張健+李興鰲

摘 要： 材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為材料及化學(xué)相關(guān)專業(yè)重要的實(shí)踐課程，在全國(guó)理工類高校材料學(xué)院中已經(jīng)相繼開展，并對(duì)材料及化學(xué)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的深度理解及運(yùn)用起到重要作用。目前大多數(shù)材料學(xué)院開設(shè)的材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置單一陳舊，考查知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)單機(jī)械且片面。結(jié)合自身學(xué)院相關(guān)優(yōu)勢(shì)學(xué)科，整合專業(yè)優(yōu)勢(shì)，設(shè)置具有專業(yè)針對(duì)性的材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于提升學(xué)生對(duì)學(xué)院優(yōu)勢(shì)學(xué)科認(rèn)識(shí)深度，提高具備專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備的研究生培養(yǎng)均具有積極作用。文章以南京郵電大學(xué)材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程改革研究為例論證基于優(yōu)勢(shì)學(xué)科下的材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的重要性及必要性。

關(guān)鍵詞： 材料化學(xué) 實(shí)踐課程 優(yōu)勢(shì)學(xué)科 南京郵電大學(xué)

當(dāng)代國(guó)內(nèi)理工類高校課程及專業(yè)的發(fā)展建設(shè)形成了目前高校各自的優(yōu)勢(shì)學(xué)科，幾乎每所理工類高校的材料或化學(xué)相關(guān)學(xué)院都已基本形成優(yōu)勢(shì)學(xué)科。例如南京理工大學(xué)的含能材料專業(yè)，南京林業(yè)大學(xué)的林產(chǎn)化工專業(yè)，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的礦物加工專業(yè)等。傳統(tǒng)的材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置已經(jīng)無法滿足其優(yōu)勢(shì)學(xué)科的發(fā)展要求，急需改革。本文具體以南京郵電大學(xué)材料學(xué)院材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置為例，重點(diǎn)論證基于學(xué)院優(yōu)勢(shì)學(xué)科對(duì)材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革的必要性和重要性，希望能夠給相關(guān)理工類高校的實(shí)踐類課程的改革帶來些許啟發(fā)。

一、課程現(xiàn)狀分析

南京郵電大學(xué)材料學(xué)院成立于2008年，成立之初就定位信息及納米材料為主要發(fā)展方向，經(jīng)過近十年的不懈努力，已經(jīng)形成了以有機(jī)電子及生物電子為特色的優(yōu)勢(shì)學(xué)科，材料及化學(xué)專業(yè)在ESI排名中雙雙進(jìn)入全球前1%。通過材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的課程改革研究可以充分發(fā)揮學(xué)院的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，對(duì)于培養(yǎng)高層次的儲(chǔ)備人才具有重要的戰(zhàn)略意義。

材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是一門針對(duì)材料物理、材料化學(xué)專業(yè)本?？粕_設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，要求學(xué)生具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置體現(xiàn)了物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、納米材料等相關(guān)專業(yè)課程知識(shí)的有機(jī)整合。改革前課程設(shè)置存在的問題：

1.實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)項(xiàng)目設(shè)置問題。材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為材料及化學(xué)相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，已在諸多理工類院校中開設(shè)。材料院的該課程開設(shè)較晚，因此可以部分通過借鑒兄弟院校的課程開設(shè)經(jīng)驗(yàn)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)置。但是目前材料化學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)教材眾多且良莠不齊，而僅僅體現(xiàn)化學(xué)和材料的相關(guān)理論課程知識(shí)的結(jié)合已經(jīng)無法滿足對(duì)創(chuàng)新型本科生培養(yǎng)目標(biāo)的需求。

