作者：陳鴻雁 葉曉萍 單位：惠州學(xué)院化學(xué)工程系

教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整優(yōu)化

1結(jié)合地方實(shí)際，調(diào)整優(yōu)化課程內(nèi)容《材料化學(xué)》涉及的內(nèi)容很繁雜，新材料廣泛用于通訊、交通、能源、生物醫(yī)用以及建筑等各種領(lǐng)域。作為一門選修課，只有36學(xué)時(shí)，不可能每個(gè)章節(jié)都能講得非常細(xì)致全面，這就要求老師講授內(nèi)容要精心組織，貫徹少而精，求實(shí)效的原則，結(jié)合地方實(shí)際的需求來安排教學(xué)內(nèi)容。并且，課堂教學(xué)的目標(biāo)不是將所有的知識傳授給學(xué)生，而是將學(xué)生引入一個(gè)新領(lǐng)域。于是，我們根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合廣東省尤其是惠州市企業(yè)的實(shí)際情況，對《材料化學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化，對于特種陶瓷材料、光學(xué)材料、功能高分子材料以及半導(dǎo)體材料等進(jìn)行重點(diǎn)講解。例如，惠州市是全國應(yīng)用LED的試點(diǎn)城市之一，有強(qiáng)大的照明和顯示產(chǎn)業(yè)。我們結(jié)合2008北京奧運(yùn)會以及上海世博會應(yīng)用了大量的LED燈作為實(shí)例，對LED的原理、優(yōu)點(diǎn)、國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在的問題以及發(fā)展趨勢進(jìn)行詳細(xì)的講解，使學(xué)生對LED有了一個(gè)初步的認(rèn)識和了解。

2介紹學(xué)科前沿，拓寬學(xué)生知識面材料的發(fā)展突飛猛進(jìn)使教材有一些滯后性，所以老師在闡明經(jīng)典分析理論和方法的同時(shí)，要隨時(shí)關(guān)注相關(guān)材料的發(fā)展動態(tài)，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，引入各個(gè)領(lǐng)域中材料化學(xué)的新進(jìn)展、新成果。通過在教學(xué)中不斷滲透前沿科學(xué)，不僅使材料化學(xué)教育富有生命力、感染力和時(shí)代感，而且也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)在介紹前沿科技時(shí)，教師表現(xiàn)出的崇尚科學(xué)的情感和求真求實(shí)的價(jià)值觀也會對學(xué)生產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。教學(xué)的同時(shí)，我們也向?qū)W生介紹相關(guān)的老師的研究方向、研究成果，讓他們知道一些高新技術(shù)、前沿科學(xué)并不是遙不可及，而是就在我們身邊，激發(fā)他們的研究熱情，幫助他們選擇老師做畢業(yè)論文，這對于學(xué)生的就業(yè)甚至求學(xué)深造、走向科研之路都是有利的。

教學(xué)方法和手段的改進(jìn)

根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法和手段，是提高教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)。《材料化學(xué)》涉及的化學(xué)基礎(chǔ)知識很多，包括無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)，甚至包括工程技術(shù)專業(yè)課程化工原理的相關(guān)知識。很多學(xué)生就不擅于綜合應(yīng)用化學(xué)化工的基礎(chǔ)理論來理解材料科學(xué)，反映《材料化學(xué)》比較難學(xué)。針對這些問題，我們對教學(xué)方法和手段主要做了如下的改進(jìn)：

(1)理論教學(xué)上，講清難點(diǎn)，突出重點(diǎn)。在講解材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能與加工工藝關(guān)系的時(shí)候，結(jié)合實(shí)例，把相關(guān)的無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、化工原理基礎(chǔ)知識提出來，讓學(xué)生回憶所學(xué)的知識，活學(xué)活用，既加深了對基礎(chǔ)知識的理解，又提高了知識的應(yīng)用能力，明白理論與實(shí)踐有時(shí)只有一步之遙。在介紹高新技術(shù)和前沿科學(xué)的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)它們所應(yīng)用的經(jīng)典基礎(chǔ)理論知識，通過點(diǎn)面結(jié)合，讓學(xué)生注重在扎實(shí)的理論知識上創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

作者：劉志明 單位：東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

緒論是引導(dǎo)學(xué)生快速進(jìn)入材料化學(xué)主體內(nèi)容比較關(guān)鍵的部分，在緒論這章應(yīng)該讓學(xué)生盡快對材料化學(xué)這門課程的一些基本概念、材料化學(xué)的主體內(nèi)容范圍及其地位和作用以及一些學(xué)習(xí)方法，包括思維方式的轉(zhuǎn)化和訓(xùn)練方面有一些了解，同時(shí)由于是雙語教學(xué)，不斷滲透英語教學(xué)內(nèi)容仍是主體，所以在緒論內(nèi)容設(shè)計(jì)上，逐步導(dǎo)入英文教材內(nèi)容，用英語表述一些概念，對概念的理解上，采取中英文表述，主要是照顧英文理解較差的學(xué)生，同時(shí)給學(xué)生一個(gè)適應(yīng)的過程。在“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念下，對材料化學(xué)緒論內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)踐，以下是教學(xué)實(shí)踐中的嘗試和總結(jié)，以其今后更好地進(jìn)行材料化學(xué)課程雙語教學(xué)，教學(xué)方法上“重視學(xué)”，“以學(xué)生為本”，提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)施以培養(yǎng)能力為中心的素質(zhì)教育。

