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《材料化學(xué)》課程教學(xué)改革和實(shí)踐探討的論文
材料化學(xué)伴隨著材料科學(xué)的發(fā)展而誕生和成長，它是材料科學(xué)的重要組成部分，又是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)分支。材料化學(xué)是從分子水平到宏觀尺度認(rèn)識材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，從而有目的地設(shè)計(jì)材料的組成、結(jié)構(gòu)和改善制備技術(shù)，以期獲得具有優(yōu)異性能的材料。《材料化學(xué)》課程是一門以材料科學(xué)與化學(xué)相結(jié)合的新興課程，是綜合了材料科學(xué)、無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、分析化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等內(nèi)容的一門課程，是材料化學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程。“十二五”期間，大力開發(fā)新材料是國家重點(diǎn)支持發(fā)展的高新技術(shù)領(lǐng)域之一，這就對高校材料化學(xué)專業(yè)的本科教學(xué)提出了更高的要求。如何提高《材料化學(xué)》課程教學(xué)效果，培養(yǎng)具有良好材料化學(xué)知識的高素質(zhì)專業(yè)人才尤為重要。
1 《材料化學(xué)》課程教學(xué)中存在的問題
材料化學(xué)是一門新興交叉學(xué)科，該學(xué)科既涉及材料學(xué)科的知識，又涵蓋化學(xué)學(xué)科的知識，因此內(nèi)容覆蓋面廣、知識點(diǎn)多，現(xiàn)有的理論學(xué)時(shí)數(shù)較少，教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)數(shù)的矛盾突出，許多學(xué)生反映這門課程所涉及的許多內(nèi)容較難掌握，一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，由于材料本身范圍廣泛(包括金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料、功能材料等)，各高校開設(shè)材料化學(xué)專業(yè)的背景和所依托的學(xué)科優(yōu)勢也各不相同，各個(gè)學(xué)校材料化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)模式和教學(xué)內(nèi)容有很大差別。由于該學(xué)科發(fā)展時(shí)間較短，現(xiàn)有的《材料化學(xué)》課程參考資料偏少，且內(nèi)容較單一，不適宜不同高校《材料化學(xué)》課程的教學(xué)。同時(shí)，由于材料化學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，各種新材料層出不窮，并在基本原理、制備技術(shù)、表征手段以及性能研究等方面取得了很大的進(jìn)步，而《材料化學(xué)》課程教材的內(nèi)容較老、更新較慢，以至于本學(xué)科的新技術(shù)、新成果的研究和進(jìn)展不能及時(shí)充實(shí)到教材中。因此，《材料化學(xué)》課程教材的選用和教學(xué)內(nèi)容的選取，需要具體結(jié)合各個(gè)學(xué)校材料化學(xué)專業(yè)自身的特點(diǎn)。
對于如何設(shè)置材料化學(xué)專業(yè)相關(guān)課程，并建立起相關(guān)課程之間內(nèi)在、合理的聯(lián)系，目前還有很多問題需要探索。比如材料化學(xué)專業(yè)先修課程《無機(jī)化學(xué)》、《物理化學(xué)》、《高分子化學(xué)》、《結(jié)構(gòu)化學(xué)》及《材料科學(xué)基礎(chǔ)》等課程，這些課程中的部分教學(xué)內(nèi)容與《材料化學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容均有重復(fù)。因此，這就要求主講教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，合理安排教學(xué)內(nèi)容，既要強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識和基本原理，又要突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，同時(shí)要把《材料化學(xué)》課程知識點(diǎn)的精華講透。
2 《材料化學(xué)》課程教學(xué)改革的主要內(nèi)容
2.1 教學(xué)體系與內(nèi)容改革
針對《材料化學(xué)》課程理論教學(xué)存在的問題，我們將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整、重組和更新，不斷優(yōu)化課程教學(xué)體系，更新完善教學(xué)內(nèi)容。通過將教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科前沿相聯(lián)系，把該學(xué)科的最新研究成果滲透到課堂教學(xué)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，開拓了學(xué)生視野。比如，將 2010 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)成果“石墨烯”，1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果“富勒烯 C60”，以及新能源材料發(fā)展現(xiàn)狀融入到《材料化學(xué)》課程教學(xué)中，這極大地拓寬了學(xué)生的知識面，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，將教學(xué)與科研相結(jié)合，介紹教師自身的科研成果或本專業(yè)教師課題組的一些研究成果及正在探索的一些科研項(xiàng)目，這不僅提高了教師自身的教學(xué)水平，豐富了教學(xué)內(nèi)容，還營造了良好的學(xué)術(shù)氛圍，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，全面提高了教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，為了使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)《材料化學(xué)》課程的積極性和主觀能動(dòng)性，授課過程中不拘泥于教材內(nèi)容的排序，注重對各知識點(diǎn)進(jìn)行重組和精煉，在有限的學(xué)時(shí)分配中提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。
