)模式不足以培養學(xué)生的學(xué)習自主性、創(chuàng )新思維和應用能力。因此，在實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)內容、教學(xué)方法以及策略急需優(yōu)化和改革，讓學(xué)生能自主去學(xué)習和創(chuàng )新，讓學(xué)生在“學(xué)會(huì )”的基礎上上升到“會(huì )學(xué)”和“會(huì )用”的高度，于是，改革現在材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗陳舊的教學(xué)模式是培養出適用新世紀應用創(chuàng )新性人才急需解決的問(wèn)題。近年來(lái)，我校及其他學(xué)校均積極進(jìn)行了實(shí)驗教學(xué)改革與有利的探討，摸索出了許多新型的教學(xué)模式和教學(xué)方法。

　　3 應用型材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)模式的建立

　　3. 1 改革專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)內容

　　傳統的材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗內容是一些基礎技能的培訓和經(jīng)典的實(shí)驗項目，不能反映出材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)的新知識、新技術(shù)對其發(fā)展的要求。因此，要改革優(yōu)化傳統的實(shí)驗教學(xué)內容，增加一些應用型、設計型和綜合型的新實(shí)驗內容。在優(yōu)化實(shí)驗教學(xué)內容時(shí)，需要遵循以下幾個(gè)方面的依據:

　　( 1) 材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗內容應盡量豐富，包括高分子材料、無(wú)機非金屬材料和金屬材料等，充分的體現專(zhuān)業(yè)寬口徑人才培養模式;

　　( 2) 不要與基礎實(shí)驗的有關(guān)內容重復，注重各種材料功能改性、性能測試分析以及新技術(shù)鄰域的應用;

　　( 3) 必須結合材料化學(xué)科學(xué)研究前沿，注重實(shí)驗設備、技術(shù)的先進(jìn)性;

　　( 4) 以設計型、綜合型實(shí)驗為主，重點(diǎn)培養學(xué)生的實(shí)踐應用能力和創(chuàng )新能力。如我校材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗在增加了一些新型碳材料、能源材料、功能膜材料、熱電材料以及高性能工程材料的基礎上，同時(shí)將熱分析儀、納米粒度儀、X - 射線(xiàn)衍射儀、掃描電鏡、萬(wàn)能試驗機以及電化學(xué)分析儀等先進(jìn)設備的應用融入到實(shí)驗中去，使學(xué)生在日后畢業(yè)論文和科研工作中對材料的檢測技術(shù)的應用提前打下良好的基礎。

　　3. 2 建立一支高效的教師隊伍

　　教師是引領(lǐng)、指導和管理學(xué)生日常學(xué)習進(jìn)程、提高學(xué)生綜合素養的重要力量。高效、專(zhuān)業(yè)的教師隊伍在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中的作用至關(guān)重要。材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗涉及到的內容寬廣、科學(xué)交叉性強，學(xué)生要在短暫的實(shí)踐內掌握老師傳授的實(shí)驗教學(xué)內容并非易事，因此，具備專(zhuān)業(yè)知識扎實(shí)、專(zhuān)業(yè)技能深厚的實(shí)驗教學(xué)隊伍是必不可少的。針對此問(wèn)題，我們應對專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教師隊伍進(jìn)行重組，改革以往教師組成單一的不利局面，組建一支高學(xué)歷、專(zhuān)業(yè)性強且在科研領(lǐng)域經(jīng)驗豐富的實(shí)驗教學(xué)教師隊伍。例如，可將之前分管一些高端先進(jìn)設備的老師納入到實(shí)驗教學(xué)老師隊伍中，因為他們具備專(zhuān)業(yè)的設備測試技能，可指導學(xué)生材料測試實(shí)驗課程。專(zhuān)業(yè)、高效的師資隊伍才能培養學(xué)生的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗技能、提高學(xué)生的創(chuàng )新意識和實(shí)踐應用能力。