材料概念的導(dǎo)入

1材料的定義有關(guān)材料的定義有以下幾種：材料是具有結(jié)構(gòu)、光、磁、電的用途的物質(zhì)(Matterisamaterialwhenthatformofmatterhasstructural,optical,magnetic,orelectricuse)。材料是能為人類社會經(jīng)濟(jì)地制造有用器材(或物品)的物質(zhì)(Matterisamaterialwhenthatformofmattercanbemanufacturedintousefulobjectseconomicallyforthehumansociety)[13]。材料是人類用來制作物件，如用具、工具、元器件、設(shè)備設(shè)施、系統(tǒng)等的物質(zhì)。《辭海》給材料下的定義是：經(jīng)過人類勞動所取得的勞動對象稱為原料，而經(jīng)過工業(yè)加工的原料如鋼材、水泥等則稱為材料[14]。這是以往對材料的定義，隨著時(shí)代的發(fā)展，材料基本含義沒有太大變化，內(nèi)容上豐富許多。與時(shí)俱進(jìn)，現(xiàn)在采用英文教材的最新定義，是需要學(xué)生理解和掌握的。英文教材的定義為：材料可廣泛定義為可用于解決當(dāng)前或未來社會需要的任何固態(tài)組件和設(shè)備(Thetermmaterialmaybebroadlydefinedasanysolid-statecomponentordevicethatmaybeusedtoaddressacurrentorfuturesocietalneed)[15-16]。例如，釘子、木材、涂料等解決我們住房需求的簡單建筑材料(Forinstance,simplebuildingmaterialssuchasnails,wood,coatings,etc.addressourneedofshelter)。

2材料的分類材料分類有很多種，現(xiàn)代材料一般分為金屬(metals)材料，高分子(polymer)材料如塑料、橡膠、纖維等，無機(jī)材料如陶瓷(ceramics)、玻璃、水泥、磚瓦等和復(fù)合(composites)材料四大類[17]。英文教材將材料分為天然的(natural)和合成的(synthetic)兩大類材料。天然的材料分為無機(jī)(inorganic)和有機(jī)(organic)材料。無機(jī)天然材料包括礦物(minerals)、黏土(clays)、砂(sand)、骨(bone)和牙(teeth)。有機(jī)天然材料包括木材(wood)、皮革(leather)、糖(sugars)和蛋白質(zhì)(proteins)。合成的材料包括大塊(bulk)、微米(microscale)、納米(nanoscale)材料。大塊(bulk)材料包括非晶態(tài)(amorphous)和結(jié)晶(crystalline)材料[15-16]，這種材料分類更貼近材料化學(xué)的定位。

3復(fù)合材料復(fù)合材料廣義上是指由兩個(gè)或多個(gè)物理相(以微觀或宏觀的形式)所組成的固體材料。狹義上是指用高性能玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、晶須、芳香族聚酰胺纖維等增強(qiáng)的塑料，金屬和陶瓷材料等。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織把復(fù)合材料定義為由兩種以上物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)組合起來而得到的一種多相固體材料[18-19]。

4新材料與功能材料為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)與國防建設(shè)的發(fā)展，滿足生產(chǎn)力發(fā)展與社會進(jìn)步的要求新近出現(xiàn)或研發(fā)出來的、或正在發(fā)展中、具有傳統(tǒng)材料無法比擬或更為優(yōu)異的性能之各種新型材料，均稱為新材料。新材料一般具備表征性、先導(dǎo)性、依托性、時(shí)間性、優(yōu)能性和新穎性6個(gè)特征[14]。材料通常可分為結(jié)構(gòu)材料與功能材料兩大類。結(jié)構(gòu)材料是以強(qiáng)度、剛度、韌性、塑性、耐磨性、硬度等力學(xué)性能為其基本特征，用于制造以承受重力或傳遞應(yīng)力為主要服役方式之結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料。功能材料則是具有特殊物理性能、化學(xué)性能或生物學(xué)性能等，主要用于制造各種功能元、器件的材料[14,20-21]。1965年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室Morton博士提出功能材料的概念，20世紀(jì)70年代日本材料科技界完善確立，20世紀(jì)80年代在我國逐漸被人們接受。功能材料的定義，國內(nèi)外尚無統(tǒng)一定論，國內(nèi)比較一致的定義，功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)功能，特殊的物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，能完成功能相互轉(zhuǎn)化、并被用于非結(jié)構(gòu)用途的高技術(shù)材料。這些材料在元件、器件、整機(jī)或系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)對信息與能源的感知、采集、計(jì)測、傳輸、屏蔽、絕緣、吸收、貯存、記憶、處理、控制發(fā)射和轉(zhuǎn)換等目的[14]。

作者：李莉 周全法 劉雪梅 李卉卉 楊小弟 單位：南京師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 江蘇技術(shù)師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院

