肖元化 ， 周 軍 ， 韓莉鋒 ， 張愛勤

(鄭州輕工業(yè)學院 材料與化學工程學院 ， 河南省表界面科學重點實驗室 ， 河南 鄭州 450002)

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化學類專業(yè)《材料化學》課程教學的改革探索

肖元化 ， 周 軍 ， 韓莉鋒 ， 張愛勤

(鄭州輕工業(yè)學院 材料與化學工程學院 ， 河南省表界面科學重點實驗室 ， 河南 鄭州 450002)

《材料化學》課程是我校為應用化學專業(yè)三年級學生開設的一門專業(yè)課，在應用化學本科專業(yè)中開設這門課程不僅有助于學生了解現代化學對于新材料發(fā)展的重要影響，而且有助于實現創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標。分析探討了《材料化學》課程改革的原因，提出相應的改革措施：通過優(yōu)化課程結構與教學內容、改進教學方法、理論與實踐結合，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

材料化學 ； 課程改革 ； 創(chuàng)新型人才

0 前言

《材料化學》是應現代材料發(fā)展而生的一門新興課程，它既是材料學的主要組成部分，又是化學學科的重要分支，具有明顯的學科交叉特點；它覆蓋金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、納米材料、新型復合材料及智能材料等領域，綜合了無機化學、有機化學、晶體化學、生物學等學科，具有明顯的學科綜合、學科跨越的特點[1]。應用化學專業(yè)是一門研究范圍廣、多學科相融的科學，它利用化學的基本原理和方法對工業(yè)生產中遇到的化學問題進行系統(tǒng)研究以達到材料應用的目的。在應用化學本科專業(yè)中開設《材料化學》課程是新材料研究與開發(fā)工作的基礎，也是化學、材料科學與技術交叉發(fā)展的必然要求[2]。目前，新材料企業(yè)不斷涌現、傳統(tǒng)產業(yè)結構調整都需要大量的創(chuàng)新型人才，《材料化學》課程改革迫在眉睫。

《材料化學》課程從分子尺度到宏觀尺度分析材料的組成、結構與性能之間的關系，涉及材料的發(fā)現、合成、應用過程中涉及的化學問題，指導合成具有優(yōu)異性能的新材料，并在新材料的應用中發(fā)揮著重要指導作用。在應用化學本科專業(yè)中開設《材料化學》課程不僅有助于學生了解現代化學對于新材料發(fā)展的重要影響，而且有助于實現培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教育目標[3]。為順應新時代對創(chuàng)新人才的需求，《材料化學》課程的設置和教學效果的改革迫在眉睫。

總結了作者在《材料化學》課程教學過程的經驗，分析探討了《材料化學》課程改革原因，提出了優(yōu)化課程結構與教學內容、改進教學方法、理論與實踐結合的三種改革措施，以達到培養(yǎng)符合時代需求的創(chuàng)新型人才的目標。

1 課程結構與教學內容的優(yōu)化

由于《材料化學》課程“內容廣、知識新、更新快”的特點，因此，如何在有效的學時范圍內讓學生盡可能多地了解、掌握相關領域的內容，成為教學過程中遇到的主要問題[4]。為有效地解決這一問題，我們采用課程結構與教學內容優(yōu)化這一措施，從教材的選用入手，通過去粗取精的方式、與時俱進的理念進行《材料化學》課程改革。

1.1 選用優(yōu)秀教材

與傳統(tǒng)的四大基礎化學不同，材料化學是一門起步晚、發(fā)展快、綜合性強的新興學科，內容更新快、缺乏經典教材和參考書。盡管目前已出版與材料化學相關的教科書，但因編者的學科背景不同導致各教材內容的側重點也不相同。因此，在教學內容的設置中我們強調知識的更新?；谶@一點，依據學校教材建設與管理規(guī)定，我們選用近三年出版的能反映學科前沿且被公認水平較高的教材，如十五規(guī)劃教材、21世紀教材或者其他已獲國家、教育部、省級等獎勵的教材。

