时间：2023-03-10 14:52:56
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇材料化学教学，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
因材施教,灵活应用多种教学方法在授课环节中,我们倡导主体性教育,重视发挥学生的主观能动性,改变了以往教学中教师为主导、学生为被动的填鸭式教学模式,采取讲授与自学相结合、讲解与讨论相结合的开放互动式教学模式。我们引导学生在新课之前进行预习,课上有针对性的提出问题,这不仅增强了学生自己思考问题、提出问题、分析问题的能力,还有助于增强老师对讲授内容的把握,促进教学过程中的师生互动,使教与学真正统一起来。此外,我们尝试在每一章节结束后安排几个学时的课堂讨论,启发学生进行知识拓展,总结和整理材料方向的最新研究成果,以PPT的形式进行简短汇报,这种课堂交流的形式,不仅调动了学生学习的兴趣,活跃了课堂气氛,更培养了学生查阅收集文献、整理信息、制作多媒体课件、公开演讲等能力。在教学过程中,我们采用现代多媒体教学手段与传统板书相结合的教学方式。
多媒体作为一种现代化的新型教育手段,相对于传统教学方式具有信息量大,交互性强,形象生动等优点[3]。例如在讲解材料结构时,使用三维立体图片、FLASH动画模拟晶体的多种空间点阵结构以及堆积方式,晶体点缺陷与位错形成的过程,使抽象的微观世界变得直观化,学生在接受知识时即可以得到视觉上美的享受,又可以增强他们的空间想象能力,收到非常好的效果。但是多媒体课件的使用一定要把握好一个度,如果仅仅是将板书的所有内容复制到课件上,把课堂教学变成学术报告,随着页面的切换,反而很难使学生集中注意力,对某一个问题有整体的认识和思考,所以我们对于一些逻辑性比较强的理论知识,一些复杂的公式推导都会书写在黑板上进行必要的讲解,这样容易引起学生的重视,使学生紧跟老师的教学思路,达到教学同步,产生良好的教学效果。
重视实验室建设,保证教学质量得益于学校对新专业的大力支持,学校将材料化学专业实验室面积扩大为原来的两倍,分为材料合成实验室和材料性能测试实验室两部分,并引进了大批先进测试仪器,使材料化学专业实验室硬件条件日趋完善。这些基础设施和先进仪器的更新为培养学生掌握先进的材料合成与制备方法,了解高技术材料性能的最佳测试技术起了关键性作用,同时也为学院教师与研究生进行科研创造了良好的条件。在实验室软件条件建设方面,我们更重视加强师资队伍建设,提高教师整体素质。我校材料化学实验专业指导教师共计4人,全部具有博士学位,具备深厚的专业基础知识和技能,科研方向涉及功能配合物材料、纳米材料以及多相催化等多学科交叉领域,符合材料学科的发展趋势。我们严格要求实验教师认真备课,对每个开设的实验进行预作,对实验过程中可能出现的细节现象做到心中有数,在实验教学中,尽可能调动学生的积极性和主动性,采用启发式的教学手段引导学生进行自我思考和探索、准备和完成整个实验过程。这种教学方法不仅能激发学生的学习热情和潜能,改变以往实验过程中的依葫芦画瓢的惰性思想,更鞭策教师通过各种途径不断提高自身素质,掌握最佳的授课方法,提高教学质量,促进了教师和学生教与学的对立统一。
论文关键词：材料化学专业实验，实验教学，探索
材料化学是一个理工结合、学科交叉的新兴学科，在信息、能源、环境、航天等前沿科学领域起到越来越重要的作用。目前, 许多高校设置了材料化学专业实验, 我们根据我校办学经验和实际条件,并结合苏州经济社会发展对人才的需求，建立了与之相适应的培养目标及专业实验内容。为了让学生了解先进的材料合成与制备方法，掌握高技术材料性能的最佳测试技术，具体设置了材料合成与加工和材料性能测试相结合的专业实验教学大纲[1-2]。本文结合我们的教学实践过程，谈一下材料化学专业实验教学过程中的一些做法和体会。
重视实验室建设，保证教学质量。实验室建设主要包括两个方面，硬件条件和软件条件。具体的说，硬件条件包括实验室基础设施建设，实验仪器和大型设备的购置等等；软件条件包括实验教学大纲制定优化，教师队伍思想道德素质，教育教学能力等方面的建设。具备优良的实验室硬件条件和优秀的教师队伍是保证教学质量的必要条件。
1．实验室硬件条件建设
必要的基础设施和优良的实验条件，是顺利开展实验课程，保障实验室安全的先决条件。我校材料化学专业的实验室面积达到500 m2，实验室分为材料合成实验室和材料性能测试实验室两部分，主要承担了材料化学专业的专业实验和本科毕业论文等教学任务。
随着现代化仪器技术的高速发展化学论文，培养掌握现代化测试技术的人才是社会发展的迫切需要。为此，我校花大力气引进了一大批与材料化学专业有关的先进测试仪器，并为材料化学专业开设了现代分析与测试实验课程，主要目的是引导学生全面熟悉和系统掌握测试材料的常规科研方法，包括红外光谱、紫外分光光度计、荧光分光光度计、热分析仪、比表面仪、纳米粒度仪、电化学分析仪等仪器多种测试方法的介绍和使用，这些仪器偏向于基础化学性质研究，它有助于学生掌握材料的各项微观性能。
同时，我们还开设了用于研究材料电学、硬度、力学等性质测试的实验。实验仪器包含了纳米Zeta电位测试仪、体积电阻测试仪、简支梁试验机、布氏硬度计、电热平板硫化机、单螺杆挤出机、桌型老化试验机、氧指数仪等大型仪器。学生在学校里熟悉了这些仪器的操作和使用以后，我们还会积极联系一些相关的单位，引导学生到企业进行相关的实习操作，使学生能够将学到的理论知识和具体实际相结合。
2．实验室软件条件建设
软件条件建设的主要摘要对教学内容深入了解，合理组织编排，采用合适的教育教学手段，与同学多做交流，不断总结教学过程中发现的优缺点，找到最佳的传授知识手段。
2.1 紧跟专业方向特色，制定实验教学大纲
材料化学专业实验从大三开始开设，此时学生以及通过前两年的基础实验课程的学习掌握了实验的基本操作技术，更容易接受一些较为专业，相对复杂的实验项目，同时也要紧跟材料化学专业的专业方向特色，这就成了我们在制定实验教学大纲时的宗旨。
