在教与学的互动中感受《材料化学》的魅力

摘 要:本文抓住《材料化学》内容涉及广,知识体系新,更新速度快的鲜明特点,针对本科生《材料化学》教学过程中出现的一些问题,从互动式教学,开放式教学,网络教学,实践教学等几个方面着手,进行了一系列有针对性的教学改革和探索,形成了一套独具特色的《材料化学》教学研究体系,在《材料化学》教学研究中进行了有意义的尝试。

关键词:材料化学网络教学实验教学教学互动教学研究

中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1673-9795(2011)08(b)-0168-02

社会的不断进步和科技的迅猛发展催生了许多新兴领域和新兴学科,“材料化学”就是其中非常重要的一支。从我国教育部1998年正式确定《材料化学》为本科专业开始,《材料化学》教学就承担着为新材料,新技术的理论研究和开发应用培养专业人才的历史使命和社会责任。然而,由于“材料化学”这门课程还很年轻,在教学过程中往往会出现各种各样的问题,怎样使《材料化学》这门课程的教学工作更加完善,更加科学,更加符合时代发展的要求和自身的学科特点是现今《材料化学》教学工作者共同努力的方向。新疆大学材料化学课题组在《材料化学》课程建设和实践中进行了一系列有益的尝试,积累了一定教学经验,初步形成了一套具有自身特色的《材料化学》教学体系,下面将从《材料化学》的学科特点和教学难点,理论教学模式和实践教学几个方面分别进行阐述。

1 《材料化学》的学科特点和教学难点

“材料学”是与化学、物理、数学和工程等学科相互渗透而形成的一门典型交叉学科,而“材料化学”则是从化学的角度出发研究材料的合成制备理论、材料的显微结构和材料性能之间关系以及各种新型功能材料的发展状况的学科,它既是材料科学的一个重要分支,又是化学学科的一个组成部分,因此具有明显的交叉学科、边缘学科的性质[1～3]。随着国民经济的迅速发展以及材料科学和化学科学领域的不断进步,作为新兴学科的“材料化学”发展日新月异,新理论,新材料,新技术层出不穷,为其赋予了“内容涉及广,知识体系新,更新速度快”的鲜明学科特点。然而,作为材料化学专业本科学生的重要基础课程和其他化学专业学生的重要选修课程,《材料化学》的教材还非常少,完全满足课程要求的优秀教材就更少[4]。在对现有教材进行综合比较并结合新疆大学课程设置特点的基础上,目前我们选择使用《材料化学》[5](周志华,金安定,越波,朱小蕾主编,化学工业出版社)作为主要授课教材,部分参考书则使用《材料化学》(李奇,陈光巨主编,高等教育出版社)及《材料概论》(周达飞主编,化学工业出版社)等。虽然这些教材已经尽力对材料化学发展迅速的领域和研究热点进行了阐述,如新型功能陶瓷,磁性材料,分子电子学,薄膜材料,传感器等,但毕竟多数是在2005年以前出版,既不能紧跟材料学领域的知识更新速度,也不能全面而系统地反映材料学当今的发展状况。事实上,从某种程度上来讲,任何一本编写精湛的《材料化学》教材都不能完全满足材料化学“内容涉及广,知识体系新,更新速度快”的学科特点,从而为《材料化学》的教学工作带来了一定的难度。

2 《材料化学》理论教学模式探索

既然从选择教材方面着手来提高《材料化学》的教学质量存在着一定的难度,新疆大学材料化学课题组就紧紧针对教育部对《材料化学》本科专业培养目标,改变传统教学模式,利用多种教学手段全面展开《材料化学》教学工作,力图使学生不仅能够学习到材料化学方面的基本理论,基本知识,还能够接受科学思维与科学实验方面的基本训练,充分了解材料化学的最新发展动态,掌握信息收集、检索、整理和汇报的方法,全面提高各方面的综合能力。

2.1 开放式教学

在授课内容上,以教材为主线,内容开放,紧跟材料学最新发展前沿。

新疆大学《材料化学》课程在大四第一学期开设,之前学生已经学过许多相关课程,如化学专业基础课,《材料导论》等,在讲授《材料化学》课程时,教师要求全面了解学生的整个知识体系,缩减已经学过的内容,补充必要的理论知识,以教学大纲和教材作为主线,增加材料学最新的发展内容,可以是相关科技新闻,最新学术文献,也可以是最新科技视频。通过对最新科研成果的跟踪介绍,既能够提高学生对材料化学学习的兴趣,又能够使其掌握学科发展的最新概况,了解材料学发展的方向。

2.2 互动式教学

在授课方式上,采用多媒体教学方式,以教师课堂讲授为主,利用教师自制的PPT课件,辅助以部分视频教材,既形象,直观,系统地介绍了材料化学相关基础知识,学科最新动态,又引导并启发了学生对材料学学习的兴趣。接下来采用“教师—— 学生”互动教学方式,让学生在教师上课讲授的内容基础上查阅并收集相关文献,进行知识拓展,跟踪最新研究成果,并进行一定的总结和整理,然后以课堂课件PPT的方式在课堂上做简短的汇报,其它学生可以自由提问,开放讨论。通过学生汇报,不仅补充,丰富并深化了教师上课内容,启发了学生自主学习能力,培养了学生查阅并收集文献,整理信息的能力,而且培养了学生制作课件,公开发表演讲的能力,是对学生综合能力的培养和提高。

