工程化學在金屬材料工程專業的教改探索

劉真珍

(百色學院 化學與環境工程學院，廣西 百色 533000)

工程化學在金屬材料工程專業的教改探索

劉真珍

(百色學院 化學與環境工程學院，廣西 百色 533000)

針對金屬材料工程專業的特點和培養要求，對工程化學課程在教學內容、教學方法和考核形式方面的進行了多方位的教改探索。結果表明，通過教學改革，激發了學生的學習興趣，培養了學生自主學習的能力，大大提高了教學質量。

工程化學；金屬材料；教改

隨著科學技術的快速發展，對工程技術人才的素質要求也越來越高。以培養適應社會需要的高素質工程技術人才為任務的高等院校也面臨著更高、更新的要求。在此背景下，教育部于2010年啟動了“卓越工程師教育培養計劃”，旨在培養符合現代經濟社會需求的具備創新精神的高素質工程技術人才[1-2]。工程化學作為高等院校工科非化工類專業的一門必修基礎課，是將化學基本原理、知識應用到物質結構、能源、材料、環境、生命、信息、通訊等工程實踐中具有啟發性和開拓性的課程[3]，通過課程學習幫助學生建立物質變化與能量變化的觀點，提高學生的創新思維能力和基本綜合素質。對于培養21世紀的高級工程技術人才，了解并掌握一定的化學思維、化學方法及技能是非常必要的[4]。而工程化學課程面向的工科專業廣，各專業對基礎化學知識的要求也不盡相同，因此，針對不同工科專業，教師有必要結合地方特色及專業特點對教學內容、教學方法等方面進行適當調整，提高工程化學課程教學的針對性與實用性，進而提高教學質量。

百色學院金屬材料工程專業是基于廣西鋁工業和材料業發展的人才需求而設置的，具有典型地方經濟特色，主要注重于鋁深加工行業產學研一體化應用型人才的培養。根據培養方案的要求，工程化學課程學時僅為36學時。針對該課程在以往教學實踐中存在的學時少、內容多、教學內容與本專業工程實際銜接不緊密、反映新的科技成果少等問題，筆者結合專業背景特點和自身教學經驗，從教學內容、教學方法和考核形式方面進行了教學改革的積極探索。

1 教材的選取和教學內容的優化

教材是教師教和學生學的主要憑借，是教學內容信息的主要載體。目前工程化學課程選用周祖新主編、化學工業出版社出版的《工程化學》(第二版)作為教材。全書取材精練，實用性強，主要內容共兩篇十一章，包括化學反應基本規律、溶液中的化學平衡、電化學基礎、物質結構基礎、化學與材料、非化工類生產中的化學知識、化學與能源、化學與環境、化學危險品管理及消防、化學與日常生活、化工商品知識與營銷。教材內容涉及范圍廣、適用性強，而針對不同專業又可有選擇性地學習一些章節，有較強針對性。

根據金屬材料工程專業培養方案的要求，工程化學課程在少學時情況下教學內容應有針對性地進行篩選，以優化教學內容中的基本理論與專業知識和技能知識的比例。例如涉及到與專業聯系較緊密的電化學基礎部分，應加強電鍍與化學鍍、金屬的腐蝕與防護等內容的講解。對于化學熱力學部分應弱化相關繁雜熱力學公式的推導，側重公式的實際應用及計算；結構化學部分概念多、理論性強，教學內容選擇應重思維而輕具體內容，對相關結構理論只作簡單了解。針對專業特點從化學的實際應用篇著重選擇金屬與合金材料性質、金屬清洗與表面處理等與金屬材料工程專業聯系緊密的內容；還可適當選取現代社會普遍關注的化學與能源及化學與環境的內容，如以專題形式介紹新能源的開發、三廢的處理問題。從學生專業相關內容及社會熱點問題作為切入點展開對工程化學課程的學習，更好地調動學生自主學習的積極性。例外，結合化學學科研究的前沿領域及教師科研課題，選取一些與課程聯系緊密的新成果、新技術等作為教學內容進行補充更新。例如增加“鋰離子電池用正極材料磷酸錳鋰的合成及電化學性能研究”作為補充教學內容，激發學生進行科學研究探索的興趣與熱情，為今后的學習深造打下良好基礎。

2 教學方法的改進

2.1 加強理論與工程實際的銜接

在課堂教學過程中，講解化學理論知識的同時加強補充介紹相關工程實際案例，由于內容與專業及以后工作實際相關，能很好地吸引學生的注意力，調動學生積極主動的學習氛圍。例如：由于鋁產業是本地區重點發展的優勢產業，講解電解反應時，補充介紹電解鋁的原理及平果鋁電解生產工藝，該工藝是以熔融的冰晶石-氧化鋁體系為電解質，以炭素材料作為陰極和陽極材料，電解時往電解槽內通入強大的直流電，使冰晶石和氧化鋁熔融體系變成離子狀態，在陽極底部發生分解氧化鋁的復雜的電化學反應，最終產物為一氧化碳和二氧化碳的混合氣，在陰極還原析出液態金屬鋁，最后鑄成鋁錠，得到產品。工程實際案例的加入更好地引導學生將相關化學基礎理論與現代工程技術聯系起來，提高了學生利用化學知識分析、解決問題的能力。