我校的材料化学的专业实验分为高分子与无机两个方向论文格式。我们根据理论课与实验课相衔接的原则，通过开设一些与高分子物理，高分子化学，无机功能材料等课程相关的典型高分子和无机材料合成实验、性能表征及加工修饰实验，加大对学生动手能力的培养力度，使他们对高分子材料研究领域有更深一步的体会，对高分子材料制备工艺、组成、结构与性能之间的相互关系及其规律有更加明确和深刻的认识。
2.2 精心选择实验，合理编排顺序
我校根据材料化学的专业背景和培养目标，对材料化学高分子方向的实验总共安排8个实验，其中6个为必修实验，2个选修实验从教学大纲中的14个实验中根据实验需要选取。8个实验中有材料的合成实验，也有材料性能加工测试实验化学论文，安排实验顺序时我们依据连贯性的原则，尽量使两个甚至三个实验能够串联起来，形成一条链，例如，我们通过“聚乙烯醇缩甲醛(PVF)胶黏剂的制备及性能测定”这个综合性实验，学生可以掌握聚乙烯醇与甲醛在酸性条件下发生缩合反应的基本原理，以及缩合反应的具体实验技术，最后收集到的产物我们可以作为下一个实验“GPC法测定聚合物分子量及分子量分布”的一个辅助测试原材料，学生可以进一步了解凝胶渗透色谱的基本原理，掌握GPC法测定聚合物分子量及分子量分布的实验技术及数据处理。这样的实验安排有利于将各自独立的单个实验有效的串联起来，增加实验的综合性，更加有利于学生以后从事科学研究思路的培养，提高学生分析、解决问题的能力。
2.3严格考核制度，提高学习效果
只有严格要求学生，规范考核制度，才能有效的提高学生的学习效果和学习积极性。我们的教学与考核方式采取实验预习报告、实验操作技能和实验报告综合评价的办法，即实验前，试验中，试验后这样一个办法。实验总成绩采用百分制记分，预习报告占总成绩的30 %，实验操作技能考核占总成绩的30 %，实验报告占总成绩的40 %。只有严格要求学生写实验预习报告，他们才会去查阅本实验相关的文献资料，对实验机理、实验步骤有相当程度的熟悉和了解，尤其对于一些设计性实验，会对实验的设计方案有更多更好的想法与思路，同时也增加了学生做实验的乐趣性。在实验的进行过程中，老师对实验的过程进行指导和监督，对学生提问，考核学生对实验的认识与理解程度，并予以打分。最后，实验报告综合反映了学生对实验的理解，数据处理等的完成情况化学论文，也是评价学生学习效果的一个重要因素。
2.4 加强师资队伍建设，提高教师素质
具备一只优秀的教师队伍是保障本科教学质量的基础和前提。我校材料化学专业实验指导教师和实验专职教师共计5人，其中教授2人，博士3人，硕士2人，已经形成了一支年龄、学历结构较为合理的实验教学队伍。实验专职教师实行坐班制，负责实验室相关仪器的日常管理和养护工作，根据实验教学大纲安排实验教学进程表。我们严格要求实验教师认真备课，每个实验项目开始前都要做预实验，对实验中可能出现的各种现象和各种注意点都记录下来，对于一些实际的样品，测出准确的数据，做到心中有数。实验教师在实验指导过程中要充分调动学生的积极性,激发学生的潜能。激发学生的潜能可以有很多方法,比如说改进实验方法,改变原料配比,改变模具形状,改变测量方式等等,都是很好的尝试[3]。教师的业务水平直接影响到实际的教学效果，所以教师在平时的教学过程中要注重积累，努力提高自身各方面素质。
3. 结语
通过材料化学专业实验的教学实践与探索，我们认识到只有努力加强实验室各方面条件的建设，在教学过程中不断培养学生的兴趣和分析、解决问题的能力，挖掘学生潜能，使学生的综合素质得到提高，从而发挥最佳的教学效果。
参考文献
[1]王秀华,刘莉,阙荣辉.材料化学专业实验教学中学生创新能力的培养.科技信息[J], 2010, 20: 443
[2]陈桂华,闫瑞强.材料化学专业实验教学研究.洛阳师范学院学报[J], 2009, 28(2): 150-151
[3]付一政,李迎春,刘亚清等.高分子材料与工程综合实验教学探索与实践[J ]. 太原科技, 2008 , (3) : 90-91
一、无机材料化学的学科特色
材料是人类文明的物质基础和先导,是直接推动社会发展的动力。基于材料对社会发展的作用,人们将信息、能源和材料并列为现代文明和生活的三大支柱。在三大支柱中,材料又是能源和信息的基础。新材料既是当代高新技术的重要组成部分,又是发展高新技术的重要支柱和突破口。伴随着信息时代的来临和材料设计、制备及加工的信息化处理,世界各国都将目光转向具有“高、精、细”特征的新材料万面,我国也将新材料作为重点发展的行业之一。鉴于此,国家中长期科学和技术发展纲要(2006年-2020年)将新材料技术列为前沿技术,提出新材料技术将向材料的结构功能复合化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备和使用过程绿色化发展;要突破现代材料设计、评价、表征与先进制备加工技术,在纳米科学研究的基础上发展纳米材料与器件,开发超导材料、智能材料、能源材料等特种功能材料,开发超级结构材料、新一代光电信息材料等新材料。这一切都预示着材料科学正经历着一次重大的变革。因此,加强材料科学领域创新人才的培养是时代的要求。
无机材料化学是材料化学家从材料科学、材料工艺和技术的角度出发,把固体物理、固体化学相关理论和工程方面有关无机材料研究的化学内容集中起来,加以分析、综合和提高而形成的一门独立学科。[2]无机材料化学研究的范围非常广泛,包括材料相关的基本概念和理论、制备原理、结构表征、重要的材料类型及其相关性能等多方面的内容,涉及了固体物理、固体化学、材料科学等学科的相关理论,是一门典型的交叉性学科。进入20世纪90年代以来,材料科学技术的发展异常迅猛,材料科学与生命科学、信息科学、环境科学等共同构成了当代科学技术的前沿。展望21世纪,材料科学技术研究开发的前沿有微电子材料、新型光电子材料、稀土功能材料、先进陶瓷材料、高温超导材料、纳米材料等,[3]这些都属于无机材料化学的研究范畴。因此,无机材料化学又是一门具有前沿性的学科。基于学科背景和课程特点,我们在大连理工大学教改项目的支持下,以提高教学质量、培养学生的创新能力为主线,以建设精品课程为目标,进行了一系列教学改革和研究。
二、教学内容的选取
