材料化學專業實驗的改革與實踐

薛小強 黃文艷 楊宏軍 蔣必彪

【摘要】結合我校材料學科的教學、科研和“大工程觀”特色，體現“卓越工程師”教育理念下工程應用型人才培養的原則，我們在材料化學專業的培養方案中新增了專業實驗課程。該課程是一門綜合性的實驗課程，是在專業課程全部修完之后開設的。經過本實驗開設與實踐，通過提高專業實驗的綜合性和本專業的特色，注重教師的引導角色，充分挖掘學生的潛力，強化團隊合作精神，增強了學生綜合運用各門知識的能力、動手能力以及理論聯系實際能力，培養學生學習本專業的興趣，激發在實驗過程中的創新能力，增進團隊協作精神。

【中圖分類號】G64 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標識碼】A ? ? ?【文章編號】2095-3089（2015）11-0056-01

引言

隨著“十二五”發展規劃的實施，為了更好地滿足國家經濟社會發展對應用型人才、復合型人才、拔尖創新人才和高端技能型專門人才的需要，我院材料化學專業主要培養高分子合成與應用，掌握涂料、粘合劑、復合材料及功能高分子的配方設計、工藝過程及施工應用，并具有在相關行業進行新產品、新工藝、新設備進行開發與設計及其改造的基本能力的工程技術人才。因此，必須大力強化實驗課教學，培養和激發學生的創新力，提高學生的動手能力，努力提高將書本知識運用和解決現實問題能力[1-5]。通過調研國內一些高校和我院對本專業開設高分子實驗課程，我們發現，每個專業實驗的僅僅是一個孤立的實驗制備過程，實驗課時較短，每組互動較少，很難激發對實驗的興趣，缺乏對實驗的創新力。因此，結合本專業的培養特色，我們開設了專業實驗課程，安排在第7學期進行，計劃為連續3周的時間進行實驗課程的教學。通過本課程的實踐，我們努力增強學生綜合運用各門知識的能力、動手能力以及理論聯系實際能力，培養學生學習本專業的興趣，激發在實驗過程中的創新能力，增進團隊協作精神，為以后的就業和發展提供了有力的保障。

一、專業實驗的現狀分析

一般而言，學生進行化學實驗有了固定模式，實驗前，學生預習實驗報告，了解實驗的反應原理和整個過程;實驗課中，教師講解原理、示范性的進行實驗過程和注意事項，然后，學生模仿教師搭建反應裝置，進入實驗階段;實驗后，學生撰寫實驗報告和心得。這種按部就班的實驗課程帶來的效果不盡人意，一樣的實驗現象和結果，容易使得學生失去對實驗的興趣，按實驗步驟進行操作，很難帶著思考進行實驗，學生對知識點不夠深入了解，碰到異常現象不能及時發現和分析，大大降低了學生的觀察能力，分析和解決問題的能力。這種傳統的實驗課程模式，學生只能學到了實驗技能，對實驗只有感性認識，真正的核心內容了解不夠深刻，存在著諸多弊端。

二、教學改革

針對以上存在的問題，我們必要對專業實驗課程進行改革，提高學生獨立思考和動手能力，尤其是豐富的創新意識和想象力，才能教會學生綜合運用知識解決實際問題。

1. 提高專業實驗的綜合性和本專業的特色

專業實驗的設置必須使得每個實驗具有一定的綜合性和實際意義。選用綜合性強、具有代表性且知識豐富的實驗項目，以高分子材料的制備開始，高分子結構的表征，再到材料性能的測試，讓學生真正了解和掌握材料開發的過程，其目的就是要讓學生溫習和鞏固已學的知識，如高分子化學和物理，聚合物反應工程，材料現代測試方法和涂料化學等。以前，學生學習的課程基本是孤立的，沒有嘗試將這些課程有機的結合在一起，綜合利用所學的知識進行分析和解決現實問題，而專業實驗就是給予學生機會，也是考核學生的高分子知識。通過本專業實驗的鍛煉，讓學生進一步了解高分子材料制備過程及其表征，教會學生怎樣才能做好課題。材料化學專業主要培養高分子合成與應用，在實驗單元內容上，我們選擇了關于實際應用方向的實驗，讓實驗盡可能的豐富，系統和全面，體現材料化學專業的特色。