　　3. 3 專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)與科研互動(dòng)結合

　　專(zhuān)業(yè)實(shí)驗必須能有利于培養學(xué)生將化學(xué)、材料學(xué)科的理論知識轉化為科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的能力，使學(xué)生具備現代化儀器設備的操作技能和創(chuàng )新能力。常規的實(shí)驗缺乏科學(xué)研究的系統性和連貫性，與現實(shí)生產(chǎn)技術(shù)脫離較遠。因此，將最新的材料學(xué)科研究成果引入至專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)體系中，擴大學(xué)生的知識面，開(kāi)闊學(xué)生的科學(xué)視野，是培養創(chuàng )新應用型高級技術(shù)人才的必要途徑。實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中，可以依托國家級、省級或校級重點(diǎn)實(shí)驗室，以及各專(zhuān)業(yè)科研教師的自然科學(xué)基金項目或與企業(yè)簽訂的橫向項目支持，來(lái)保證給學(xué)生開(kāi)展優(yōu)質(zhì)的材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗。堅持專(zhuān)業(yè)實(shí)驗與科研及生產(chǎn)實(shí)踐相結合，鼓勵相關(guān)專(zhuān)業(yè)老師吸納本科生直接參與科研實(shí)驗過(guò)程，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣和潛能，豐富專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的內容，為學(xué)生提供良好的實(shí)驗環(huán)境。

　　3. 4 建立開(kāi)放式的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)模式

　　“自主開(kāi)放式”專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)是一種新型的實(shí)驗教學(xué)模式，即結合教師的科研課題，學(xué)生通過(guò)自主參與探索研究，使研究成果轉換成本科專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)內容。學(xué)生可以根據自己的愛(ài)好進(jìn)行選題，綜合運用之前學(xué)習的理論基礎知識，自主設計實(shí)驗方案，并完成實(shí)驗過(guò)程，主動(dòng)發(fā)現、解決研究過(guò)程中出現的技術(shù)問(wèn)題。例如，在涉及到材料測試方法的實(shí)驗課程時(shí)，學(xué)生除了掌握一些先進(jìn)設備如X - 射線(xiàn)衍射儀、紅外/紫外光譜儀、掃描電子顯微鏡等的基本原理和簡(jiǎn)單用途之外，還可以利用課余時(shí)間參與到使用這些儀器設備的科研實(shí)驗中，進(jìn)一步掌握該儀器的具體操作、測試時(shí)碰到簡(jiǎn)單問(wèn)題的解決方法以及儀器的維護保養等知識。

　　專(zhuān)業(yè)實(shí)驗課教師基本都是學(xué)校的科研骨干，其研究的課題一般均具新穎性、探索性、前沿性和系統性的特點(diǎn)。因此，學(xué)生在課余時(shí)間，可主動(dòng)找相關(guān)老師進(jìn)行請教，完成自己專(zhuān)業(yè)實(shí)驗研究，這不僅有利于學(xué)生緊跟科研熱點(diǎn)和激發(fā)自己的科研潛能，更有利于提高學(xué)生的科研素養和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的教學(xué)效果。此外，在實(shí)施“自主開(kāi)放式”專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)的計劃時(shí)，我們必須要做好“自主開(kāi)放式平臺的搭建”、“實(shí)驗教學(xué)環(huán)節的制定”以及“科學(xué)完善的能力評定體系”三個(gè)環(huán)節。近幾年來(lái)，武漢工程大學(xué)材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)在開(kāi)放式實(shí)驗教學(xué)方面做了不少工作，也取得了較好的成效。本專(zhuān)業(yè)每屆均有不少本科生參與到了老師的科研課題中，提高了學(xué)生的科研興趣和科研能力，畢業(yè)后大部分學(xué)生進(jìn)入了更好的學(xué)校繼續深造。