高等学校教学中教材内容的陈旧是影响创新型人才培养的突出问题,也是高校课程改革的重点。目前,高校教材内容不能适应现代化人才培养的需要,内容的先进性方面不能适应科学技术飞速发展的要求,不能适应知识经济时代创造型人才培养的要求。[4]特别是面对具有前沿性特点的材料化学,教材的内容相比速增长和更新的新材料来说,严重滞后。而要培养创新型人才,掌握最新的科研成果对于激发学生的创新思维非常重要。[5]向学生讲授科学前沿知识可以激发学生们的求知欲,为他们提供一个创新的空间,使学生能够近距离地感受创新的价值和创新带来的激情。因此,挑选合适的教材是非常重要的。我们挑选了北京大学林建华、荆西平编写的《无机材料化学》。该书将无机材料化学中重要的基础问题做了全面的讨论,这本教材最大的特点在于它介绍了无机材料化学领域的最新进展,并附有近期发表在国际主流期刊上的相关文献,整本教材体现着材料科学、化学和物理等学科交叉与渗透的特点。如果学生对教材中的某些前沿内容感兴趣,可以在教材中找到相应的参考文献,在图书馆下载后仔细阅读。
课堂上仅传授知识是远远不够的,教学内容还要有一定的探索性,能让学生有一定的思考空间。教学中,我们发现学生对来自科研一线的事例非常感兴趣。因此在课堂上,我们以自身科研成果丰富教学内容,结合自身科研经历令课堂生动有趣,深化了教学效果。我们经常把自己在科研工作中的体会、最新科研成果转化为教学内容,设计一些开放式的问题与学生探讨,自觉地把创新意识、创新能力的培养融入课堂教学之中。我们还结合相关的教学内容,穿插讲解一些科学方法论的知识,培养学生的科学精神。例如,在讲到固溶体合金的形成规律时,我们向学生讲述了现代物理冶金学重要创始人William Hume Rothery在听力完全丧失、健康状况非常不佳的情况下,凭借坚强的毅力和非凡的生活热情,在异常简陋的工作条件下,开创性地提出了著名的Hume Rothery准则。这位杰出的科学家一生始终以乐观向上的生活态度,坚持不懈地勤奋工作着。学生们纷纷为Hume Rothery的人格魅力而倾倒,希望自己也能投身科学,在某一领域取得杰出成就。我们经常把本学科碰到的难题以及学科前沿的问题向学生进行适当的介绍,激发学生的民族自豪感,培养学生的创新思维和探究精神。例如,在讲到第八章电介质材料时,我们将著名纳米科学家王中林发表在《科学》上的氧化锌“纳米发电机”一文介绍给学生。在讲到第九章超导材料时,我们向学生们介绍了我国在超导材料的研制上一直处于国际领先水平,特别是2008年我国在高温超导研究上取得重大突破,发现了一类新的高温超导材料———铁基超导材料,在全球范围内掀起了超导材料研究的新热潮,并介绍了铁基超导材料的结构和性能。在讲到第十二章发光材料时,我们向学生介绍了大连路明集团开发的“水立方幔态LED”在研发、制造、安装中创造的7项“世界第一”。这些事例大大激发了学生学习相关章节内容的兴趣,同时也培养了学生的民族自豪感和投身科学的信心与决心。实践表明,将科研引入教学过程,有力地促进了学生对知识的掌握和能力的提高,促使学生形成了正确的科学精神和科学态度,大大提高了教学的实际效果。
三、教学方法的改革
教学手段和方法是提高教育质量非常重要的一个方面。传统的教学方法以教师为主导,以传授知识为目的,往往采取灌输式教学方法,在很大程度上忽略了学生的主体地位和创造性,学生被动地接受知识,学习积极性不高,教学效果不理想。要改变过去那种单纯传授专业知识的教学方法,把培养学生的创新能力和创新意识作为教学工作的重点,我们必须对原有教学方法进行改革,采取多样化的教学手段激发学生的学习兴趣。
本课程的特点是知识点多而且分散,学生容易只见树木、不见森林。为此,我们理出了一条课程主线,向学生清晰地展示各章节的作用以及章节之间的联系(如图1)。我们力争做到讲课内容少而精,重点突出,主次分明,出现在不同章节但内容相关的部分放在一起讲解。例如,与Fermi面附近的能态密度相关的性质有金属材料的电子热容和Pauli顺磁性(第四章)、金属材料的电导率(第九章)、超导材料的临界温度(第九章)等,将这些知识点放在一起进行对比和总结,学生对Fermi能级的概念就会有非常清晰和深刻的认识。课程教学的重点在于使学生掌握该学科的思维方式和研究方法,给学生留有思考的足够空间,能从多角度理解基本原理。古人云“授人以鱼不如授人以渔”,这里强调的就是教授学生学习方法的重要性。[6]材料的组成和结构决定了其物理性质,这是材料化学的核心和基础。将钙钛矿材料的结构(第三章)和其铁电性质(第八章)结合起来讲解,学生不仅对该类材料的结构和特殊的物理性质有了深刻的认识,更深化了对结构-性能关系的理解,掌握了该课程的学习方法。
在实践中,我们采取了传统教学与多媒体教学结合、自主学习与协作学习结合,基于问题学习、基于案例学习、研究型学习等多种形式的教学策略,提高了学生学习和思考问题的效率。实践表明,适度使用多媒体教学,将材料实际应用的照片、材料加工制作过程的视频等图片影视资料生动地展示给学生,能为教学过程提供丰富的感性材料,丰富课堂教学内容。鉴于新材料的发展日新月异,每天新概念、新构想、新方法都在不断涌现,我们在课堂上及时地将与课程内容相关的最新文献介绍给学生,课堂教学结束前提出下次课程内容的前沿课题,让学生在课前完成对这一前沿课题的研究报告。这样一方面可以使这些学有余力的学生接触到材料化学领域的最新研究进展,培养他们对教材内容的兴趣并找到自己的科研兴趣,另一方面可以让学生看到自己知识结构的不足,在学习中自觉地去完善自己。与此同时,这也锻炼了他们查阅文献和英文阅读的能力,为将来进行专业科学研究奠定了一定的基础。通过一个学期的尝试,我们感到教学效果非常好,学生经常在下课后围着教师交流,提出各种材料学领域的前沿问题与教师探讨。有几个表现突出的学生已经进入到某些课题组,开展创新实验了。另外,在课堂上,我们结合自己的科研实践,提出开放式的与课程内容相关的问题,让学生思考和回答。我们鼓励学生提出不同的见解,这样就增加了师生互动,活跃了课堂气氛,提高了学生的学习兴趣。我们将本课程教学方法作一总结列于表1中。
四、实验教学方案设计
一教学改革途径与成效