1.2 去粗取精的調節(jié)課程結構

現有的教學體系中化學類與材料類基礎課課時分配比例懸殊，各專業(yè)部分銜接性不好：化學類基礎課課時分配多，而材料類課程所占課時比例少，各章節(jié)之間知識的連貫性差。這就要求我們在構建新的課程體系過程中，針對我校人才培養(yǎng)方針，強調以應用為目的基礎理論教學，著重突出理論應用與實踐能力的培養(yǎng)。因此，在課程結構優(yōu)化過程中我們有針對性地安排實踐環(huán)節(jié)，主動與企業(yè)對接，到相關企業(yè)參加生產實習，了解各種材料的工藝流程，讓學生學會如何將掌握的理論知識與實際生產相結合，達到拓展學生知識面、培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、增強學生就業(yè)創(chuàng)業(yè)競爭力的目的。

1.3 與時俱進地豐富課程內容

材料化學的教學內容主要有：材料的理論基礎、制備、結構表征、性能應用及具體材料中的化學問題等幾個知識模塊[5]。我們在保證完成基礎理論知識教學任務的同時，會結合國內外相關領域的最新研究動態(tài)及時更新部分教學內容，把最新的研究成果、技術發(fā)展介紹給學生，拓展學生的思維，為提高學生在就業(yè)與繼續(xù)深造過程中的創(chuàng)新能力奠定良好的基礎。

2 教學方法和手段的優(yōu)化

在傳統(tǒng)的教學模式中教師一味地灌輸知識而學生被動地接受知識，這樣的教學模式不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，《材料化學》課程教學改革不僅從教學內容上改革，更要從教學方法、教學手段方面進行改革，以達到培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型人才的目標。對教學手段進行改革：我們在教學中積極發(fā)揮教師的引導作用，以學生為主體，通過啟發(fā)研究、互動討論等教學方式，鼓勵學生自主主動培養(yǎng)學生獨立思考能力和創(chuàng)新意識[6]。

2.1 以教師為主導，學生為主體

組織、指導學生查閱文獻使學生積極主動的參與教學；分組討論所了解的相關知識，使學生感知材料化學領域的前沿科學知識；制作并講解課件，啟發(fā)學生對材料科學的興趣，擴充學生的知識面。例如：新型結構材料中對新型高溫材料、聚合物材料、復合材料等進行講解，講解結束利用課余時間帶學生到相關的材料工廠進行參觀實習，豐富學生的知識面的同時將理論與實踐相結合；而智能材料部分，如形狀記憶材料、儲氫材料、隱身材料等，以小組為單位查閱資料并討論后制作幻燈片，各組選派一名代表在課堂上講解，通過這樣的方式提高學生發(fā)現問題、解決問題的能力，達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標。

2.2 教學手段的改進

我們把傳統(tǒng)的板書與多媒體技術相結合，傳統(tǒng)板書的回歸使學生對材料化學領域理論知識的理解與印象更加深刻，而多媒體輔助教學則體現了學生在學習中的主體地位，引導學生主動接受知識[7]。利用多媒體技術向學生介紹更多的新成果，如石墨烯材料在電學、光學、催化及生物等方面的應用，這些知識的介紹，增加學生學習的興趣，開闊了學生的視野，使學生積極主動地參與到教學中，提高了教學效果；在材料化學的基礎理論教學部分、晶體學基礎理論、合金結構、離子晶體與共價晶體等內容時，借助多媒體技術，綜合運用圖片、動畫、文字等形式向學生提供豐富、形象的素材幫助學生了解知識點；傳統(tǒng)板書加深學生對各種理論公式的印象，二者合能夠有效地突破教學難點，提高課堂教學質量。

3 理論與實踐結合、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才

理論與實踐在教學中相輔相成、密不可分。其中，實踐教學是課堂教學的繼續(xù)和發(fā)展，是檢驗教學效果的重要途徑，是培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際能力，培養(yǎng)創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)人才不可缺少的重要環(huán)節(jié)。材料化學是材料科學的核心部分，具有學科交叉性明顯、應用性強的特點，其基本理論多且枯燥，為了強化課堂教學時學生對知識點的領悟能力，堅持理論教學和實踐環(huán)節(jié)相并重的原則[8]。我們在《材料化學》課程的教學過程中盡量多地加入相關材料的應用背景，通過到企業(yè)中參觀實習來實踐教學內容，引導學生用學過的理論知識分析、解決實際問題；同時，我們設置創(chuàng)新實驗，根據學生的個人能力和時間安排，有選擇性的設置一些與教師科研相結合的課題供學生選作，使學生盡早地進入實驗室接觸前沿的學科技術，拓展知識面，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才做好充分的準備。老師指導，學生設計、操作、分析實驗數據，通過主動參與、開放式的學習模式，培養(yǎng)學生運用理論知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新意識。