　　3. 5 完善專(zhuān)業(yè)實(shí)驗室管理體制

　　隨著(zhù)學(xué)生數量的增加和培養要求的提高，本科生實(shí)驗較多，學(xué)生人數和指導教師也較多，實(shí)驗室出現使用混亂、儀器設備使用效率低以及衛生條件差的現象常有發(fā)生。因此，制定出科學(xué)完整的實(shí)驗室管理體制是保證教學(xué)和科研質(zhì)量的必要途徑。例如，實(shí)驗室儀器和藥品的采購管理辦法、實(shí)驗室開(kāi)放管理辦法以及實(shí)驗室日常管理條例等規章制度必須制定完整。儀器設備作為學(xué)校的固定資產(chǎn)，必須確保固定資產(chǎn)卡片、賬目以及實(shí)物的一致性。每臺設備必須有使用情況記錄本，詳細記錄每次使用時(shí)的具體時(shí)間、使用人以及設備的運行情況等內容，并定期有專(zhuān)人進(jìn)行檢查。此外，每臺儀器必須落實(shí)到個(gè)人進(jìn)行保養、維護和檢查管理。只有健全、科學(xué)和系統的一套實(shí)驗室管理體制才能保證實(shí)驗室安全、正常的高效運行，才能提高實(shí)驗教學(xué)和科學(xué)研究的質(zhì)量。

　　4 構建科學(xué)的考評制度，提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量

　　構建科學(xué)的考評制度能有效的促進(jìn)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)效果，對學(xué)生的實(shí)驗課程評估應采取多元化和實(shí)驗全過(guò)程的評定方法，即最終總成績(jì)應主要包括: 實(shí)驗預習( 占20%) 、實(shí)驗過(guò)程( 占50%) 和實(shí)驗報告( 占30%) 三個(gè)學(xué)習部分的成績(jì)。

　　( 1) 實(shí)驗預習，該階段由老師課前查看預習報告，主要考察學(xué)生的文獻查閱能力等準備工作以及檢查學(xué)生對基礎知識的掌握程度;

　　( 2)實(shí)驗過(guò)程，該部分成績(jì)占最終成績(jì)的50% 比率，由指導教師現場(chǎng)觀(guān)察和記載。主要考察學(xué)生的學(xué)習態(tài)度、動(dòng)手能力、觀(guān)察能力、對專(zhuān)業(yè)知識的運用能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力;

　　( 3) 實(shí)驗報告，由教師課后評閱，主要考察學(xué)生的學(xué)習效果，材料的撰寫(xiě)能力和書(shū)寫(xiě)的態(tài)度。

　　對于開(kāi)放性的設計實(shí)驗，學(xué)生在老師的幫助下選取課題、設計實(shí)驗，自主完成實(shí)驗以及最后提交實(shí)驗報告，指導老師會(huì )從上述各部分分別進(jìn)行評定，最后綜合給出總成績(jì)�？茖W(xué)、規范、標準化的成績(jì)評定體系能有效的調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性，培養學(xué)生嚴謹的治學(xué)態(tài)度，大大的提高專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的教學(xué)效果。

　　5 結束語(yǔ)

　　材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)是隨著(zhù)時(shí)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展而產(chǎn)生的一個(gè)新型專(zhuān)業(yè)，每一個(gè)學(xué)校的專(zhuān)業(yè)特色和側重點(diǎn)不一樣，但經(jīng)過(guò)改革優(yōu)化實(shí)驗教材的內容、重組實(shí)驗教學(xué)人員、加強科研與專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的緊密結合、探索出新型的開(kāi)放式實(shí)驗教學(xué)模式以及制定出系統、科學(xué)、健全的實(shí)驗室管理體制，均能不同程度的提高材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗的教學(xué)質(zhì)量和培養效果。實(shí)驗教學(xué)思想觀(guān)念、教學(xué)手段和方法以及科學(xué)的教學(xué)管理制度的改革和實(shí)踐，不僅有利于拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識面，提高其科研技能，更有利于培養學(xué)生的創(chuàng )新思維、科研素養和綜合應用能力。

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