1．培养方案的重新设置材料化学特色专业的改革重点是对材料化学专业学生实施综合素质培养、工程实践能力培养、创新精神与创新能力培养。培养学生深入思考问题和创新能力的改革必须贯穿在整个教学过程中，贯穿在课堂教学、实验、设计等教学环节。2010年前，材料化学专业的课程内容主要局限于高分子材料范畴。而现实要求我们跟上材料科学的现展进程，反映材料科学的最新成就。因此，在以往培养方案的基础上，2010级材料化学专业的培养方案中开设了复合材料方向，也就是将材料化学专业分成2个平行的方向:高分子材料和复合材料。在课程的纵向关系上，材料化学专业新的课程体系确定了“大平台，小模块”的课程模式。大平台包括专业基础课与专业课，它强调专业教育的普适性、系统性和科学性。通过大平台的设置，使学生在掌握专业基础理论知识的同时，培养学生全新的思维与视角、全面的知识与技能、综合分析与解决问题的能力与方法。小模块是在大平台基础上设置的高分子材料和复合材料方向的专业模块课，让学生有针对性地选择适合自己的专业方向。培养方案调整前和调整后的课程体系学时及学分分布见表1。
2．“三纲”的制订根据材料化学专业特点和社会对材料化学专业技术人才的需求，我们将材料化学专业设置为高分子材料和复合材料2个课程体系。根据新课程体系的培养方案，重新编制了有关材料化学专业课程的教学大纲、考试大纲及实践教学大纲，如《材料测试与研究方法》及实验、《材料化学》、《高分子化学》、《高分子物理》、《高分子材料加工原理》、《高聚物合成工艺学》、《塑料加工设备》、《材料加工设备课程设计》及《材料复合原理》、《复合材料工艺与设备》、《复合材料结构设计》、《材料表面与界面》等专业课程。在这些专业课程“三纲”编写过程中，有目的地增减了一些内容，新编的“三纲”无论是理论教学，还是实践教学都非常注重学生能力的培养。
3．专业教材的选用根据教师“三纲”的制订，经相关教师评议、系主任审核、主管教学的院领导审批，选用了合适的相关教材。一般选用的教材为教育部或省教育厅推荐的规划教材或“面向21世纪课程教材”、“九五”、“十五”、“十一五”国家级和省部级重点教材;教材版次以近三年出版的新教材为主。目前，专业选用的高水平教材(“高水平教材”是指面向21世纪课程教材、“九五”、“十五”和“十一五”国家级规划教材、省部级规划教材、精品课程教材、各级各类获奖教材)比例达到42．86%，选用2008年以来出版的教材比例达到71．43%。选用的教材使用效果好，学生普遍感到满意。2011年6月对07级材料化学专业1、2班共58名学生进行了教材满意程度抽样调查，包括内容适应性，出版质量，便于预习、复习程度，课前到书率等4个方面的内容，学生反应良好，满意率达到87．40%。
4．学期授课计划的制定学期授课计划是教师组织课程教学环节、教学内容、教学进度的具体安排，是对有计划、有目的地开展教学工作的保证，教师在开课前必须编制好学期授课计划。根据材料化学专业课程教学大纲的要求，本课题组负责人在安排任课教师时，先考虑教师的科研方向和业务经历，然后组织各任课教师针对特色专业的性质和选用的教材，按照专业课程表、教学进程表和编制说明等内容要求，编制学期授课计划，体现教学课时安排的科学性、合理性;为了保持高教学质量的稳定性，任课教师名单确定后，一般不随意变动。同一课程不同年度的学期授课计划根据教学效果与意见反馈、科研发展的大势所趋、社会对专业人才的需求都要求有所更新，这有利于学生更好地了解专业的发展前沿，也有利于学生的就业问题的解决，使学生更好地走上科研道路或走向工作岗位。
5．教案、习题集与答案的撰写课题组教师根据自己多年的教学经验和心得体会，通过集体的研究，仔细商量和交换意见，共同完成了材料化学专业相关课程教案的制定工作。这些教案是教师们智慧和能力的结晶，凝聚了教师们的辛勤劳动和大量心血，也是教师们教学内容精心安排、教学方法创新设计的成果。同时，课题负责人还组织了教师们对所担任教学任务的专业课程进行习题集和答案的编写工作，这有利于学生理解所学内容和加深其印象，也有利于学生及时复习和巩固所学知识，从而使学生能把握重点、解决难点，轻轻松松地进入后续课程的学习。田俐老师所撰写的《材料化学》教案被评为2009年度湖南科技大学校级“优秀教案”。
6．多媒体课件的开发在广泛学习、研究了丰富多彩的课件资源后，根据我校材料化学专业课程设置为高分子材料和复合材料2个课程体系的特点以及教师的科研情况，由各任课教师开发制作了相应课程的多媒体课件，这些课件凝练了课程的主体内容和教师们的科研成果精髓。多媒体课件图文并茂，既生动，又形象，教师可将教学内容与自己的科研所得融为一体，授课内容贴切真实、直观效果好、浅显易懂，使学生在抽象的知识获取过程中培养创新的意识和学会科研的思维。2011年12月我们针对材料化学专业课程的部分多媒体课件教学效果，在08级材料化学和无机非金属材料工程专业共81名、09级材料化学和无机非金属材料工程专业共92名学生中进行了抽样调查，抽样调查结果显示均为“优良”。许多学生认为这种“教学与科研互动”的模式教学效果非常好，容易理解和掌握教学内容，并且对科研也有了一定的了解。
7．学习信息资源的共享目前，学校宽带上网速度很快。在完成材料化学专业理论和实践课程的课堂教学之余，我们要求各位任教教师能充分利用计算机网络的便捷尽量给学生提供更多的教学辅导、答疑等服务。我们建立了材料科学与工程系的公共电子邮箱、建立了材料科学与工程系的QQ群，方便教师之间进行教学的讨论与经验的交流。同时，我们也建立了与学生网上交流的渠道，如班级QQ群、年级QQ群和专业QQ群等，方便教师和学生之间的资源共享，教师可在QQ群里上传学习信息资源，如课程教学录像、教学多媒体课件、教案与习题、学习参考书和参考文献，以及其他一些学习资料和网络资料等;另外，通过这种及时的方式，学生可向教师进行一些疑难问题的咨询;教师也可及时回复学生，以帮助学生完成学习任务。#p#分页标题#e#
