王 軍，白凌云，黃 隆

(江西科技師范大學(xué)材料與機(jī)電學(xué)院，江西 南昌 330013)

新材料已經(jīng)成為世界各國(guó)必爭(zhēng)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，材料科學(xué)與工程學(xué)科擔(dān)負(fù)著新材料研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制備的重任[1]。材料化學(xué)專業(yè)是材料科學(xué)與工程和化學(xué)交叉形成的一個(gè)專業(yè)，培養(yǎng)掌握材料科學(xué)和化學(xué)基本知識(shí)，具有材料制備和性能分析的基本能力的應(yīng)用型人才。

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，材料化學(xué)專業(yè)在新材料、信息、能源、環(huán)境等領(lǐng)域的作用越來(lái)越重要。目前，國(guó)內(nèi)超過(guò)170所高校開(kāi)設(shè)了材料化學(xué)專業(yè)，江西科技師范大學(xué)自2006年開(kāi)始招收材料化學(xué)專業(yè)本科生，結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)定位，制定了材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)，確定了以培養(yǎng)“具有一定的科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)能力和創(chuàng)新意識(shí)”的應(yīng)用型高級(jí)人才為目標(biāo)。

對(duì)于理工科學(xué)生而言，實(shí)驗(yàn)課程能將理論課程中的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決，具有驗(yàn)證理論、培養(yǎng)能力、提升專業(yè)素質(zhì)的作用，在實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)中具有重要地位[2]。材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的實(shí)驗(yàn)課程包含基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)，主要實(shí)驗(yàn)課程如圖1所示。在實(shí)驗(yàn)課程體系中，專業(yè)實(shí)驗(yàn)既是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的延伸，又是為學(xué)生到具體崗位從事專業(yè)工作做鋪墊，專業(yè)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)具有獨(dú)特的作用，本文在分析材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹我校材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并分析材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)在提升創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)能力中的作用。

圖1 我校材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系Fig.1 Course system of material chemistry professional experiment in our university

1 材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

材料化學(xué)專業(yè)是理工結(jié)合、學(xué)科交叉的專業(yè)，在新能源材料、信息技術(shù)、航空領(lǐng)域、環(huán)境保護(hù)等前沿科學(xué)中發(fā)揮了重要作用[3]。材料化學(xué)專業(yè)涉及內(nèi)容廣，涵蓋學(xué)科多，盡管很多高校都設(shè)置了材料化學(xué)專業(yè)，但不同學(xué)校，材料化學(xué)專業(yè)歸屬于不同學(xué)院，有些在化學(xué)化工學(xué)院，有些在材料科學(xué)與工程學(xué)院，這導(dǎo)致了在材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，仁者見(jiàn)仁、智者見(jiàn)智，對(duì)于具體的教學(xué)內(nèi)容，難以形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

普遍存在的一種情況是，結(jié)合各自學(xué)校材料化學(xué)專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)，以及學(xué)校所在地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r、學(xué)校優(yōu)勢(shì)學(xué)科等客觀條件，選擇專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方向和具體內(nèi)容。如吉林化工學(xué)院提出了四類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊(專業(yè)必修實(shí)驗(yàn)、專業(yè)選修實(shí)驗(yàn)、學(xué)科大類平臺(tái)實(shí)驗(yàn)、個(gè)性化特色實(shí)驗(yàn))，構(gòu)建了材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式[4]。農(nóng)林類院校材料化學(xué)專業(yè)則將生物質(zhì)材料、農(nóng)用功能材料融入到專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中[5]。

材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)有其歷史原因，早在1987年，國(guó)家教委修訂的全國(guó)理科專業(yè)目錄中，在化學(xué)學(xué)科中增設(shè)了材料化學(xué)等應(yīng)用性和邊緣交叉性學(xué)科專業(yè)。而在2012年，中華人民共和國(guó)教育部在《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》中，將材料化學(xué)專業(yè)劃入工學(xué)材料類?，F(xiàn)在已出版的各種材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，在具體教學(xué)內(nèi)容上，還未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。鑒于此，制定統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)，可以為材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)確定參考標(biāo)準(zhǔn)，勢(shì)在必行。

1.2 材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目間關(guān)聯(lián)性低

在沒(méi)有統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)教材的情況下，材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，很多高校通過(guò)發(fā)動(dòng)專業(yè)教師及科研人員投身于本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這樣做不僅有助于促進(jìn)科研服務(wù)教學(xué)，還能幫助本科生加深對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。

然而，材料化學(xué)專業(yè)屬于學(xué)科交叉的專業(yè)，從事該專業(yè)的教師往往具有不同的研究方向和興趣，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)源于教師的科研項(xiàng)目，這些項(xiàng)目的方向相差很大，造成了專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目關(guān)聯(lián)性低，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中很難深入思考，專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果不理想[6]。