2.2 教學(xué)方法與手段改革
《材料化學(xué)》課程的教學(xué)主要針對高年級本科生，他們經(jīng)過2~3 年的大學(xué)生活與學(xué)習(xí)，已具備較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和自學(xué)能力，因此在教學(xué)中，我們充分利用這一特點(diǎn)，改進(jìn)傳統(tǒng)課堂以教師為主、學(xué)生為輔的教學(xué)方法，積極實(shí)行啟發(fā)式、互動(dòng)式和參與式教學(xué)，有意識地采用設(shè)疑或質(zhì)疑的方式，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，分析討論得出正確的結(jié)論，由接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造知識。另外在教學(xué)中，我們結(jié)合材料化學(xué)最前沿的科學(xué)研究領(lǐng)域，將學(xué)生分成若干小組，每個(gè)小組布置一個(gè)關(guān)于新材料研究進(jìn)展的課題，指導(dǎo)學(xué)生利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)等資源搜索所需信息，并對該課題進(jìn)行分析與評價(jià)，并要求學(xué)生以 PPT 的形式在課堂上講授對該課題的一些認(rèn)識和見解，這樣大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，拓寬了學(xué)生的知識面，培養(yǎng)了學(xué)生對科研的興趣，也為他們今后走向社會(huì)或繼續(xù)深造奠定了基礎(chǔ)。
對于《材料化學(xué)》課程中涉及的晶體結(jié)構(gòu)、晶體缺陷等比較抽象內(nèi)容，由于學(xué)生理解起來比較困難，我們采用 Diamond、Materials Studio 等結(jié)晶化學(xué)軟件向?qū)W生展示不同晶體的模型，使教學(xué)內(nèi)容直觀化，從而有效地促進(jìn)學(xué)生的理解。針對材料制備的設(shè)備及工藝方法等內(nèi)容，通過收集設(shè)備及工藝照片，利用 PPT 或Flash 軟件制作工藝流程及原理，從而使學(xué)生能夠較好地掌握相關(guān)知識點(diǎn)。
2.3 實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)相結(jié)合
《材料化學(xué)》課程是一門典型的基礎(chǔ)理論和實(shí)踐緊密結(jié)合為特征的課程。因此，我校開設(shè)了與《材料化學(xué)》理論課程相銜接的《材料化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》和《開放性專業(yè)實(shí)驗(yàn)》等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，來鞏固加深理論課程學(xué)習(xí)的基本知識和基本原理。《材料化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》旨在深化學(xué)生對材料化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識的理解和應(yīng)用，以及專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。《開放性專業(yè)實(shí)驗(yàn)》注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識以及主動(dòng)探究科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精神，綜合培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力、查閱資料能力、分析問題和解決問題的能力。這種實(shí)驗(yàn)和理論教學(xué)相結(jié)合，學(xué)生不僅可以用專業(yè)知識指導(dǎo)實(shí)踐，而且又在實(shí)踐中更深刻的理解專業(yè)知識。
2.4 考核方式的改革與創(chuàng)新
《材料化學(xué)》課程的內(nèi)容涉及面廣，知識點(diǎn)多，實(shí)踐性強(qiáng)，傳統(tǒng)的純知識記憶考試方式和終結(jié)考評形式在一定程度上制約了學(xué)生的創(chuàng)新思維，挫傷了學(xué)習(xí)的積極性，因此我們積極探索考試方法的改革。為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和分析問題、解決問題的能力，我們增加了平時(shí)考核的比例。根據(jù)教師布置的相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生通過文獻(xiàn)調(diào)研，撰寫小論文、制作 PPT 并進(jìn)行講解，參與課堂討論情況，課外作業(yè)、期末考試等多種方式相結(jié)合的方式，全面檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，科學(xué)地評價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。
3 總結(jié)
通過對《材料化學(xué)》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐研究，激發(fā)了學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的積極性，也提高了學(xué)生認(rèn)識問題和解決問題的能力。當(dāng)然，隨著教學(xué)改革的不斷深入，該課程的教學(xué)改革與實(shí)踐研究會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容和方法也會(huì)日益完善。
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