由于碳材料本身的電性能的優(yōu)越，其在電化學(xué)分析中的地位也越來越重要。還有碳材料與相關(guān)金屬的配位能力，它又成為有機(jī)配位化學(xué)的新寵。談及應(yīng)用性，碳材料運(yùn)用于儀器分析教學(xué)的例子絕不在少數(shù)。因此，我們說新型碳材料的重要性已讓各個(gè)學(xué)科都不能忽視它們。在本科教學(xué)中，我們可以重點(diǎn)教授它的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面知識；而在研究生教學(xué)方面，重點(diǎn)則可以放在科研運(yùn)用上。國內(nèi)大學(xué)課程概況由于新型碳材料蘊(yùn)含著理論上勃勃的生命力及實(shí)踐上無限的發(fā)展?jié)摿Γ瑖鴥?nèi)大學(xué)有關(guān)物理、化學(xué)及材料相關(guān)學(xué)科已紛紛開設(shè)相關(guān)課程。關(guān)于此方面基礎(chǔ)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們在本科教學(xué)中的無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)及結(jié)構(gòu)化學(xué)課程或化學(xué)前沿課程中均有涉及，而針對相關(guān)專業(yè)研究生，內(nèi)容會設(shè)置得更深入更具應(yīng)用性。以下表1作為例證展示。我們可以由表中領(lǐng)會到國內(nèi)各大學(xué)都十分重視碳材料相關(guān)學(xué)科，已開設(shè)的基礎(chǔ)理論課程旨在將理論運(yùn)用到實(shí)踐研究中，以期得到更新更有意義的創(chuàng)新成果。

相關(guān)碳材料的教學(xué)運(yùn)用既然新型碳材料涉及多個(gè)學(xué)科的交叉，那么高校教師就必須重視這一領(lǐng)域的最新發(fā)展，將其融合進(jìn)自己的課堂教學(xué)和實(shí)踐過程中，引發(fā)學(xué)生的興趣并塑造他們的知識素養(yǎng)，使教學(xué)始終保持旺盛的活力和足夠的吸引力，為高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)介紹現(xiàn)階段發(fā)展迅速的碳納米材料（富勒烯、碳納米管和石墨烯）的相關(guān)教學(xué)運(yùn)用。在無機(jī)化學(xué)雜化軌道理論章節(jié)中，由于金剛石是sp3雜化，富勒烯、碳納米管和石墨烯都是sp2雜化，卡拜是sp雜化，我們將碳材料的多種同素異形體的立體結(jié)構(gòu)展示給學(xué)生看，可以讓學(xué)生不單認(rèn)識到平面分子中的雜化軌道，而且從立體影像中能更形象地體會到雜化軌道的真實(shí)展示。講授結(jié)構(gòu)化學(xué)原子結(jié)構(gòu)及點(diǎn)群一章時(shí)，我們向?qū)W生補(bǔ)充講授碳的各類同素異形體對稱性情況及所屬點(diǎn)群，把理論中的原子結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵與當(dāng)前前沿領(lǐng)域結(jié)合起來，以引發(fā)學(xué)生的求知欲和對科研工作的向往。［1］在化學(xué)前沿課程介紹碳納米材料時(shí)，初次接觸到這些名詞的學(xué)生可能難以接受。我們可以適時(shí)地把科學(xué)家語錄或者形象比喻引入課堂中。比如介紹富勒烯，我們就把該領(lǐng)域的權(quán)威專家中科院化學(xué)所王春儒研究員的評論作為引言：“諸多異乎尋常的性能，使富勒烯對化學(xué)、物理、材料、醫(yī)藥、微電子等領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，在應(yīng)用方面顯示出誘人前景。”介紹碳納米管和石墨烯的卓越性能時(shí)，則可以引用諾貝爾獎(jiǎng)委員會所舉的例子：“碳納米管中碳原子的對稱性使其比計(jì)算機(jī)芯片上硅的導(dǎo)電性更好，其電阻更低產(chǎn)生的熱量也更少，這一特性對于芯片制造商來說其價(jià)值是巨大的。”“如果用1平方米的石墨烯吊床去承載4公斤的貓，那么這只吊床只有0．77毫克，比貓的一根胡須還輕，并且用肉眼幾乎看不到這只吊床的存在”。相信學(xué)生聽完了這些比喻后會對這3類碳納米材料留下深刻的印象，且理解了相關(guān)性質(zhì)。同時(shí)，他們也會由此對其充滿興趣，對化學(xué)這一神奇的學(xué)科充滿熱愛及探索的欲望。

新型碳材料的研究對化學(xué)科研的影響

新型碳材料的性質(zhì)幾乎可以包括所有物質(zhì)的性質(zhì)甚至相對立的性質(zhì)：從全透光到全吸光、極硬到極軟、隔絕熱到良導(dǎo)熱、絕緣體到半導(dǎo)體再到導(dǎo)體、超導(dǎo)體等。國內(nèi)外已有相當(dāng)一部分機(jī)構(gòu)專門研究相關(guān)碳材料的創(chuàng)新應(yīng)用。例如，中科院蘭州化學(xué)物理研究所、清華大學(xué)的一碳化工國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海大學(xué)的低維碳材料與器件物理研究所、美國肯塔基大學(xué)的先進(jìn)碳材料中心以及山西大同大學(xué)的碳材料研究所等等。本文重點(diǎn)介紹碳納米材料（富勒烯、碳納米管和石墨烯）的相關(guān)科研運(yùn)用。