1.3 材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件有待提升

實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件包括軟件條件和硬件條件。軟件條件包括師資、教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等。大多數(shù)材料化學(xué)專業(yè)具有高學(xué)歷、高職稱教師，但從事專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教師往往比較匱乏，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指導(dǎo)往往由從事理論課教學(xué)的專業(yè)老師兼任，他們本身有理論課程教學(xué)和科研任務(wù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)上投入的時(shí)間和精力不足。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱很難及時(shí)更新，更沒(méi)有與實(shí)驗(yàn)課程對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)書(shū)。

硬件條件方面包括實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備等，基于科研課題衍生的專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由于用到昂貴的科研儀器設(shè)備，能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)組數(shù)有限，本科生動(dòng)手操作的可能性較小，而且科研實(shí)驗(yàn)用房普遍較為緊張，很難長(zhǎng)時(shí)間容納大量學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的提升不足。

2 我校材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)

2.1 整合學(xué)院資源，優(yōu)化材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件

在實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)上，學(xué)院確定了以博士、教授牽頭的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，在實(shí)驗(yàn)教師相對(duì)缺乏的情況下，固定了部分老師在教學(xué)過(guò)程中，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主。經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍相對(duì)固定，并在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，形成了自己的教學(xué)特色。

在硬件方面，充分利用學(xué)院擁有的省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，充實(shí)到材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。通過(guò)分小組輪流交叉教學(xué)的方式，讓更多的學(xué)生接觸到先進(jìn)的儀器設(shè)備，在拓展學(xué)生視野，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)以及熟悉專業(yè)發(fā)展前沿上發(fā)揮了積極作用。

2.2 教學(xué)過(guò)程中，以問(wèn)題引導(dǎo)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

作為應(yīng)用型理工科專業(yè)，材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)在提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新素質(zhì)上具有特殊的地位。將“問(wèn)題”貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生帶著“問(wèn)題”來(lái)上課，伴著“問(wèn)題”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的整合，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的關(guān)聯(lián)性，增強(qiáng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課前后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目間的聯(lián)系。

具體來(lái)講，在材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò) “環(huán)境污染”、“金屬腐蝕”、“固體表面起霧”等生活中常見(jiàn)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題，并嘗試解決問(wèn)題。帶著解決問(wèn)題想思路，向同學(xué)們講解相應(yīng)的具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。采用這種教學(xué)方法后，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡恼J(rèn)識(shí)更加清晰，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟的理解更加深入，實(shí)驗(yàn)課程后，對(duì)實(shí)驗(yàn)的反思更加有針對(duì)性。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中涉及的實(shí)驗(yàn)參數(shù)均不固定，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，本著解決“問(wèn)題”的目的，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，經(jīng)指導(dǎo)老師確認(rèn)后，進(jìn)行嘗試，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論。這樣的教學(xué)方法不僅能讓學(xué)生在本科階段掌握材料研究的方法和步驟，了解新方法、新技術(shù)，接受新知識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

2.3 創(chuàng)新思維訓(xùn)練方法融入專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，提升學(xué)生創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是提升學(xué)生就業(yè)能力的重要途徑[7]，隨著年齡的增長(zhǎng)，思考問(wèn)題的方式固定化，創(chuàng)新能力受到束縛，在材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，引入創(chuàng)新思維訓(xùn)練方法，提升學(xué)生創(chuàng)新能力。

“思維導(dǎo)圖”是個(gè)人發(fā)散式思維方式形成的工具，“頭腦風(fēng)暴”能幫助團(tuán)隊(duì)快速找到大量解決問(wèn)題的方法。在材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，在指導(dǎo)老師向同學(xué)們介紹 “問(wèn)題”后，要求同學(xué)們用思維導(dǎo)圖對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入分析，各實(shí)驗(yàn)小組采用頭腦風(fēng)暴，對(duì)解決“問(wèn)題”的方法進(jìn)行討論，然后在指導(dǎo)老師的輔導(dǎo)下，評(píng)價(jià)各種問(wèn)題解決方案，并在老師的指導(dǎo)下確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)步驟及具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣做既調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)中加大綜合類實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能深入思考，并將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程中學(xué)習(xí)到的創(chuàng)新思維方法運(yùn)用到專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中，不斷提升學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)和能力。

3 結(jié) 語(yǔ)

材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力提升的重要途徑，通過(guò)整合實(shí)驗(yàn)室硬件條件，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，融入創(chuàng)新思維方法，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生具有積極作用，同時(shí)，對(duì)于提升學(xué)生的就業(yè)能力具有幫助作用。