2.注重教師的引導角色

專業實驗課與一般理論課不同，學生通過實驗課的預習和相關課程的學習，掌握了專業實驗課的知識點，此外，通過基礎實驗培養和練習，學生基本掌握了實驗技能，因此，教師的角色需要進行調整，才能更好激發學生的活力，教師在課堂實驗中不是以教為主，而是以引導為重，引導學生關注實驗的小細節，往往獲得很大的成果，包括引導學生預習實驗方案，讓學生多查閱相關書和文獻，甚至外文文獻，此外，要引導學生關注實驗操作過程的每個細節，往往實驗操作某個細節差異，可能導致實驗結果差異。碰到問題要積極主動地尋找原因，拿出解決方案。更重要的是，要引導學生總結本次實驗的結果與討論，以及本次實驗的心得體會，這樣才能讓學生真正明白怎樣做好課題。在教學改革中，我們非常重視引導學生實驗過程中出現的失敗，失敗是成功之母，我們讓學生如何面對失敗，學生嘗試分析失敗的原因，從失敗中獲得不一樣的經驗和教訓，從而避免以后的失敗，更會牢記知識點，這也是培養學生的有效的方法之一。

3. 充分挖掘學生的潛力，強化團隊合作精神

人的潛力是無限大的，如果不努力挖掘，很容易丟失向上的積極性，很難提高學生的綜合能力。在本次綜合實驗課中，我們沒有提供給學生現成的實驗指導書，僅僅提供每個專業實驗的基本信息，包括實驗內容和實驗材料等。基于教師沒有手把手地進行指導，學生反而主動性得到了很大了提高，不明白的地方，自覺地查閱文獻資料，了解實驗基體內容，實驗配方和實驗步驟的合理性，實驗注意事項均有了前期的調研。剛開始，學生都覺得無從下手，經過一段時間的嘗試，他們覺得實驗變得更有意義，興趣更加濃厚，不知不覺地鍛煉了自己。通過挖潛學生的潛力，順利完成了實驗裝置的搭建，如何選擇原料，配方的設計，實驗過程出現的錯誤能及時糾正，對制備出來的產物能采用合適的儀器進行表征，性能得到了正確地測試。

當今社會，課題的完成已經不是通過一個人單打獨斗來完成的，需要一個團隊的精誠合作才能圓滿地完成的。尤其是科學知識的爆發增長，學科間的交叉聯系，我們必須要有團隊合作精神，共同進步，集思廣益，互相學習，相互彌補，才能創造出新的成果。我們在專業實驗中帶入團隊合作的理念，采用分組及團隊協作的形式進行，可以培養他們合作共贏的意識。我們在實驗中將三個同學組成一個小的研究小組，其中一名同學為組長，負責協調安排分工合作，每位同學均有自己的實驗。一般而言，三位同學均有自己的實驗裝置，互相幫助搭建，實驗中碰到的問題，小組進行討論，一人不能完成的實驗，可以互相幫助進行完成。三個實驗內容大致相同，通過改變某個實驗條件，做了三組平行實驗，最后集體討論條件對實驗結果的影響及其原因，得到的結果比一人的數據更多，更有系統。由此，學生可以在本次實驗中完成了1+1》2的實驗結果，表明團隊協作的重要性。

三、結語

本次專業實驗的教學改革突出材料化學專業特色，通過提高專業實驗的綜合性和本專業的特色，注重教師的引導角色，充分挖掘學生的潛力，強化團隊合作精神，學生理論基礎，創新活力和實驗動手能力明顯加強。這些是材料化學專業改革建設的重點，也是材料化學教學團隊不斷追求的目標。

參考文獻：

[1] ?楊興鈺.材料化學導論.武漢：湖北科學技術出版社，2003.

[2] 徐慎剛，王萬杰，劉民英，曹少魁.高分子通報，2011，8，107-110.

[3] 章紅，李麗蓮.化工職業技術教育，2006，4，47-49.

[4] 劉晶如，俞強，張洪文，朱夢冰.高分子通報，2010，11，111-113.

[5] 黃文艷，蔣必彪，楊宏軍.教育界：高等教育研究（下），2014，9，78-79.