8．教学方法和教学途径的改革近几年来，我们材料化学专业的主体课程基本上都实现了多媒体教学途径，这种方便、快捷、高效多媒体教学通过演示课件，使授课方式变得方便、快捷，节省了教师授课时的板书时间，提高了教学效率。通过这种综合应用文字、图片、动画和视频等资料来进行教学活动，使普通教学手段难以讲清楚的抽象难懂的知识更直观更形象，使学生易理解和把握知识点，同时，这种生动形象的辅佐以教师自身科研成就的课堂教学活动富有启发性和真实性，能活跃学生的思维和调动学生的学习兴趣，激发学生的创新潜能和培养学生的科研意识。通过多媒体教学途径，教师向学生传输了更多的信息和更前沿的知识，并将自己的科研成果和经验直观真实地展现给学生，如此，抽象的课程内容具体化，枯燥的课堂气氛活跃化，学生的学习积极性大大提高，强烈要求理论知识实践化。针对学生意愿进行科研活动的要求，我们会主动提供从事相关科研工作的教师的名单，然后教师和学生之间进行双向选择，教师可以给学生安排一些简单的科研实验或在导师指导下学生自行设计一些科学实验。自2009年以来，我们材料化学专业实验室对本专业的任何学生均是开放的，学生选定导师后，可以自由支配实验时间和出入专业实验室开展科研活动，这方便学生巩固所学的基础理论知识，也为学生尽早地进入毕业论文阶段以及创新意识和科研精神的培养提供了机会和条件。收集的数据显示，凡是从大一和大二期间就跟随教师从事科研活动的学生容易通过研究生复试，录取率相对来说要高一些。
二教学效果评价
1．近三年的学生评价近三年来，课题组的老师都能做到认真备课、认真编写每次课的教案、制作多媒体课件、认真上好每一堂课、认真辅导、认真批改作业、认真考试考核;每一位老师都有良好的职业道德素质和敬业精神，能做到教书育人，对学生既严格要求，又处处关心，既教他们知识，又培养他们具备良好的思想品德和学风，使他们既能成才，又能成人。学生测评(测评指标有:讲课有热情、精神饱满，讲课有感染力、能吸引学生的注意力，对问题的阐述深入浅出、有启发性，对问题的阐述简练准确、重点突出、思路清晰，对课程内容娴熟、运用自如，讲述内容充实、信息量大，教学内容能反映或联系学科发展的新思想、新概念、新成果，能给予学生思考、联想、创新的启迪，能调动学生情绪、课堂气氛活跃，能有效地利用各种教学媒体等)结果显示:学生对材料化学专业课程任课教师的教学评价打分相对别的专业来说要高一些。
关键词 材料专业 分析化学 创新教学
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.04.045
On Materials Analytical Chemistry Curriculum Innovative Teaching
HE Xiulan， ZHENG Wei， QI Shuyan， WANG Jihua
（Materials Science and Engineering， Harbin University of Science and Technology， Harbin， Heilongjiang 150040）
Abstract Aim at existing problem of analytical chemistry course of materials major， the transformation of education of analytical chemistry course is carried through optimizing teaching content， reforming teaching method and establishing experiment specifically on the basis of course content and subject characteristic. The student's interest is increased and teaching quality is improved with organic bonding course content and subject characteristic， and helpful reference and consult are provided for transformation of education of analytical chemistry course of materials major.
Key words Materials major; Analytical chemistry; creative teaching
分析化学是化学的一个重要分支，主要是鉴定物质化学组成、测定组分含量、确定物质的结构及存在形态。①分析化学是哈尔滨理工大学材料类专业的一门重要的专业基础课程，主要讲述定性与定量分析、误差与分析数据处理及各种滴定分析等内容。材料学专业是研究材料的组成与结构、工艺及使用性能之间相互关系的学科，发展前景广阔。②③分析化学是材料专业目前开设的课程体系中不可缺少的学科基础课程之一，对学生专业知识的学习起着承前启后的作用，与学生的毕业设计、生产实习及就业等方面都有重要联系。因此该课程的学习对培养人才的思维模式及知识体系的构建起着重要的作用。④目前，我校材料类专业分析化学课程还存在着一定的问题。
1 分析化学课程目前存在的问题
（1）教学内容与人才培养需要脱节。目前分析化学的教学内容与不同专业人才的培养需求不适应。比如我校材料专业中有机高分子专业与无机非金属专业，两个专业分析化学课程的理论教学内容与开设的实验基本相同，未能与各自的专业特点有机结合，学生“学”“用”明显脱节，导致学生缺乏科学思维分析实际问题。
（2）实验缺乏针对性。分析化学的实验教学是整个课程教学中的重要环节，理论教学的大部分知识点及相关原理，在实验内容中会有所体现。但目前所开设的分析化学实验均是以完成教学为目的，未针对不同的专业特点开设不同实验，学生做实验积极性差，学生只是机械性地完成实验，未认真思考实验原理，甚至连实验报告也不认真总结，只是完成这个学习任务而已。因此，目前开设的分析化学实验对提高理论教学效果不明显，学生学以致用的能力也未能有所提高。
