應用型材料化學專業教學體系的建設

李明田 龔敏 金永中 羅宏

[摘 要]四川理工學院材料化學本科專業于2008年開始招生，課程組以材料科學與工程專業綜合改革為契機，以培養應用型材料化學人才為目的，整合優勢資源，從專業方向定位、課程體系構建、核心課程設置及教材選擇、實踐環節和師資隊伍建設等幾個方面進行探索和實踐，推進該專業本科教育的發展。

[關鍵詞]材料化學 應用型 教學體系建設

[中圖分類號] G642[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）12-0108-03

一、引言

材料化學是從化學角度研究材料的合成、組成、結構、性能及其應用的一門科學，具有明顯的交叉學科、邊緣學科的性質，其主要內容不是材料的化學性質，而是材料在制備和使用過程中涉及的化學過程。我國于1997年將材料化學專業認定為本科專業，到目前為止國內已有130多所高校建立了材料化學專業。[1]

四川理工學院于2008年開始招收材料化學專業的本科生，至今已招收七屆，畢業三屆，一次性就業率達到95%以上，其中考研深造8人。材料化學專業人才培養計劃的完善是一項系統工作，涉及專業定位、培養方案、課程設置、課程內容、教材選擇、實踐教學、社會實踐和師資隊伍建設等多個方面。

在專業獲批后，我們便成立了材料化學專業人才培養方案制訂小組，對國內部分高校材料化學、材料科學與工程等相關專業的辦學情況進行了廣泛調研，就其培養計劃、課程設置、所用教材、實驗室建設、研究方向和特色、生產實習、畢業論文以及招生就業等方面進行了深入交流，以了解省內外材料化學專業學科建設和課程體系現狀。

材料化學涵蓋的學科范圍廣泛，不同高校的專業方向各不相同，培養方案和課程體系差別較大。為此，我們在材料化學專業人才培養修訂時，從專業定位、課程體系構建、核心課程設置及教材選擇、實踐環節和師資隊伍建設等幾個方面都進行了積極的探索，同時積累了一定的經驗。

二、專業方向的定位

材料化學是材料學與化學學科相互滲透形成的交叉學科，既是化學的一個次級學科又是材料科學的一個分支，因而材料化學專業既可以是理科方向又可以是工科方向。人才的培養需要找準位置，明確方向，這是適應經濟需求、辦好專業的關鍵。材料包括金屬材料、無機金屬材料、高分子材料、復合材料等多個領域，而各高校開設此專業的背景、所依托的優勢學科各不相同，因而各個高校的材料化學專業方向是不同的。[2]

我校材料化學專業先是由化學系負責申請，后是由院系調整，被劃分到材料系，專業方向由最初的理科化學方向轉向工科材料方向。材料系的優勢為材料腐蝕與防護，但防腐專業方向的學生年均80人以上。調研表明，一旦超過90人 / 年，防腐專業的學生將面臨巨大的就業壓力，所以不再適宜將材料化學專業定位于材料的腐蝕與防護方向。作為為地方培養材料類應用型人才的材料化學專業，在其專業方向定位上不僅要結合材料科學與工程學科的實際情況，更要具有明顯的地方特色。我們把材料化學專業定位于粉末材料，這與我校所處地方經濟條件與產業分布相適應。

四川理工學院位于川南五地市之中的自貢市，擁有自貢國家高新技術產業開發區和自貢國家新材料產業化基地，不僅擁有諸如自貢硬質合金有限責任公司、中橡集團炭黑工業研究設計院、東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司、四川大西洋焊接材料有限公司等大型新材料制造公司，而且擁有生產大型企業上游材料的眾多中小型企業，如自貢粉末冶金有限責任公司、自貢興達特種粉末冶金廠、自貢市東光粉末冶金制造廠、自貢市杭沅粉末有限公司等。按照“突出實用，服務本地”的原則，我們把材料化學專業方向定位為“粉末材料”，旨在培養能在粉末材料開發、生產及應用領域具有創新精神和實踐能力的應用型人才，以促進自貢及周圍城市相關企業的發展。

三、課程體系的構建

課程體系是由相互聯系、相互影響的若干課程按一定的結構組成的具有實現人才培養目標功能的統一整體。[3]在確定了材料化學專業方向后，在借鑒其他院校經驗的基礎上，結合專業人才培養目標和地方特點，我們構建了一套適合我校材料化學專業的課程體系。