（一）富勒烯的相關(guān)應(yīng)用材料學(xué)方面：富勒烯的高度對稱性決定了它在電、磁、光材料領(lǐng)域的應(yīng)用十分重要。例如，北大合成的K3C60和RbC60超導(dǎo)體及中科院研究出的C60與四氮富勒烯化合物形成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物，均達(dá)到當(dāng)時(shí)期國際先進(jìn)水平；再如由C60摻入高分子合成光學(xué)限幅材料，將有機(jī)配合物與之配伍形成有機(jī)鐵磁體，實(shí)現(xiàn)了人們以廉價(jià)碳材料代替昂貴金屬材料的期望。生物功能學(xué)方面：它的衍生物具有良好的生物活性，能使DNA選擇性地進(jìn)行分裂；它還具有抗病毒活性，用其合成生物功能材料、催化劑，在超分子化學(xué)、仿生化學(xué)領(lǐng)域有重要作用。電化學(xué)方面：基于富勒烯衍生物來修飾電極的DNA電化學(xué)傳感器的研究已獲得了一定進(jìn)展。

（二）碳納米管的相關(guān)應(yīng)用電化學(xué)方面：碳納米管用于修飾電極可以降低氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的過電位，對生物分子活性中心的電子傳遞具有促進(jìn)作用，能改善生物分子氧化還原的可逆性。基于多壁碳納米管復(fù)合膜的電化學(xué)DNA生物傳感器可實(shí)現(xiàn)特異性基因片段的快速檢測。基于碳納米管的電化學(xué)生物傳感器用于環(huán)境檢測的研究也頗具進(jìn)展。材料學(xué)方面：碳納米管具有優(yōu)良的電學(xué)和力學(xué)性能，是復(fù)合材料的理想添加劑。碳納米管電容器具有良好的放電性能，鋰離子電池是碳納米管應(yīng)用研究領(lǐng)域之一。碳納米管儲氫材料在燃料電池系統(tǒng)中用于氫氣存儲。由于其表面原子配位不全以及鍵態(tài)與內(nèi)部不同等導(dǎo)致表面活性位置增加，它又成為理想的催化劑載體材料。［2］儀器分析方面：在電泳領(lǐng)域，碳納米管可作為電泳分離介質(zhì)添加劑或作為一種固定相；在色譜法中，多壁碳納米管石墨化程度較高，可作為氣相色譜、液相色譜和毛細(xì)管電動色譜的固定相。在質(zhì)譜分析中，碳納米管的背景信號少，因此作底物時(shí)峰強(qiáng)、分辨率及信噪比均有很大提高。在分子光譜領(lǐng)域，羧基化碳納米管引入了親水基團(tuán)，降低溶液的表面張力使檢測的靈敏度和穩(wěn)定性增強(qiáng)。在萃取法中，其共軛結(jié)構(gòu)體系可與有共軛結(jié)構(gòu)的化合物強(qiáng)烈吸附，使檢測限大大提高。

1案例型教學(xué)

1.1案例來源及積累

案例主要來源于媒體報(bào)道或經(jīng)典案例。如生活中常見的“502膠水”、“礦泉水瓶”、“化妝品瓶”、“塑料手套”、“雨靴”、“衣服”、“汽車輪胎”、“尼龍繩”以及“石墨烯智能服飾”等，最近的新聞報(bào)道“2014年80歲老太換全髖關(guān)節(jié)次日下地”，小孩的卡通玩具“光敏印章”，“農(nóng)用聚乙烯薄膜”、“工業(yè)上泡沫塑料的發(fā)泡劑”工業(yè)生產(chǎn)原料等。日常注意收集積累，并根據(jù)案例所產(chǎn)生問題、解決途徑進(jìn)行歸類，建立案例庫，進(jìn)一步有助于理解書本知識。

1.2案例選擇

案例引入為教學(xué)服務(wù)，選擇適當(dāng)?shù)陌咐ＷC教學(xué)活動的順利進(jìn)行是前提。適當(dāng)?shù)陌咐饶苋诤蠈W(xué)生所學(xué)課程的理論基礎(chǔ)，又能結(jié)合實(shí)驗(yàn)室條件以及學(xué)生的實(shí)際情況。綜合以上考慮因素，對于功能高分子材料教學(xué)，選用“2014年80歲老太換全髖關(guān)節(jié)次日下地”作為教學(xué)案例，該案例內(nèi)容包括了功能高分子材料的理解以及如何在生活中應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展等內(nèi)容。人們對“關(guān)節(jié)置換”這個(gè)詞已不再陌生，但是它的原材料是什么?大家可能還是很陌生。它是指用生物相容性和機(jī)械性能良好的金屬或復(fù)合材料制成的一種類似人體骨關(guān)節(jié)的假體，通過手術(shù)將其植入體內(nèi)，替代病變的關(guān)節(jié)，清除疼痛，恢復(fù)關(guān)節(jié)的活動與原有的功能，而這種生物相容的材料就是咱們的高分子材料超分子量聚乙烯。這樣進(jìn)行案例引入，大家對于目前簡單應(yīng)用的高分子材料有了更深入的認(rèn)識。案例選擇應(yīng)遵循難易適中、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，照顧成績下游學(xué)生的同時(shí)，給上游學(xué)生預(yù)留挑戰(zhàn)空間，激發(fā)學(xué)生解決問題的強(qiáng)烈愿望。