（3）教学方法枯燥。分析化学课程的基础原理与基本理论较多，化学反应繁多，各类滴定曲线及滴定原理复杂，在授课过程中，与相关的材料专业知识很难融合。按传统的授课方式，过分强调授课教师的主导作用，在课程的讲解过程中会使学生感觉课程内容枯燥乏味，束缚学生的思维，导致学生缺乏学习的主动性及趣味性，不但学生学习效果差、效率低，也降低了教师授课的积极性。
（4）评价方法单一。目前我校分析化学课程的考核基本上还是采用期末闭卷考试来评定学生学习效果，通过一张期末测试卷很难全面、公正、真实地反映学生的学习状况。部分学生在临考前突击背笔记、做练习题，即可侥幸过关，不利于培养学生良好的学风。
为激发材料专业学生学习分析化学课程的学习兴趣，提高该课程教学效果，培养学生发现问题、分析问题及解决问题能力，提高学生的动手能力及创新能力，针对分析化学课程教学中存在的问题以及专业特点，对该课程进行了创新性教学改革。
2 分析化学课程创新教学
2.1 根据专业特点优化教学内容
对于不同专业，分析化学的教学内容、教学大纲及教学计划学时的安排应有所不同。首先，针对同层次、不同专业的学生，应先统一界定基本的理论教学内容（此部分占整体知识点的70%左右），这部分内容要求所有学生必须掌握，以保证该门课程的基本原理、基本知识点的教学要求，也方便日后考核。其次，根据不同专业特点，教师可对部分教学内容实行自主性教学（占整体知识点的30%左右），结合各专业的特点界定教学侧重点，精细安排教学内容，使学生在掌握基本原理与知识点的基础上，能拓宽专业知识面，激发学生学习兴趣。
例如，第二章误差、可疑值的处理这部分内容涉及计算，公式多且繁杂，单纯依靠讲解例题授课，学生会感觉枯燥。在授课过程中，可将相关专业知识引入。例如，学生将来做毕业设计及技能训练等时，均会遇到数据处理，某些实验中不可避免地会出现可疑数据。如在测量试样的抗弯强度时，需要5～6个试样进行测定并取平均值，某些存在缺陷的陶瓷样品获得较低的抗弯强度，此时可以利用分析化学的四倍法与Q值法进行可疑数据的处理，培养学生对实验结果处理的能力，又提前了解部分专业知识，提高学生学习的兴趣。我校材料专业分析化学课程均在大学一年级开设，很多学生对自己的专业方向了解很少，在此阶段学生的思维模式、学习态度及今后的职业规划是非常重要的，因此在给这些学生授课时，结合分析化学课程内容及专业特点，给学生更多的专业指导是非常必要的。
2.2 有针对性地开设实验
分析化学的基本原理与知识点可通过实验来验证和巩固，在有限的学时内，不能将所有的分析化学实验都开设。为提高学生专业素质培养效果，在分析化学教学改革中，根据专业特点，对开设的实验进行了大胆改革。根据现有实验室条件，有针对性地将所有的实验项目与专业特点结合起来，尽可能地让所开设的实验与专业有联系，提高学生动手能力、培养创新精神。
例如，吸光光度法这一章的分光光度计相关实验对于无机非金属专业是十分重要的，可以利用分光光度计测量无机非金属光催化材料的吸光度。通过开设此类实验，使学生掌握分光光度计的基本原理及使用方法，为学生将来做毕业设计奠定良好的理论与实践基础。配位滴定法涉及高分子专业的知识点较多，因此相关的实验高分子专业一定要开设。通过有针对性地开设实验，将分析化学知识与专业实践有机结合，在丰富学生专业知识的同时，提高学生的实验动手技能，培养学生的创新能力，使学生对专业知识产生兴趣，也提高了分析化学理论的授课效果。另外，在实验过程中，注重培养学生实验数据的处理能力，比如在绘制标准曲线时，可教会学生利用Origin或Excel软件进行曲线的线性拟合，提高学生微机应用能力及分析数据的准确性，有利于学生综合素质的提高。
2.3 课堂教学方法革新
课堂教学方法创新不但可以提高教学效果，也有利于创新型人才的培养。分析化学教学方法的改革主要包括如下三方面：首先，分析化学基本理论与原理在实际工业中的应用比较广泛，因此在授课过程中，教师可以结合自身的专业特长，与生产实际相结合。⑤比如，提出无机非金属专业学生分析陶瓷粉体质量检测的问题，并列出解决方案，这里应用了沉淀滴定、氧化还原滴定等分析化学原理，采用学生分组讨论形式，提高学生解决问题能力，活跃课堂气氛，增加师生课堂互动，激发学生学习兴趣，调动学生学习主动性与积极性。其次，制作分析化学课程课件，采用现代化教学手段，制作出分析化学课程的课件，利用多媒体进行该课程理论教学，通过图片、动画、音频等丰富课程内容。通过多媒体上课，不但可以加大传授知识的信息量，开拓学生的视野，还有利于教师及时更新授课内容，方便教师授课。
2.4 建立灵活多样的综合考评体系
分析化学课程的考查主要是通过期末考试闭卷方式进行考核（占总成绩的60%）。另外，由于该课程的基本原理与知识点均可通过实验来加深学生印象，因此该课程的实验尤为重要，实验成绩根据实验动手能力、实验报告等进行考核（占总成绩的20%）。另外，平时成绩由任课老师给出（占总成绩的20%），这部分成绩主要包括出勤、作业、课堂讨论三个方面，尤其是课堂讨论部分，主要根据是学生查阅资料整理资料，在课堂上分组讨论，理解知识，在讨论中培养团队精神、思考能力及综合表达能力。通过以上几方面的综合成绩，建立公平、合理的综合考评体系。
3 结语
分析化学是非化学专业学生必修的一门重要基础理论课程，是学生后续课程的基础，学生掌握其基本原理与内容，提高发现问题、分析问题及解决问题的能力，对其综合素质的培养具有非常重要的意义。针对目前对材料类专业人才素质的要求，哈尔滨理工大学材料学科在分析目前的教学状况及专业特点的前提下，对传统的分析化学课程进行了创新性教学改革，注重专业知识与化学知识的有机结合，不仅使学生掌握了基本的分析化学基础内容，而且使学生对本专业产生浓厚的兴趣，为高等院校材料类专业分析化学课程教学改革进行了有益探索，并提供了一定的参考及借鉴。
基金项目：哈尔滨理工大学教育教学研究项目（项目编号：C201300018）
注释
① 黄昊文.分析化学课程教学改革与实践探析[J].当代教育理论与实践，2011（3）：42-44.
② 顾佳丽，马占玲.在分析化学实验中发挥学生的主体作用[J].中国电力教育，2011（213）：147-148.
③ 赵明，白丽明，张文治.“Seminar”教学模式在本科化学教学中的应用[J].教育探索，2014（1）：56-57.