材料化學專業的四年本科課程總共有180個學分，其中素質教育平臺3個學分，通識教育平臺55個學分，學科基礎教育平臺72個必修學分和4個選修學分，專業教育平臺42個學分的必修課和4個學分的選修課。

開設的專業核心課程有“材料科學與工程基礎”、“材料現代分析方法”、“材料力學性能”、“材料化學”、“材料物理”、“材料制備科學技術”、“粉末冶金原理”、“粉體材料”和“功能材料”等，專業選修課有“復合材料”、“納米材料”、“高分子物理”、“高分子材料化學”、“材料表面技術”、“材料腐蝕與防護”等，這些課程既有粉體材料的基礎，又有大材料的擴展，夯實專業基礎，拓展專業視野。從2011級新生開始，在第一學期增加了“材料化學專業導論”課程，主要是對本專業性質、學習內容、學習方法、課程設置及未來就業前景和領域進行介紹，目的是培養學生的專業思想和興趣，引導正確的學習方法，制訂四年學習計劃和未來就業目標。實踐課程包括金工實習、認識實習、社會實踐、計算機在材料科學與工程中的應用（上機）、課程設計、基礎/專業實驗、實習環節和畢業論文等。

在進行課程設置時，首先整合了學校相關教學資源，突出專業的特色，配備相關教學人員;其次克服大部分院校材料化學的理論課程學時偏多的缺點，提高應用能力培養的課程比例，解決理科色彩濃重的缺陷;再次采用先進的教學手段，更新教學內容，選擇合適的教材，避免沿用傳統的材料或化學教學方式。

四、專業核心課程教材的選擇

在確定專業方向、構建課程體系、設置核心課程之后，我們著手對相關課程的教材進行了考查。因為專業課的總課時壓縮，我們將“材料科學基礎”和“材料工程基礎”兩門課合并，開設了“材料科學與工程基礎”課程，其教材基本上是采用劉智恩主編、西北工業大學出版社出版的《材料科學基礎》和學院自編的內部教材《材料工程基礎》;經調研可知，市場上材料化學教材達10多種，內容因各個學校材料化學的定位和強勢專業而定，比如廈門大學丁馬太教授主編的《材料化學導論》是最早的材料化學教材，曾被許多大學采用，但內容相對陳舊;哈爾濱工程大學席智慧等主編的《材料化學導論》，內容豐富，但部分章節理論太多，不適合我們學生的基礎。我們現在選用中山大學曾兆華主編的《材料化學》，不僅包括了材料的結構、性能、制備等材料化學的基本內容，而且還按材料的類型（金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料）為主線對不同種類的材料進行介紹，內容新穎，體系與本課程的教學內容相同。因此，我們將這本教材作為本課程的教材，并以北京師范大學李奇主編的《材料化學》、上海交通大學唐小真主編的《材料化學導論》及席智慧等主編的《材料化學導論》為主要的教學參考書。像其余核心課程“材料制備科學技術”、“粉體材料”等分別選擇了四川大學朱世富教授主編的《材料制備科學與技術》和四川理工學院鄧建國主編的《粉體材料》作為教材，如表1所示。

表1 ? 材料化學專業核心課程的教材

五、實踐教學環節

實踐教學以培養具有創新意識、創新精神、創新能力和實踐能力的應用型人才為重要前提。[4]我校材料化學專業基本實現了“主干課程規范化，選修課程特色化，實踐環節基地化”的教學運行模式。實踐教學平臺由課內實踐和課外實踐兩部分組成。其中課內實踐主要包括金工實習、教學實驗、生產實習、課程設計、畢業論文（設計）等;課外實踐主要指學生參加的科研訓練與創新活動，如參加學科競賽、科研活動或專業調研等，如表2所示。

