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《材料化學》課程教學改革和實踐探討的論文
材料化學伴隨著材料科學的發展而誕生和成長，它是材料科學的重要組成部分，又是化學學科的一個分支。材料化學是從分子水平到宏觀尺度認識材料結構與性能的關系，從而有目的地設計材料的組成、結構和改善制備技術，以期獲得具有優異性能的材料。《材料化學》課程是一門以材料科學與化學相結合的新興課程，是綜合了材料科學、無機化學、物理化學、有機化學、高分子化學、分析化學、結構化學等內容的一門課程，是材料化學專業的基礎核心課程。“十二五”期間，大力開發新材料是國家重點支持發展的高新技術領域之一，這就對高校材料化學專業的本科教學提出了更高的要求。如何提高《材料化學》課程教學效果，培養具有良好材料化學知識的高素質專業人才尤為重要。
1 《材料化學》課程教學中存在的問題
材料化學是一門新興交叉學科，該學科既涉及材料學科的知識，又涵蓋化學學科的知識，因此內容覆蓋面廣、知識點多，現有的理論學時數較少，教學內容與學時數的矛盾突出，許多學生反映這門課程所涉及的許多內容較難掌握，一定程度上影響了學生的學習興趣。另一方面，由于材料本身范圍廣泛(包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料、功能材料等)，各高校開設材料化學專業的背景和所依托的學科優勢也各不相同，各個學校材料化學專業的培養模式和教學內容有很大差別。由于該學科發展時間較短，現有的《材料化學》課程參考資料偏少，且內容較單一，不適宜不同高校《材料化學》課程的教學。同時，由于材料化學學科發展迅速，各種新材料層出不窮，并在基本原理、制備技術、表征手段以及性能研究等方面取得了很大的進步，而《材料化學》課程教材的內容較老、更新較慢，以至于本學科的新技術、新成果的研究和進展不能及時充實到教材中。因此，《材料化學》課程教材的選用和教學內容的選取，需要具體結合各個學校材料化學專業自身的特點。
對于如何設置材料化學專業相關課程，并建立起相關課程之間內在、合理的聯系，目前還有很多問題需要探索。比如材料化學專業先修課程《無機化學》、《物理化學》、《高分子化學》、《結構化學》及《材料科學基礎》等課程，這些課程中的部分教學內容與《材料化學》課程的教學內容均有重復。因此，這就要求主講教師轉變教學觀念，合理安排教學內容，既要強調基礎知識和基本原理，又要突出重點和難點，同時要把《材料化學》課程知識點的精華講透。
2 《材料化學》課程教學改革的主要內容
2.1 教學體系與內容改革
針對《材料化學》課程理論教學存在的問題，我們將教學內容進行調整、重組和更新，不斷優化課程教學體系，更新完善教學內容。通過將教學內容與學科前沿相聯系，把該學科的最新研究成果滲透到課堂教學，調動了學生的學習積極性，開拓了學生視野。比如，將 2010 年諾貝爾物理學獎成果“石墨烯”，1996年諾貝爾化學獎成果“富勒烯 C60”，以及新能源材料發展現狀融入到《材料化學》課程教學中，這極大地拓寬了學生的知識面，充分調動了學生的學習興趣。另一方面，將教學與科研相結合，介紹教師自身的科研成果或本專業教師課題組的一些研究成果及正在探索的一些科研項目，這不僅提高了教師自身的教學水平，豐富了教學內容，還營造了良好的學術氛圍，促進了學生創新能力培養，全面提高了教學質量。同時，為了使學生產生學習《材料化學》課程的積極性和主觀能動性，授課過程中不拘泥于教材內容的排序，注重對各知識點進行重組和精煉，在有限的學時分配中提高教學效率，改善教學效果。
2.2 教學方法與手段改革
《材料化學》課程的教學主要針對高年級本科生，他們經過2~3 年的大學生活與學習，已具備較強的實踐動手能力和自學能力，因此在教學中，我們充分利用這一特點，改進傳統課堂以教師為主、學生為輔的教學方法，積極實行啟發式、互動式和參與式教學，有意識地采用設疑或質疑的方式，引導學生獨立思考，分析討論得出正確的結論，由接受知識轉變為創造知識。另外在教學中，我們結合材料化學最前沿的科學研究領域，將學生分成若干小組，每個小組布置一個關于新材料研究進展的課題，指導學生利用圖書館和網絡等資源搜索所需信息，并對該課題進行分析與評價，并要求學生以 PPT 的形式在課堂上講授對該課題的一些認識和見解，這樣大大調動了學生學習的主觀能動性，拓寬了學生的知識面，培養了學生對科研的興趣，也為他們今后走向社會或繼續深造奠定了基礎。
對于《材料化學》課程中涉及的晶體結構、晶體缺陷等比較抽象內容，由于學生理解起來比較困難，我們采用 Diamond、Materials Studio 等結晶化學軟件向學生展示不同晶體的模型，使教學內容直觀化，從而有效地促進學生的理解。針對材料制備的設備及工藝方法等內容，通過收集設備及工藝照片，利用 PPT 或Flash 軟件制作工藝流程及原理，從而使學生能夠較好地掌握相關知識點。
2.3 實驗與理論教學相結合
《材料化學》課程是一門典型的基礎理論和實踐緊密結合為特征的課程。因此，我校開設了與《材料化學》理論課程相銜接的《材料化學綜合實驗》和《開放性專業實驗》等實踐教學環節，來鞏固加深理論課程學習的基本知識和基本原理。《材料化學綜合實驗》旨在深化學生對材料化學專業基礎知識的理解和應用，以及專業實驗技能的培養。《開放性專業實驗》注重激發學生的創新意識以及主動探究科學實驗的精神，綜合培養學生的自主學習能力、動手能力、查閱資料能力、分析問題和解決問題的能力。這種實驗和理論教學相結合，學生不僅可以用專業知識指導實踐，而且又在實踐中更深刻的理解專業知識。
2.4 考核方式的改革與創新
《材料化學》課程的內容涉及面廣，知識點多，實踐性強，傳統的純知識記憶考試方式和終結考評形式在一定程度上制約了學生的創新思維，挫傷了學習的積極性，因此我們積極探索考試方法的改革。為了充分調動學生平時學習的積極性、主動性，增強學生自主學習和分析問題、解決問題的能力，我們增加了平時考核的比例。根據教師布置的相關內容，學生通過文獻調研，撰寫小論文、制作 PPT 并進行講解，參與課堂討論情況，課外作業、期末考試等多種方式相結合的方式，全面檢測學生的學習效果，科學地評價學生的綜合素質和創新能力。
3 總結
通過對《材料化學》課程的教學改革與實踐研究，激發了學生對本課程學習的積極性，也提高了學生認識問題和解決問題的能力。當然，隨著教學改革的不斷深入，該課程的教學改革與實踐研究會進一步加強，教學內容和方法也會日益完善。
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