2.3 网络教学

通过学校网络教学平台进行网络教学是目前许多老师采取的网络教学主要方式,这种方式虽然好,但有一定的局限性。比如新疆大学进行网络教学的老师必须经过学校申请,而且校园网时时会有技术故障,造成访问失败的情况,而且学校网络教学的网络影响力也会有一定的限制。鉴于此,新疆大学《材料化学》课题组选择了目前最流行的网络元素—— 博客(微博)开展《材料化学》的网络教学工作。

在《材料化学》课程建设的博客中(http://hi.baidu.com/材料化学2010/),不仅分享了新疆大学材料化学课题组自制的《材料化学》教学课件,让学习下课以后仍然能够通过网络进一步复习课堂内容,补充和完备课堂笔记,而且对《材料化学》的教学目标,学科特点,课程设置等方面进行了系统地介绍,让学生不仅对《材料化学》这门课程有了一个全面而系统的了解,而且可以进行互动式的探讨与自由评论;此外,博客中还共享了大量内容丰富的教学资源,网络教学课件,不仅大大丰富了课堂教学内容,还对材料化学研究方法,研究最新领域进行了一定的介绍,《材料化学》教学通过博客这个平台增加了新疆大学《材料化学》学科的影响力。《材料化学》博客开博短短半年时间里,访问量已经超过6000人次,充分证明《材料化学》网络课程教学取得了一定的成功。

3 《材料化学》教学实践

实验教学是对理论教学的极大补充和加强,是培养学生综合能力的重要环节,新疆大学材料化学课题组非常重视《材料化学》的实践教学(实验和实习),针对《材料化学》的学科特点,详细制定了全面的实验课程,包括基础实验,综合实验,开放实验和设计实验部分。

基础实验部分的内容涵盖了材料合成与制备,材料性能表征,材料成形加工工艺等多个环节,涉及到功能高分子材料和无机非金属功能材料两个方向,力求使学生在课本理论知识的指导下,通过实际动手操作,结合实验现象的观察,分析,培养分析和解决问题的能力,并反过来加深对课本理论知识的进一步认识和理解。然而材料化学实验通常有操作时间长,涉及步骤多等特点,有些实验在课程安排的课时内根本完成不了全部操作,鉴于此,我们进行了一些实验教学探索,如综合实验,开放实验,设计实验。

3.1 综合实验

新疆大学材料化学课题组按照“合成、制备—分析、表征—实际应用”这样“一条龙”式的实验设计思路设计了部分综合实验,如“超声水热法制备纳米氧化物及其性能表征”,“聚丁二酸丁二醇酯的合成及性能表征”等,通过综合实验环节,让学生对材料合成与制备,性能评价与表征等每个环节和整体实验设计都有一个全面系统的了解,能够帮助学生将所学的知识融会贯通,并能够在一定程度上激发学生的学习潜能,培养学生的团队合作精神,提高学生的综合动手能力和科学素质。

3.2 开放实验

材料化学部分实验课所需要课时较长,程序相对比较复杂,如粉体烧结过程,球磨过程,干燥过程等等,新疆大学材料化学课题组针对这一特点设计了部分开放实验,实验室全天开放,由实验老师提前准备好实验所需药品试剂,调试好所需实验仪器,并负责在整个实验过程中随时解决和协调可能出现的任何问题。学生可以在当天任何时间根据自己的具体情况自主安排实验进度,协调公共仪器设备的使用,这样既节约了学生的时间,合理配置了仪器的使用,也锻炼了学生的组织协调能力,保证了实验的顺利完成。

3.3 设计实验

培养学生分析和决定问题的能力是材料化学实验课的另一个重要任务。从这一角度出发,新疆大学材料化学课题组开设了部分设计实验,由实验老师设定好实验目标,让学生通过查阅文献,参考教材等途径,利用学校能够提供的实验条件自主设计实验方案,选择实验原料,安排所需要仪器设备,协调实验时间,完成教师制定的实验目标。通过设计实验,很好地培养了学生综合分析问题和解决问题的能力。

4 结语

《材料化学》是一门新兴的交叉学科,具有内容涉及广,知识体系新,更新速度快等鲜明特点,为了适应这一学科特点,让材料化学教学既能达到传授材料学领域最新学科知识,又能培养学生综合研究能力的目标,笔者在教学内容,教学模式,教学实验等环节进行了一系列积极的改革和探索,在材料化学的教学工作方面积累了一定的经验,建立了一套具有自身特色的《材料化学》教学模式和教学体系。

参考文献

[1]付鹏.广州化工,2010,38(9):208.

[2]朱光明.大学化学,2004,19(6):16.

[3]郑玉丽,王占勇,钱蕙春.广东化工,2009,36(12):196.

[4]梁金.广州化工,2010,38(8):275.

[5]周志华,金安定,越波,等.材料化学[M].化学工业出版社,2005.

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