1.3案例深入和小組討論

案例引入為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而設(shè)計(jì)的，學(xué)生以理解知識問題為目標(biāo)，圍繞知識問題進(jìn)行思考、討論，進(jìn)而理解知識要點(diǎn)。如果這堂功能高分子課程只進(jìn)行到這里，學(xué)生只是知道了一個(gè)熟悉的陌生人。我們下面還要對這個(gè)高分子材料超分子量聚乙烯進(jìn)行討論。大家對聚乙烯比較熟悉，聚乙烯(PE)是五大合成樹脂之一，是我國合成樹脂中產(chǎn)能最大、進(jìn)口量最多的品種。以“聚乙烯的應(yīng)用”為例，在方案設(shè)計(jì)前指導(dǎo)老師提出以下問題:“在日常生活中那些是聚乙烯的產(chǎn)品?”該問題引起了學(xué)生很大的興趣和關(guān)注，為回答以上問題，學(xué)生自主進(jìn)行了查閱。可以了解它可以應(yīng)用在“保鮮膜、背心式塑料袋、塑料食品袋、奶瓶、提桶、水壺等”。緊接著又提出“聚乙烯的分類?它們的區(qū)別是什么?合成方法和用途是什么?”，該問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步擴(kuò)展知識要點(diǎn)，聚乙烯主要分為線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大類，而案例里提到的是超高分子量聚乙烯，學(xué)生要如何回答這幾種聚乙烯材料的區(qū)別是什么，可以引入小組討論的方式，分成四個(gè)小組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)一種材料，從它的物理性質(zhì)、特性、合成方法及用途上進(jìn)行材料整理，在課堂上用PPT講解，最終由教師進(jìn)行點(diǎn)評，通過方案設(shè)計(jì)中的討論，每個(gè)小組經(jīng)過歸納整理把這種材料的性能基本完成全掌握了，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的動手能力及團(tuán)隊(duì)合作精神。事實(shí)證明，案例型教學(xué)法在激發(fā)學(xué)生的探索欲和提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面起到了積極的作用，在解決問題的過程中逐步形成分析素養(yǎng)。

[摘要]有機(jī)化學(xué)教學(xué)在培養(yǎng)材料化學(xué)專業(yè)創(chuàng)新型人才具有重要地位。文章結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，針對地方高校材料化學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，通過對學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)、教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、師資隊(duì)伍、教學(xué)方法、考核方式等方面進(jìn)行分析，提出相關(guān)教學(xué)建議，以提高地方高校材料化學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)水平。

[關(guān)鍵詞]材料化學(xué)；有機(jī)化學(xué)；教學(xué)；對策

有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科，是材料、應(yīng)用化學(xué)、化工類各專業(yè)及相關(guān)專業(yè)(環(huán)境、生物科學(xué)等)的重要基礎(chǔ)課，是一門理論性和實(shí)踐性并重的課程[1]。有機(jī)化學(xué)主要講授有機(jī)化學(xué)基本知識、基本反應(yīng)、分析鑒定、制備合成、基本結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，以及主要的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，介紹學(xué)科發(fā)展前沿[2-4]。然而，由于各種因素的制約，高校材料化學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)在學(xué)生基礎(chǔ)水平、師資、教學(xué)方法及手段、考核等方面相對滯后，存在較多的問題，嚴(yán)重影響了本專業(yè)培養(yǎng)方案的實(shí)施，值得我們探討和研究。結(jié)合我校材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的實(shí)際情況，通過分析材料化學(xué)有機(jī)化學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀，提出一些有針對性的措施，以期提高有機(jī)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

1材料化學(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)熱情不高

我校地處貴州省黔東南州，招生生源主要面向本省。貴州省中學(xué)化學(xué)教學(xué)與其它省份相比還存在較大的差距，特別是民族地區(qū)，由于師資和教學(xué)條件的限制，極大地影響了化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高。有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)由于有機(jī)物數(shù)量之大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)式繁多且理論很抽象，學(xué)生普遍感到難掌握。在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生的有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識非常薄弱，學(xué)生總體知識體系層次不齊，大多數(shù)學(xué)生對有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)缺乏信心和興趣，并且對有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性認(rèn)識不足。另外，我校目前材料化學(xué)專業(yè)的有機(jī)化學(xué)只開設(shè)64學(xué)時(shí)，學(xué)生要在一學(xué)期內(nèi)學(xué)完《有機(jī)化學(xué)》課程，仍然顯得任務(wù)重。《有機(jī)化學(xué)》由于內(nèi)容多，教師往往采用“填鴨式”教學(xué)，基本上是教師講、學(xué)生聽，學(xué)生缺乏主動獲得知識的能力，造成教師上課辛苦、學(xué)生聽不懂的局面。