表2 ? 實踐教學環節設置表

實驗教學是實踐教學的重要組成部分，是培養學生理論聯系實際、分析與解決問題能力的重要教學環節。為了避免實驗教學作為理論教學的附屬的局面，我們對實驗教學的內容和模式進行了革新，實驗教學包括基礎實驗和專業實驗兩個部分。基礎實驗主要以演示、指導操作性實驗為主，鍛煉學生的實驗操作技能，使學生掌握常見大型儀器的測定原理和操作方法，使學生能夠靈活應用所學理論知識和實驗技術解決生產實際問題，加深對相關理論知識的理解，初步培養學生進行科學研究的工作能力。專業實驗按照“制備—表征—應用”的思路開設實驗，包括粉體制備、形貌分析、粒度分析、拉曼光譜分析、熱壓燒結和粉末燒結性能測試等，而且增設了創新型實驗，讓學生自己選擇、自己設計、自己動手制備新的粉體材料，并對其進行表征，深刻體會粉體材料的制備及性能的實質，感受材料在宏觀方面和微觀方面的千變萬化，激發學生對材料研究的熱情。

實習是應用型專業教學中非常重要的一個實踐教學環節，能培養學生工程實踐能力和創新意識。基于安全因素的考慮，大型企業雖然接納學生實習，但實習方式幾乎都是“只準看，不許動”的參觀實習;私營企業可以放手讓學生實際操作，但容量有限。因此在實際中，我們盡可能多地讓學生去不同的企業實習，輪流交叉進行。實習時，要求實習單位安排專職人員介紹安全生產規范、生產車間、實踐操作規范等，讓學生從思想上重視生產，加強實踐與理論知識的聯系，極力避免校外實習的形式化。

畢業論文是在校大學生最后一次知識的全面檢驗，是培養大學生的科學研究能力，訓練學生獨立進行科學研究的過程。畢業論文由教師提供題目，學生根據題目選擇導師，一般有幾個來源：1.大學生創新基金;2.重點實驗室開放基金，材料腐蝕與防護四川省重點實驗室開放基金要求每立項項目至少有一名本科生參與;3.教師科研和工程項目，由于研究生較少，科研項目主要由本科生完成，部分項目采用與創新基金項目相結合的方式，讓學生參與。

六、師資隊伍建設

教師的作用不僅是傳播知識，還要指導學生學會學習，培養學生的各種能力，促進學生全面發展。目前本課程教學隊伍共有專兼職教師10人，具有博士學位的5人，其中教授3人，副教授及相當職稱3人，中級及以下職稱4人，具有工程背景的教師比例高達70%。課程教學教師思維活躍、勇于創新，善于將最新的科研成果結合到教學中去，既不脫離基本知識、基本理論和基本技能，又突出了學科發展前沿。

“材料化學”課程組非常重視師資隊伍建設，主要做了以下工作：1.注重人才引進和培養，充分利用學校的各項優惠政策，積極爭取優秀人才加盟，充實課程教學隊伍;重點支持關鍵崗位的帶頭人，有計劃、有步驟地選派部分教師外出進修或攻讀博士學位，為骨干力量提供條件到國內其他高校進修培訓、國外考察等，提升專業教學水平。2.注重教學研究，鼓勵教師積極申請各級教學改革與研究項目，編寫教材，發表教改論文和創新教學方法，提高業務水平。3.鼓勵名師上講臺，注重以老帶新，堅持傳、幫、帶的傳統作風和嚴格管理。4.注重教學交流，一方面組織課程組人員不定期地進行教學研討，另一方面邀請有關專家學者來校內與課程組教師進行交流、指導，同時選派部分骨干教師參加各類型教學研討會等。

七、建設成效

幾年來，以材料科學與工程專業綜合改革為契機，整合學校優勢資源，對材料化學專業方向定位、課程體系的構建、課程設置及教材選擇、實踐環節及師資隊伍建設等幾個方面進行了探索，制定完善的教學體系，以學生為本，注重學生創新意識、創新能力和工程應用能力的培養。通過不同層次的實踐教學平臺的建立和學生創新實驗項目的激勵，實現了產學研教互動，材料化學專業已畢業兩屆學生的一次性就業率位居學校前茅，畢業生質量受到企業的贊許，在社會上受到好評。

[ 注 釋 ]

[1] 張聯盟.材料科學與工程專業教學改革與發展設想[J].理工高教研究，2002（4）：35-38.

[2] 梁金.淺談材料化學專業本科教學現狀及教改思路[J].廣州化工，2010（8）：275-277.

[3] 禹筱元，羅穎，董先明.材料化學專業人才培養模式的改革與實踐[J].高教論壇，2010（1）：23-25.

[4] 田俐，申少華，劉勝利，等.我校材料化學特色專業教學改革途徑與成效[J].當代教育理論與實踐，2012（2）：76-78.

[責任編輯：覃侶冰]