2.課程內(nèi)容與基礎(chǔ)課程的有機(jī)銜接問題。材料化學(xué)理論課程選擇中山大學(xué)曾兆華主編的《材料化學(xué)》作為教材，該教材具有專業(yè)知識(shí)涵蓋面寬，跨學(xué)科知識(shí)點(diǎn)結(jié)合緊密的特點(diǎn)。課程側(cè)重金屬和陶瓷相關(guān)材料的知識(shí)學(xué)習(xí)，如單純依據(jù)該教材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置，不僅不能體現(xiàn)材料學(xué)院的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備也是極大的考驗(yàn)。

3.教學(xué)手段和方法問題。根據(jù)現(xiàn)在大學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，要求教學(xué)內(nèi)容涉及面廣，而且教學(xué)內(nèi)容要新，要能解決一些實(shí)際生產(chǎn)生活中的問題，這就要求教師突破傳統(tǒng)，應(yīng)用現(xiàn)代教育手段實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)。目前的化學(xué)和材料相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置側(cè)重于對(duì)固有知識(shí)的鞏固和強(qiáng)化，主要體現(xiàn)在驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)設(shè)置過多。如何提高學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的深入思考、獨(dú)立探索的能力成為限制實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的主要原因。教學(xué)手段和方法過于呆板、單一是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程所面臨的重要問題，材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)手段的靈活性和創(chuàng)新性有待進(jìn)一步提高。

材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)置與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系日趨緊密，學(xué)生不再單一地學(xué)習(xí)教材中的理論知識(shí)，更多的真實(shí)材料制備及與現(xiàn)代生產(chǎn)生活密切相關(guān)的功能材料的應(yīng)用不斷拓寬、加深本科生的知識(shí)儲(chǔ)備層次，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)研究興趣，做到真正學(xué)以致用。各高校的性質(zhì)和特點(diǎn)不同，教學(xué)模式不應(yīng)完全相同，尤其對(duì)于地方高校材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系的改革還未有成熟經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。所以，為了緊跟時(shí)代步伐和適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的要求，提出打破現(xiàn)有材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)課程教學(xué)體系，根據(jù)材料學(xué)院優(yōu)勢(shì)和專業(yè)特點(diǎn)，充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)學(xué)科的有利條件，研究符合學(xué)院實(shí)際的新的材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式并更新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)置，使之適應(yīng)培養(yǎng)創(chuàng)新型有機(jī)電子/生物電子專業(yè)人才的需要。這對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)于學(xué)校本科教學(xué)水平和學(xué)科建設(shè)上新臺(tái)階都具有十分重要的意義。

二、研究思路

首先，在本課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置上充分拉近基礎(chǔ)理論知識(shí)與材料實(shí)際應(yīng)用的距離，以理論知識(shí)為基礎(chǔ)，但絕不拘泥于理論知識(shí)；其次，充分發(fā)揮材料院的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，將有機(jī)電子和生物電子兩大學(xué)科優(yōu)勢(shì)融入材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，從材料制備到材料應(yīng)用多方位度多角度展現(xiàn)材料院的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐中鞏固、整合基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)，提高材料應(yīng)用能力，加深對(duì)有機(jī)電子和生物電子的認(rèn)識(shí)；最后，在教學(xué)實(shí)踐過程中，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，通過誘導(dǎo)、啟發(fā)并重的教學(xué)手段，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性，改變呆板枯燥的實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，提高學(xué)生的動(dòng)腦、動(dòng)手能力。變?cè)械难菔拘?、?yàn)證性為主的教學(xué)過程為綜合性、創(chuàng)造性為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。加強(qiáng)師生互動(dòng)，提高學(xué)生的自主動(dòng)手能力，在實(shí)驗(yàn)條件和安全性要求均滿足的前提下，讓學(xué)生成為課程教學(xué)環(huán)節(jié)的主體，在教師的主導(dǎo)作用下將材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程高質(zhì)高量地完成。

三、實(shí)施方案

根據(jù)學(xué)院本科專業(yè)的特點(diǎn)，潛移默化地融入有機(jī)電子和生物電子兩大優(yōu)勢(shì)學(xué)科內(nèi)容，完善材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)典型課程建設(shè)內(nèi)容，并按以下方案構(gòu)建材料化學(xué)課程新體系：