2.2 運用課堂演示實驗

現代教學課堂除采用傳統的語言、板書、掛圖、直觀教具等教學手段外，也常輔助幻燈片、教學模型等手段以提高教學效率。而對于科技教學課堂，課堂演示實驗更是行之有效的教學手段之一[5]，特別是對于建立在實驗基礎上而形成的化學學科而言是不可或缺的。在工程化學課堂運用恰當的演示實驗，能使學生體會到教學內容的真實感，更生動地理解相關抽象概念及理論。譬如在講授“溶液中的化學平衡”一章中“溶度積規則”時，設計了鹵化銀的分步沉淀及沉淀轉化實驗：在試管中加入適量KCl-KI溶液(0.01mol/L KCl溶液和0.01mol/L KI溶液等體積混合)，溶液開始呈澄清狀。然后提問學生：若往試管中逐滴加入AgNO3溶液，會產生怎樣的實驗現象？通過實驗發現，先產生黃色的AgI沉淀，后來才出現白色的AgCl沉淀。說明此時反應熵Q先達到AgI的溶度積Ksp，故先沉淀析出。繼續提問：之后再往剛才的試管中逐滴添加過量0.01mol/L KI溶液，震蕩，實驗現象有何變化？觀察發現之前生成的AgCl白色沉淀逐漸全部轉化為AgI黃色沉淀，形象地反映了沉淀的轉化過程。利用溶度積規則可從理論上分析解釋上述演示實驗，使學生從形象直觀的演示實驗中獲取抽象的“溶度積規則”知識。

2.3 教學形式多元化

教師在課堂教學中應改變傳統教學過程中教師講、學生聽的教學形式，注重課堂教學形式的多元化，使學生從被動接受知識的學習狀態轉變為積極主動地進行知識的探索學習。在工程化學教學過程中，采用討論式和探究式教學形式。課堂教學增加自學和討論環節，培養學生自主查閱資料、獲取更新知識和積極思考發散思維的能力。教師選取課程內與專業結合較緊密的討論主題，讓學生以小組為單位自行查閱文獻資料，組內討論整合后再派組長以幻燈片形式在課堂上進行展示。實踐中有小組展示形狀記憶合金、儲氫合金等一些新型金屬材料的性能及用途，有小組展示金屬材料化學處理的方法和原理，如鋼鐵發黑處理、磷化處理等。這樣的形式不僅可以拓寬學生的視野，讓學生感受到化學在工程實踐中用途非常廣泛，也能使自己學習的化學知識得到鞏固和應用。課外環節鼓勵學生進行一些趣味性強的探索性小實驗或實踐活動，鍛煉學生的創新能力和動手實踐能力。比如以“設計及制作水果電池”為主題，組織學生分組進行課外小實驗。由于實驗趣味性及可操作性強，學生對課外實踐活動積極性很高，既有利于學生探究性創新能力的培養，也提高了學生的分工合作及實際操作的能力。教學形式的多元化，給學生以“新鮮感”，起到吸引學生注意、激發學生興趣的效果，也有利于教師教學藝術的提高。

3 合理的課程考核形式

以往課程考核中過于側重期末考核，平時成績的權重較小，這樣重結果輕過程的形式不利于學生綜合素質的培養。為此，結合本校實際情況及專業培養目標，采用綜合測評的方法對工程化學課程進行考核，考核內容及權重比例分配如下：出勤率和作業成績(10%)+小組課堂展示(10%)+課外實踐(10%)+期末考試成績(70%)。新的考核形式提高了課程教學環節部分的成績比例，同時，期末考試試卷內容上也作出調整，減少死記硬背型題目，加大對知識的運用、聯系實際的題型，體現工程化學課程基礎理論與實踐運用并重的要求。這樣的考核形式有效地調動了學生的積極性及課堂氣氛，促進教學效果的提高。

總之，結合我校金屬材料工程專業的特點，對工程化學課程進行了教學改革探索，通過優化教學內容、改進教學方法及合理化考核形式的手段，激發了學生的學習興趣，調動學生自主學習的積極性，提高了學生的綜合素質，教師教學水平和課程教學效果得到了提高。

[1] 艾 兵, 趙增典, 劉卉春, 等. 基于卓越計劃的工程化學課程教學改革研究[J].山東化工, 2015, 44 (4) : 125-126.

[2] 李然家, 余長春, 黃星亮. 工程化學在過程裝備與控制工程專業的教改[J]. 廣州化工, 2012, 40 (23) : 159-161.

[3] 溫 勇,劉 耘, 汪海琴. 土木工程專業工程化學課程的教學實踐與思考[J]. 教育教學論壇, 2016(6) : 150-151.

[4] 田 萍, 姚秉華. 面向21世紀全方位實踐工程化學教學改革[J].教學研究, 2003, 26 (3) : 239-241.

[5] 葉明富, 雷智平, 伊廷鋒, 等. 工程化學課堂演示實驗的探索與思考[J]. 化工高等教育, 2015(5) : 85-87.

(本文文獻格式：劉真珍.工程化學在金屬材料工程專業的教改探索[J].山東化工，2016，45(24)：122-123.)

Exploration of Teaching Reform of Engineering Chemistry at Metal Material Engineering Major

Liu Zhenzhen

(College of Chemistry and Environmental Engineering, Baise University, Baise 533000, China)

In order to meet the needs of characteristics and training requirements of metal material engineering major, the teaching contents, the teaching methods and the examination methods of engineering chemistry course were explored. The results of the reformation showed that the learning interests of students were aroused, the ability of self-studying of students were cultivated, and the quality of education was enhanced highly.

engineering chemistry; metal material; teaching reform

2016-11-02

廣西高等教育本科教學改革工程項目(2016JGA331)

劉真珍(1989—)，女，廣西博白人，百色學院助教，碩士，主要從事化學工程教學和功能材料合成研究工作。

G642.0

A

1008-021X(2016)24-0122-02