整合與優化： 農林院校材料化學專業實驗教學體系改革

胡冰 肖雯 邊紅霞 崔彥君 徐玉梅 鞏海鵬

摘?要：以甘肅農業大學材料化學專業為例，對農林院校材料化學專業的實驗教學改革現狀進行分析，探討農林院校材料化學專業實驗教學課程體系和專業特色建設，提出夯實基礎、循序漸進、融會貫通、彰顯特色、提升素質的材料化學專業實驗教學改革目標.

關鍵詞：農林院校;材料化學專業;實驗教學

[中圖分類號]G642.0???[文獻標志碼]A

Research on Integration and Optimization Reform ofExperimental Teaching System of Material ChemistrySpecialty in Agriculture and Forestry University

HU Bing a，b，XIAO Wen a，b，BIAN Hongxia a，b，CUI Yanjun a，b，XU Yumei a，b，GONG Haipeng a，b

（a.School of Science，Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China;b.Institute of AgriculturalResources Chemistry and Application， Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070， China）

Abstract：Taking the material chemistry major of Gansu Agricultural University as an example， this paper analyzes the status quo of experimental teaching reform of material chemistry major in agricultural and forestry universities， and discusses the experimental teaching course system and professional characteristics construction of material chemistry specialty in agricultural and forestry universities， and puts forward the goal of experimental teaching reform of material chemistry majors， which is based on ?solid foundation， ?gradual progress， integration， highlighting characteristics and improving quality.

Key words：agriculture and forestry universities; material chemistry; experimental teaching

材料、能源、信息是當代技術的三大支柱，而材料又是能源和信息技術的物質基礎，新材料被視為高新技術革命的基礎和先導，是推動“大國重器”快速發展的戰略新興產業.[1]材料科學對現代農業的發展也起到了巨大的促進作用，為了更好的滿足農林經濟對材料相關專業人才的需求，國內外具有化學學科基礎的農林院校相繼開設了面向新農業的材料化學專業.[2]作為一個新興的具有很強實踐性的專業，材料化學涵蓋的學科范圍較寬，不同高校的專業方向不盡相同，培養方案和課程體系差別較大.農林類院校相比于其他的理工類院校，化學實驗基礎薄弱，資金投入少，大型測試儀器稀缺，這些都迫使教育者必須探索出具有特色的、針對農林院校的實驗教學體系.[3]通過6年的教學實踐，筆者對專業綜合實驗教學內容體系進行了改革，對課程進行了整體優化，以利于培養出具有良好科研素質的應用型、復合型人才，滿足當前社會對高素質人才的需求.

1?材料化學專業實驗教學改革現狀

專業綜合實驗是材料化學專業教學中重要的實踐性教學環節，是培養學生創新意識、創新能力、動手能力、知識應用能力、組織管理能力和工作駕馭能力的關鍵.[4]專業實驗課是銜接材料理論知識、基本實驗技能與材料領域科學實驗的重要途徑，通過開展這一教學環節，可強化學生對專業知識的理解與運用，彌補學制縮短所帶來的不利影響，故在專業學習中具有不可替代的重要作用.[5]國內大多數普通高等學校的材料化學專業實驗內容涉及材料近代測試技術實驗、材料科學基礎實驗、無機材料實驗、高分子材料實驗、復合材料實驗等.甘肅農業大學材料化學專業是2013年新開專業，開課時段為四、五、六學期，共計160學時，是在學生學完相關專業理論課并開展了一定的實踐課程基礎上進行的一門綜合性、拓展性實驗課.先修實踐課程包括：無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗、物理化學實驗、儀器分析實驗，共計224學時.前期開設有材料合成常用技術、性能表征以及若干具有實用意義的現代材料綜合研究性實驗.

2?材料化學專業實驗教學課程體系改革與專業特色建設

2.1?課程體系改革

課程改革的目的是使學生在理論學習和必要的實驗技能訓練的基礎上，能更加系統地運用所學專業知識和技能，綜合處理實際科研及工作中可能遇到的問題，拓展學生的知識面，培養與訓練學生的創新意識，提高學生的獨立科研和工作能力.

改革內容一?將以前獨立開設的相關材料測試技術的教學內容，融入到對學生自行設計合成出的各類材料的表征環節中，使學生進一步熟悉各類儀器的基本原理、使用方法及其在各類材料測試表征中的應用，并通過表征結果反思合成制備過程中的缺憾.