1.2符合二本院校教學(xué)水平的教材少

摘要:

在《材料化學(xué)》緒論課的教學(xué)過程中，采用啟發(fā)引導(dǎo)教學(xué)方式，以“材料、材料與化學(xué)、材料化學(xué)”為主線進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，通過講解材料發(fā)展中的化學(xué)，引入材料科學(xué)與化學(xué)的區(qū)別與聯(lián)系，重點(diǎn)從材料結(jié)構(gòu)、制備、性能和應(yīng)用四個(gè)方面講授了材料研究中的化學(xué)問題，使學(xué)生對本課程的內(nèi)容有了清晰的認(rèn)識，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的信心和興趣，并取得了滿意的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞:

材料化學(xué);緒論課;教學(xué)設(shè)計(jì)

材料化學(xué)是材料科學(xué)與化學(xué)的交叉學(xué)科，伴隨著材料科學(xué)的發(fā)展而誕生和成長，即是材料科學(xué)的重要部分，又是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)分支［1］。目前，很多高等學(xué)校的化學(xué)和材料類專業(yè)開設(shè)了《材料化學(xué)》這門課程。《材料化學(xué)》是南陽師范學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，對于培養(yǎng)學(xué)生的材料科學(xué)基礎(chǔ)知識，分析和解決材料制備和應(yīng)用中的化學(xué)問題的能力起到了關(guān)鍵作用。但是該課程涉及的知識面廣泛，內(nèi)容龐雜、概念甚多、加上課程改革，理論課時(shí)數(shù)減小，學(xué)生在學(xué)習(xí)《材料化學(xué)》課程過程中，普遍存在概念混淆、重點(diǎn)難以掌握等問題。緒論是一門課程的開場白和宣言書，是師生之間學(xué)習(xí)和交流的起始點(diǎn)，能為學(xué)生建立起一門課程的知識輪廓。通過對緒論進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解課程在所學(xué)專業(yè)中所處的地位和作用，以及該課程的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法和考核方式等問題［2］。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，提高課程的教學(xué)質(zhì)量，緒論課在整個(gè)課程教學(xué)中有著舉足輕重的地位。結(jié)合近年來的教學(xué)實(shí)踐，就如何講好《材料化學(xué)》緒論課談一些心得。

1首先明確課程性質(zhì)、特點(diǎn)及地位

教學(xué)之初，首先明確該課程作為專業(yè)核心課程的重要地位，是學(xué)習(xí)后面材料專業(yè)課程的基礎(chǔ)課程，同時(shí)明確考核方式，加強(qiáng)學(xué)生對本課程的重視程度。材料化學(xué)是材料科學(xué)和化學(xué)學(xué)科的交叉學(xué)科，課程內(nèi)容既涉及工程材料應(yīng)用中的實(shí)際問題，又包括材料結(jié)構(gòu)及制備中的化學(xué)問題。作為一門交叉學(xué)科，很多知識點(diǎn)與材料學(xué)和化學(xué)課程中的相關(guān)內(nèi)容重復(fù)，很多學(xué)生以為學(xué)過相關(guān)知識，就會從思想上松懈。然而，相關(guān)知識點(diǎn)雖然出現(xiàn)重復(fù)，但在不同學(xué)科中講授的重點(diǎn)是不同的。在講授材料化學(xué)課程的過程中，要著重培養(yǎng)學(xué)生利用化學(xué)的思維解決材料科學(xué)中的問題，使學(xué)生深刻領(lǐng)會化學(xué)與材料科學(xué)交叉的重要意義。通過一些實(shí)例，講解本課程與化學(xué)和材料相關(guān)課程的區(qū)別和聯(lián)系，使學(xué)生更加深入了本課程的性質(zhì)和地位。材料科學(xué)是偏實(shí)際應(yīng)用的工科課程，化學(xué)是偏理論的理科課程，材料化學(xué)則是利用化學(xué)的理論解決材料應(yīng)用中的實(shí)際問題。

作者：田俐 申少華 劉勝利 易清風(fēng) 單位：湖南科技大學(xué)