4 結論

隨著科學技術的發(fā)展，傳統(tǒng)材料不斷更新?lián)Q代，新材料不斷涌現，材料科學領域對人才的需求越來越高，這就為《材料化學》課程的設置和教學效果提出了更高要求。如何順應時代需求培養(yǎng)高素質創(chuàng)新型人才是高等教育不斷探索和改革的方向。其中，課程結構與教學內容的優(yōu)化、教學方法和手段的優(yōu)化、理論教學與實踐結合是《材料化學》課程改革的有效措施，是提高教學質量培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑。

[1] 李 奇,陳光巨,黃元河,等.理科化學專業(yè)“材料化學”課程的建設與改革[J].理工高教研究,2006,25(5):109-110.

[2] 楊 琴,江元汝.應用化學專業(yè)材料化學課程的教學改革初探[J].楊凌職業(yè)技術學院學報,2010,9(4):78-80.

[3] 杜慶洋,徐會君,白佳海,等.《材料化學分析》課程實驗教學改革與實踐[J].廣東化工,2015,42(16):223-224.

[4] 鄒勇進.《材料化學》課程教學的改革與實踐[J].科技信息,2012(9):173.

[5] 曾兆華,楊建文.材料化學[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008:1-294.

[6] 侯新梅,胡曉軍,郭 敏,等.啟發(fā)式教學在材料化學課中的運用初步探討[J].中國科教創(chuàng)新導刊,2011(23):60.

[7] 王 強.多媒體教學在環(huán)境化學課程中的改革與實踐[J].西南師范大學學報:自然科學版,2011,33(6):178-181.

[8] 廖桂英,夏 華.大學化學課程的創(chuàng)新教學實踐[J].科技創(chuàng)新導報,2011(7):179.

多氟多通過國家工業(yè)強基工程項目驗收

近日，在工業(yè)和信息化部組織的工業(yè)強基工程驗收中，河南省多氟多化工股份有限公司承擔的高純晶體六氟磷酸鋰項目順利通過專家組驗收，成為該省首個通過國家工業(yè)強基工程項目驗收的企業(yè)。

六氟磷酸鋰是鋰離子電池核心材料之一，其產品質量決定了鋰離子電池充放電性能、使用壽命和安全性。由于我國高純晶體六氟磷酸鋰研發(fā)一直未取得重大突破和實質性進展，制造技術長期被國外企業(yè)封鎖，產品市場長期被國外企業(yè)壟斷，嚴重制約了我國鋰離子電池產業(yè)發(fā)展。

經過多年努力，多氟多化工股份有限公司突破了六氟磷酸鋰的關鍵制造技術，實現了高品質、大規(guī)模、低成本產業(yè)化，打破了國外長期壟斷，完全替代了進口。2013—2016年多氟多化工股份有限公司共投資5 730萬元，新增1條年產1 000 t高純晶體六氟磷酸鋰生產線。通過升級設備、優(yōu)化工藝、提升質量，制造工藝、技術指標和產品質量均達到國際先進水平，產品國內市場占有率達到35%、全球市場占有率達到20%，并返銷日本、出口韓國，成為全球和國內市場占有份額最大的企業(yè)，是全球主流電解液廠商秀博瑞殷(soulbrain)和鋰電池廠商LG、比亞迪的主要供應商。

工業(yè)強基工程高純晶體六氟磷酸鋰項目的成功實施表明：一方面要進一步加大對傳統(tǒng)產業(yè)改造升級力度。該項目的實施，對我國傳統(tǒng)化工產業(yè)走精細化高端化、由原材料向新材料發(fā)展之路有著積極的示范作用;另一方面要進一步加大重點領域工業(yè)強基推進力度。該項目的實施，突破了關鍵制造技術，打破了國外長期壟斷，使六氟磷酸鋰價格從之前的每噸80萬～100萬元降到了20萬～40萬元，推動了我國鋰離子電池產業(yè)快速健康發(fā)展，對大力推廣新能源汽車產業(yè)發(fā)展具有十分重要意義。

2017-03-06

肖元化(1984-)，男，講師，研究方向為材料科學，電話：15136274232，E-mail:yuanhua.xiao@163.com。

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