论文关键词：材料化学专业实验，实验教学，探索
材料化学是一个理工结合、学科交叉的新兴学科，在信息、能源、环境、航天等前沿科学领域起到越来越重要的作用。目前, 许多高校设置了材料化学专业实验, 我们根据我校办学经验和实际条件,并结合苏州经济社会发展对人才的需求，建立了与之相适应的培养目标及专业实验内容。为了让学生了解先进的材料合成与制备方法，掌握高技术材料性能的最佳测试技术，具体设置了材料合成与加工和材料性能测试相结合的专业实验教学大纲[1-2]。本文结合我们的教学实践过程，谈一下材料化学专业实验教学过程中的一些做法和体会。
重视实验室建设，保证教学质量。实验室建设主要包括两个方面，硬件条件和软件条件。具体的说，硬件条件包括实验室基础设施建设，实验仪器和大型设备的购置等等；软件条件包括实验教学大纲制定优化，教师队伍思想道德素质，教育教学能力等方面的建设。具备优良的实验室硬件条件和优秀的教师队伍是保证教学质量的必要条件。
1．实验室硬件条件建设
必要的基础设施和优良的实验条件，是顺利开展实验课程，保障实验室安全的先决条件。我校材料化学专业的实验室面积达到500 m2，实验室分为材料合成实验室和材料性能测试实验室两部分，主要承担了材料化学专业的专业实验和本科毕业论文等教学任务。
随着现代化仪器技术的高速发展化学论文，培养掌握现代化测试技术的人才是社会发展的迫切需要。为此，我校花大力气引进了一大批与材料化学专业有关的先进测试仪器，并为材料化学专业开设了现代分析与测试实验课程，主要目的是引导学生全面熟悉和系统掌握测试材料的常规科研方法，包括红外光谱、紫外分光光度计、荧光分光光度计、热分析仪、比表面仪、纳米粒度仪、电化学分析仪等仪器多种测试方法的介绍和使用，这些仪器偏向于基础化学性质研究，它有助于学生掌握材料的各项微观性能。
同时，我们还开设了用于研究材料电学、硬度、力学等性质测试的实验。实验仪器包含了纳米Zeta电位测试仪、体积电阻测试仪、简支梁试验机、布氏硬度计、电热平板硫化机、单螺杆挤出机、桌型老化试验机、氧指数仪等大型仪器。学生在学校里熟悉了这些仪器的操作和使用以后，我们还会积极联系一些相关的单位，引导学生到企业进行相关的实习操作，使学生能够将学到的理论知识和具体实际相结合。
2．实验室软件条件建设
软件条件建设的主要摘要对教学内容深入了解，合理组织编排，采用合适的教育教学手段，与同学多做交流，不断总结教学过程中发现的优缺点，找到最佳的传授知识手段。
2.1 紧跟专业方向特色，制定实验教学大纲
材料化学专业实验从大三开始开设，此时学生以及通过前两年的基础实验课程的学习掌握了实验的基本操作技术，更容易接受一些较为专业，相对复杂的实验项目，同时也要紧跟材料化学专业的专业方向特色，这就成了我们在制定实验教学大纲时的宗旨。
我校的材料化学的专业实验分为高分子与无机两个方向论文格式。我们根据理论课与实验课相衔接的原则，通过开设一些与高分子物理，高分子化学，无机功能材料等课程相关的典型高分子和无机材料合成实验、性能表征及加工修饰实验，加大对学生动手能力的培养力度，使他们对高分子材料研究领域有更深一步的体会，对高分子材料制备工艺、组成、结构与性能之间的相互关系及其规律有更加明确和深刻的认识。
2.2 精心选择实验，合理编排顺序
我校根据材料化学的专业背景和培养目标，对材料化学高分子方向的实验总共安排8个实验，其中6个为必修实验，2个选修实验从教学大纲中的14个实验中根据实验需要选取。8个实验中有材料的合成实验，也有材料性能加工测试实验化学论文，安排实验顺序时我们依据连贯性的原则，尽量使两个甚至三个实验能够串联起来，形成一条链，例如，我们通过“聚乙烯醇缩甲醛(PVF)胶黏剂的制备及性能测定”这个综合性实验，学生可以掌握聚乙烯醇与甲醛在酸性条件下发生缩合反应的基本原理，以及缩合反应的具体实验技术，最后收集到的产物我们可以作为下一个实验“GPC法测定聚合物分子量及分子量分布”的一个辅助测试原材料，学生可以进一步了解凝胶渗透色谱的基本原理，掌握GPC法测定聚合物分子量及分子量分布的实验技术及数据处理。这样的实验安排有利于将各自独立的单个实验有效的串联起来，增加实验的综合性，更加有利于学生以后从事科学研究思路的培养，提高学生分析、解决问题的能力。
2.3严格考核制度，提高学习效果
只有严格要求学生，规范考核制度，才能有效的提高学生的学习效果和学习积极性。我们的教学与考核方式采取实验预习报告、实验操作技能和实验报告综合评价的办法，即实验前，试验中，试验后这样一个办法。实验总成绩采用百分制记分，预习报告占总成绩的30 %，实验操作技能考核占总成绩的30 %，实验报告占总成绩的40 %。只有严格要求学生写实验预习报告，他们才会去查阅本实验相关的文献资料，对实验机理、实验步骤有相当程度的熟悉和了解，尤其对于一些设计性实验，会对实验的设计方案有更多更好的想法与思路，同时也增加了学生做实验的乐趣性。在实验的进行过程中，老师对实验的过程进行指导和监督，对学生提问，考核学生对实验的认识与理解程度，并予以打分。最后，实验报告综合反映了学生对实验的理解，数据处理等的完成情况化学论文，也是评价学生学习效果的一个重要因素。
2.4 加强师资队伍建设，提高教师素质
具备一只优秀的教师队伍是保障本科教学质量的基础和前提。我校材料化学专业实验指导教师和实验专职教师共计5人，其中教授2人，博士3人，硕士2人，已经形成了一支年龄、学历结构较为合理的实验教学队伍。实验专职教师实行坐班制，负责实验室相关仪器的日常管理和养护工作，根据实验教学大纲安排实验教学进程表。我们严格要求实验教师认真备课，每个实验项目开始前都要做预实验，对实验中可能出现的各种现象和各种注意点都记录下来，对于一些实际的样品，测出准确的数据，做到心中有数。实验教师在实验指导过程中要充分调动学生的积极性,激发学生的潜能。激发学生的潜能可以有很多方法,比如说改进实验方法,改变原料配比,改变模具形状,改变测量方式等等,都是很好的尝试[3]。教师的业务水平直接影响到实际的教学效果，所以教师在平时的教学过程中要注重积累，努力提高自身各方面素质。
关键词：专业综合实验；教学改革；创新思维
中图分类号：H319.1
基金项目：黑龙江省高等教育学会“十二五”规划课题，项目编号（HGJXHB2110942）。