1.內(nèi)容改革。材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，將對(duì)當(dāng)前光電材料與生物電子傳感材料做重點(diǎn)課程設(shè)置，有機(jī)電子領(lǐng)域主要體現(xiàn)在光電材料的化學(xué)方法制備上，設(shè)置體現(xiàn)有機(jī)電子在材料可控制備的實(shí)踐過程，讓學(xué)生對(duì)脂肪烴、芳香烴及具有特定官能團(tuán)的有機(jī)分子在電子定向傳輸效率的可控操作上更加深入地了解有機(jī)分子對(duì)電子傳導(dǎo)的巨大影響作用。生物電子主要體現(xiàn)在對(duì)制備的材料進(jìn)行生物電信號(hào)的傳感應(yīng)用研究，反應(yīng)細(xì)胞甚至是活體的一些病灶情況，實(shí)現(xiàn)真正的與時(shí)俱進(jìn)的材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置。為了在有限的教學(xué)計(jì)劃內(nèi)保證高質(zhì)量的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，必須加強(qiáng)與學(xué)院的優(yōu)勢(shì)學(xué)科的有機(jī)聯(lián)系，注重聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用。

2.教材建設(shè)。針對(duì)材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材編寫問題，根據(jù)材料院的兩大優(yōu)勢(shì)學(xué)科，在材料化學(xué)理論課程的基礎(chǔ)上，制定材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，共設(shè)計(jì)出七個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中一個(gè)為選做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上以體現(xiàn)材料院優(yōu)勢(shì)學(xué)科為主，實(shí)驗(yàn)類型上以綜合性和創(chuàng)造性為主，充分加深理解有機(jī)電子和生物電子相關(guān)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)擴(kuò)大知識(shí)面，把握當(dāng)今前沿的科研動(dòng)態(tài)。在授課中，并不簡(jiǎn)單地按照教材施教，而是首先對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定程度的講解，擴(kuò)充本領(lǐng)域的前沿技術(shù)。

3.方法改進(jìn)。對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行改革，主要探索啟發(fā)式和互動(dòng)式的教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生積極思考、積極動(dòng)手的能力。在材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)這門實(shí)踐課程的教授中，努力在教學(xué)方式上做一些嘗試，加強(qiáng)師生互動(dòng)，注重培養(yǎng)學(xué)生預(yù)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)搜索查詢相關(guān)知識(shí)的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。具體做法有：（1）教師在授課時(shí)對(duì)涉及的材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理方面進(jìn)行重點(diǎn)講解后，讓學(xué)生有充足的實(shí)踐動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，甚至是鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對(duì)該材料的現(xiàn)狀及發(fā)展前景給出自己的看法與理由；（2）將學(xué)生分為2-3人/組的實(shí)驗(yàn)小組，通過小組組員之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作增強(qiáng)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)榮譽(yù)精神，鼓勵(lì)學(xué)生之間就實(shí)驗(yàn)技術(shù)問題進(jìn)行討論、質(zhì)疑與辯論，在確保實(shí)驗(yàn)的安全性的前提下，為學(xué)生營(yíng)造融洽的實(shí)驗(yàn)氣氛。

四、結(jié)語

通過對(duì)南京郵電大學(xué)材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的改革研究，充分發(fā)揮了學(xué)院的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，提高了學(xué)生的素質(zhì)，為高水平研究生的儲(chǔ)備打下了良好的基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)院可持續(xù)發(fā)展起到了重要作用。在此課程改革研究的啟發(fā)下，希望為其他理工類高校的材料化學(xué)實(shí)踐課程的改革提供些許啟發(fā)和幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]粟敏.淺談大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)踐[J].考試周刊，2016，53.

基金項(xiàng)目：南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究課題（JG03016JX23）。