一教學(xué)改革途徑與成效

1．培養(yǎng)方案的重新設(shè)置材料化學(xué)特色專業(yè)的改革重點(diǎn)是對材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生實(shí)施綜合素質(zhì)培養(yǎng)、工程實(shí)踐能力培養(yǎng)、創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力培養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生深入思考問題和創(chuàng)新能力的改革必須貫穿在整個(gè)教學(xué)過程中，貫穿在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。2010年前，材料化學(xué)專業(yè)的課程內(nèi)容主要局限于高分子材料范疇。而現(xiàn)實(shí)要求我們跟上材料科學(xué)的現(xiàn)展進(jìn)程，反映材料科學(xué)的最新成就。因此，在以往培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，2010級材料化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方案中開設(shè)了復(fù)合材料方向，也就是將材料化學(xué)專業(yè)分成2個(gè)平行的方向:高分子材料和復(fù)合材料。在課程的縱向關(guān)系上，材料化學(xué)專業(yè)新的課程體系確定了“大平臺，小模塊”的課程模式。大平臺包括專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課，它強(qiáng)調(diào)專業(yè)教育的普適性、系統(tǒng)性和科學(xué)性。通過大平臺的設(shè)置，使學(xué)生在掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論知識的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生全新的思維與視角、全面的知識與技能、綜合分析與解決問題的能力與方法。小模塊是在大平臺基礎(chǔ)上設(shè)置的高分子材料和復(fù)合材料方向的專業(yè)模塊課，讓學(xué)生有針對性地選擇適合自己的專業(yè)方向。培養(yǎng)方案調(diào)整前和調(diào)整后的課程體系學(xué)時(shí)及學(xué)分分布見表1。

2．“三綱”的制訂根據(jù)材料化學(xué)專業(yè)特點(diǎn)和社會對材料化學(xué)專業(yè)技術(shù)人才的需求，我們將材料化學(xué)專業(yè)設(shè)置為高分子材料和復(fù)合材料2個(gè)課程體系。根據(jù)新課程體系的培養(yǎng)方案，重新編制了有關(guān)材料化學(xué)專業(yè)課程的教學(xué)大綱、考試大綱及實(shí)踐教學(xué)大綱，如《材料測試與研究方法》及實(shí)驗(yàn)、《材料化學(xué)》、《高分子化學(xué)》、《高分子物理》、《高分子材料加工原理》、《高聚物合成工藝學(xué)》、《塑料加工設(shè)備》、《材料加工設(shè)備課程設(shè)計(jì)》及《材料復(fù)合原理》、《復(fù)合材料工藝與設(shè)備》、《復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》、《材料表面與界面》等專業(yè)課程。在這些專業(yè)課程“三綱”編寫過程中，有目的地增減了一些內(nèi)容，新編的“三綱”無論是理論教學(xué)，還是實(shí)踐教學(xué)都非常注重學(xué)生能力的培養(yǎng)。

3．專業(yè)教材的選用根據(jù)教師“三綱”的制訂，經(jīng)相關(guān)教師評議、系主任審核、主管教學(xué)的院領(lǐng)導(dǎo)審批，選用了合適的相關(guān)教材。一般選用的教材為教育部或省教育廳推薦的規(guī)劃教材或“面向21世紀(jì)課程教材”、“九五”、“十五”、“十一五”國家級和省部級重點(diǎn)教材;教材版次以近三年出版的新教材為主。目前，專業(yè)選用的高水平教材(“高水平教材”是指面向21世紀(jì)課程教材、“九五”、“十五”和“十一五”國家級規(guī)劃教材、省部級規(guī)劃教材、精品課程教材、各級各類獲獎(jiǎng)教材)比例達(dá)到42．86%，選用2008年以來出版的教材比例達(dá)到71．43%。選用的教材使用效果好，學(xué)生普遍感到滿意。2011年6月對07級材料化學(xué)專業(yè)1、2班共58名學(xué)生進(jìn)行了教材滿意程度抽樣調(diào)查，包括內(nèi)容適應(yīng)性，出版質(zhì)量，便于預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)程度，課前到書率等4個(gè)方面的內(nèi)容，學(xué)生反應(yīng)良好，滿意率達(dá)到87．40%。

4．學(xué)期授課計(jì)劃的制定學(xué)期授課計(jì)劃是教師組織課程教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)進(jìn)度的具體安排，是對有計(jì)劃、有目的地開展教學(xué)工作的保證，教師在開課前必須編制好學(xué)期授課計(jì)劃。根據(jù)材料化學(xué)專業(yè)課程教學(xué)大綱的要求，本課題組負(fù)責(zé)人在安排任課教師時(shí)，先考慮教師的科研方向和業(yè)務(wù)經(jīng)歷，然后組織各任課教師針對特色專業(yè)的性質(zhì)和選用的教材，按照專業(yè)課程表、教學(xué)進(jìn)程表和編制說明等內(nèi)容要求，編制學(xué)期授課計(jì)劃，體現(xiàn)教學(xué)課時(shí)安排的科學(xué)性、合理性;為了保持高教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)定性，任課教師名單確定后，一般不隨意變動。同一課程不同年度的學(xué)期授課計(jì)劃根據(jù)教學(xué)效果與意見反饋、科研發(fā)展的大勢所趨、社會對專業(yè)人才的需求都要求有所更新，這有利于學(xué)生更好地了解專業(yè)的發(fā)展前沿，也有利于學(xué)生的就業(yè)問題的解決，使學(xué)生更好地走上科研道路或走向工作崗位。