改革內容二?將以前獨立開設的材料性能試驗融入到學生自行設計合成后處理各類材料和對實驗材料進行性能檢測的綜合實踐環節中.學生通過對自己加工制備出的產品的性能進行檢測，反思材料配方設計過程中的不足，深化理解結構決定性質的重要理論，進一步提升學生將所學的理論知識及基本實驗技能綜合應用于實踐研究中的能力.

改革內容三?課程內容跟蹤國際上材料領域的最新進展，結合材料化學專業教師的科研成果，使教學內容更加注重實驗的綜合性、設計性、研究性及學科發展的前瞻性，加強反映近代材料科學技術發展的實驗項目.

整合后的部分實驗項目見表1.優化后的綜合性實驗一方面提高了教學效率，另一方面具有更加完整的實驗邏輯性，能使學生站在更高的層次上去思考多學科之間的交叉結合，同時允許學生在進行實驗的過程中出現配方設計方面的疏漏，在成績評定方面更加側重學生是否能通過實驗結果更加明晰所制得的材料存在瑕疵的原因及采取的改進措施.

2.2?專業特色建設

材料化學專業實驗教學課程體系更注重專業特色建設?注重農林院校的專業特色，開展了一些與生物質材料、農用功能材料等相結合的實驗項目.加開了環氧氯丙烷交聯淀粉的制備、木質素脲醛基載藥微膠囊的制備及性能研究、天然橡膠配方設計及加工實驗、農用功能性聚烯烴覆蓋材料的制備、表征及性能研究、吸水保水緩釋多功能復合肥制備及性能研究、食品涂膜保鮮工藝的研究及以生物質材料為原料制備炭材料及其電性能研究等具有農科院校特點的相關實驗內容，進一步增強了畢業生就業的競爭力.

2.3?改革成果

材料化學專業實驗教學課程體系改革后，內容涉及納米材料、無機功能材料、高分子材料、生物質材料、新能源材料等多方面，加大了對學生動手能力培養的力度，使學生從2年級開始就對材料學研究領域有更深一步的直觀了解，對材料制備工藝、組成、結構與性能之間的相互關系及其規律有更加明確和深刻的認識.

筆者對材料化學專業已完成專業實驗學習的115名學生進行了匿名問卷調查，結果表明，65.79%的學生表示對綜合性、設計性實驗有濃厚的興趣，33.33%的學生表示對該類實驗項目有興趣，只有0.88%的學生表示對該類實驗項目沒有興趣.39.13%的學生認為綜合性、設計性實驗項目對創新意識、創新能力、知識應用等能力的提高有顯著幫助，56.52%的學生表示該類項目對以上方面有所幫助，只有 4.35%學生認為幫助不明顯，沒有學生認為無幫助.40%的學生認為通過綜合性、設計性實驗的學習和訓練，對開展本科生科研訓練計劃（SRTP）、本科畢業論文及專業實踐很有幫助，53.91%的學生認為有一定幫助，5.22%的學生認為幫助不明顯，只有0.87%的學生認為沒有幫助.通過調查問卷也發現，有6.96%的學生認為綜合性、設計性實驗項目的難度非常大，37.39%的學生認為較難，53.04%的學生認為難度適中，2.61%的學生認為較容易.

3?結語

通過實施優化后的課程教學，為材料化學專業學生順利開展SRTP、本科畢業論文等實踐環節打下了堅實的基礎，對幫助學生提高專業興趣，提升專業素質及技能，增強畢業生就業競爭力等方面都具有積極的作用，為構建“夯實基礎、循序漸進、融會貫通、彰顯特色、提升素質”的材料化學專業實驗教學新體系具有積極的作用.

參考文獻

[1]N. A. Spaldin， R. Ramesh. Advances in magnetoelectric multiferroics[J]. Nature Materials， 2019，18， 203-212.

[2]鄭文旭，董先明，倪春林，等. 農林院校材料專業實驗教學改革的探索[J]. 實驗室研究與探索，2015，34（7）：199-203.

[3]沈勇，滕占才，王亞飛. 高等農業院校化學實驗教學體系的研究[J]. 牡丹江師范學院學報：自然科學版，2008（4）：76-77.

[4]董先明，喻鵬，胡冰 . 材料專業實驗教程[M]. 北京：中國農業出版社，2017：133-222.

[5]劉艷輝，賀燕，門爽. 面向工程實踐的高分子專業工作室教學模式構建[J]. 牡丹江師范學院學報：自然科學版，2012（3）：63-65.

編輯：吳楠