5．教案、習(xí)題集與答案的撰寫課題組教師根據(jù)自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和心得體會，通過集體的研究，仔細(xì)商量和交換意見，共同完成了材料化學(xué)專業(yè)相關(guān)課程教案的制定工作。這些教案是教師們智慧和能力的結(jié)晶，凝聚了教師們的辛勤勞動和大量心血，也是教師們教學(xué)內(nèi)容精心安排、教學(xué)方法創(chuàng)新設(shè)計(jì)的成果。同時(shí)，課題負(fù)責(zé)人還組織了教師們對所擔(dān)任教學(xué)任務(wù)的專業(yè)課程進(jìn)行習(xí)題集和答案的編寫工作，這有利于學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容和加深其印象，也有利于學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)知識，從而使學(xué)生能把握重點(diǎn)、解決難點(diǎn)，輕輕松松地進(jìn)入后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。田俐老師所撰寫的《材料化學(xué)》教案被評為2009年度湖南科技大學(xué)校級“優(yōu)秀教案”。

摘要：物理化學(xué)作為材料類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在人才培養(yǎng)中具有非常重要的地位與作用。本文立足應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)、材料類專業(yè)人才培養(yǎng)和工科學(xué)生人才培養(yǎng)的要求，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對物理化學(xué)的教學(xué)改革進(jìn)行了初步探索，以期達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、改善教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞：材料類專業(yè)；物理化學(xué)；教學(xué)改革

一、引言

物理化學(xué)又稱理論化學(xué)，是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要分支，是從研究化學(xué)現(xiàn)象和物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手來探求化學(xué)運(yùn)動中具有普遍性的基本規(guī)律的一門學(xué)科，是物理學(xué)與化學(xué)最早相互滲透的一門交叉邊緣學(xué)科，是化學(xué)及化工、材料、生物等學(xué)科的理論基礎(chǔ)，被稱為“化學(xué)的靈魂”[1，2]。物理化學(xué)作為材料類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)核心課、必修課，與無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等課程共同構(gòu)成了主要專業(yè)基礎(chǔ)知識平臺，居于承上（公共理論層次）啟下（專業(yè)理論層次）的重要樞紐地位，對于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和動手能力、創(chuàng)造能力的提高起著至關(guān)重要的作用。物理化學(xué)的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具備扎實(shí)的物理和數(shù)學(xué)理論功底，也要求學(xué)生具有較強(qiáng)的理論聯(lián)系實(shí)際的能力。物理化學(xué)的這種跨學(xué)科性對學(xué)生提出了更高的要求，也加深了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。但是，材料類專業(yè)的學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)較差，再加上物理化學(xué)這門課程邏輯性強(qiáng)，公式繁多，比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難，難免產(chǎn)生畏難情緒，導(dǎo)致惡性循環(huán)。因此，如何提高物理化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，成為每個(gè)物理化學(xué)教師必須思考的問題。本文根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，對材料類專業(yè)物理化學(xué)的教學(xué)改革及教學(xué)思路進(jìn)行了如下思索和探討。

二、深入淺出，把握主線，科學(xué)方法貫穿于教學(xué)中

鑒于物理化學(xué)邏輯性、系統(tǒng)性強(qiáng)，章節(jié)之間聯(lián)系緊密的特點(diǎn)，教師注重課程整體性和系統(tǒng)性的把握，有助于學(xué)生從整體上理解課程的基本脈絡(luò)和內(nèi)在聯(lián)系。因此，我們每次在講述新內(nèi)容之前都會將上次課程的主要內(nèi)容進(jìn)行一個(gè)簡單回顧。如我們在講“熱力學(xué)第二定律”之前，就可以先回顧一下“熱力學(xué)第一定律”的相關(guān)知識，闡述其能解決哪些問題，不能解決哪些問題，自然而然地就過渡到“熱力學(xué)第二定律”。這樣做除了可以起到對所學(xué)知識的復(fù)習(xí)、鞏固外，還有助于學(xué)生找到各章節(jié)之間的聯(lián)系，抓住各章節(jié)的重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。在傳授學(xué)生學(xué)習(xí)知識的同時(shí)，也注意科學(xué)研究方法，如科學(xué)抽象法、理想模型法、本質(zhì)揭示法、極限外推法、數(shù)值相關(guān)法、歸納演繹法等的滲透。例如，理想模型法是自然科學(xué)中重要的研究方法，也是物理化學(xué)理論的一個(gè)重要內(nèi)容。理想模型法簡化了實(shí)際過程，揭示了運(yùn)動規(guī)律，透過現(xiàn)象抓住事物的本質(zhì)。物理化學(xué)中的理想氣體、理想溶液、可逆過程都是理想模型法的應(yīng)用。教師從課堂教學(xué)的角度選擇一些方法進(jìn)行討論，加深學(xué)生的認(rèn)識。學(xué)習(xí)物理化學(xué)的基本知識，更須注重認(rèn)識物理化學(xué)科學(xué)思維的研究方法，這幾個(gè)要點(diǎn)互相滲透，相輔相成。有了正確的研究與學(xué)習(xí)方法，才能更好地掌握理論的基本內(nèi)容與知識，并指導(dǎo)實(shí)踐。學(xué)習(xí)中只有堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合，才能更深刻地理解與運(yùn)用理論，并在解決實(shí)際問題中掌握理論和方法，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

三、改革教學(xué)內(nèi)容，采用課堂討論式、互動式教學(xué)方法