黑龙江工程学院教育教学改革工程项目，项目编号（JG2011039）。
引言
在高等学校，实验教学是培养学生实践能力和创新意识的重要途径，因此深化实验教学改革，提高实验教学质量，是教学改革与发展的重要方向[1]。目前，教育部正在实施高等教育“卓越工程师教育培养计划”，因此培养增强学生的实践能力更是教学中的重中之重。
1 实践教学的现状
近几年，材料化学专业的教师们积累了一些实验教学经验，同时也发现了现行材料化学专业实验教学模式存在许多不足，不符合“卓越工程师教育培养计划”的要求。
长期以来实验教学始终处于理论教学的从属地位，在培养学生的创新精神和实践能力中发挥的作用远远不够[2]。实验教学体系不合理，学生的创新思维、发现和解决问题的能力不能得到有效的培养；实验教学内容滞后，认知性、验证性实验所占的比例较大， 培养学生创新能力的综合性、设计性、应用性和创新性实验偏少；实验教学方法单一，一方面造成了学生对教师的过分依赖，另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养，实验教学效果欠佳。针对这一现状材料化学专业经集体讨论、专家论证开设了专业综合实验，经过逐年摸索，对专业综合实验的内容和方式进行改革，调整、丰富专业综合实验教学内容，提高实验教学质量， 培养学生创新精神和综合实验能力，同时让学生懂得科学的发现、发明不是一蹴而就， 而是要经过长期的、坚持不懈的努力， 才可以走向成功。
2 专业综合实验的内容设计
2.1 开设专业综合实验的目的
专业综合实验要给学生一个较大的处理问题的空间。学生在实验中既有规范指导而又不受到规范的约束，重在通过实验得到思维过程的训练，基本上掌握解决一般实践性问题的途径。
专业综合实验可以培养学生的综合素质。
首先， 综合实验可以培养学生的知识应用能力。其次， 综合实验可以培养学生的独立工作能力。第三， 综合实验可以培养学生的创新思维。此外，专业综合实验对学生的团队精神、处理科学问题的态度、实验习惯等方面也能进行较为全面的训练。
在综合实验中， 教师是配角，教师的责任是因势利导，让学生展开想象，多角度度的训练学生的科学思维方法。学生是综合实验的真正主角，学生可根据自己对知识的理解和掌握知识的程度发挥主观能动性，融进自己的创新点， 从而培养学生的创新思维。
2.2 专业综合实验项目的设置
专业综合实验开设之初只设置了三个实验项目：有机玻璃的制备、丙烯酸乳液压敏胶的制备、聚乙烯缩丁醛胶黏剂的制备，而后随着的实验室建设的完善，实验教学经验的积累，在原综合实验的基础上增加了一些综合性、设计性、应用性项目，包括塑料模压成型实验、交联聚丙烯酰胺吸水性树脂的制备、液晶环氧树脂的制备、PE药瓶挤出吹塑实验及丙烯酸酯乳胶漆的制备等。这些实验项目有的与工程实践紧密相连，有的是黑龙江工程学院大学生科技创新基金项目，有的是教师科研项目的子课题，所有的实验项目都具有一定的代表性。
3 专业综合实验的实施
3.1 专业综合实验的实施过程
进行专业综合实验之前，学生们通过图书馆的电子期刊、实验教材等多种渠道搜集与实验相关的各种信息进行归纳总结提出实验方案，然后与各自的指导教师探讨实验的可行性，确定实验方案，实施操作。
综合实验不同于单纯的验证性实验，实验刚开始时，学生的依赖性比较强，没有摆脱以前认知、验证性实验养成的习惯，实验当中出现一点问题就向老师请教，分析问题、解决问题的能力较差。针对这种情况，指导教师不是简单地授学生以鱼，对学生提出的问题不是简单的直接给出答案，而是引导、教会学生综合运用自己所学的知识来分析解决实验当中出现的问题。综合实验不一定是一次就能得到正确的结果，实验过程中允许学生失败，指导教师帮助学生进行分析，学会从原料的精制、原料的配比、实验的条件（实验温度、压力、操作时间、加料顺序）等方面查找失败原因，解决问题。
到实验后期，学生实验的主观能动性大大提高。能够合理的进行实验方案的设计和实施，实验的成功率也得到很大提高。有时，实验室的仪器设备满足不了部分产品的性能表征，经指导教师的提示，学生自己想办法，自制一些小设施或寻找一些替代设备进行产品性能的测试。
实验结束后，学生利用课余时间，按要求撰写实验报告，实验报告内容丰满，图文并茂，包括实验目的、实验原理、实验用仪器药品、实验现象、结果分析与讨论，有的学生还发表了对实验的感想。多数报告附有实验装置照片、产品照片，实验结果分析当中除讨论对实验结果的影响因素外，还讨论了实验失败的原因，实验数据记录详实。最后学生们将实验过程、实验结果等内容做成幻灯片进行答辩、经验交流，通过同学之间实验方案设计实施、产品性能的比较，对实验的内容更进一步加深理解。
3.2 专业综合实验的实施效果
通过专业综合实验，学生学会独立查阅资料，尤其是充分利用网上电子资源，并能对所查阅的资料进行分析、汇总，设计实验方案，提交出实验所需仪器、药品、技术路线；能够独立完成实验，熟练掌握与所选实验相关的无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理、高分子材料成型等实验操作，增强了动手能力；能利用所学过的基础和专业知识对实验中所产生的现象进行合理的解释和分析，分析出实验失败的原因和总结出成功的经验；对实验进行总结，能自主完成一份完整合格的实验报告，为以后的毕业设计（论文）、生产实践及科研工作奠定了较好的基础。
4 结论
经过几年的优化和整合，材料化学专业综合实验克服了以前实验教学体系的不合理性，实验教学内容联系工程及科研实际，加强了对学生分析问题、 解决问题、独立工作、 协同配合、 富于创新等综合能力的培养，取得了较好的教学效果。
参考文献
[关键词]材料化学；机械设计基础；教学方法；教学内容
1机械设计基础课程特点以及教学过程中遇到的问题
1.1机械设计基础课程特点。机械设计基础课程是以一般尺寸通用零件的设计为核心的基础设计性课程，是一门理论性、实践性很强的技术基础课程。与材料化学专业其他课程相比，该课程具有明显不同的特点。该课程知识面广，具有“关系多”、“要求多”、“门类多”、“公式(符号)多”和“图表多”等特点[1]。“关系多”指该课程与多门先修课程关系密切。在课程的学习中需要用到高等数学、机械制图、材料成型基础、理论力学等多个先修课程的内容来解决通用化的机械零部件的设计问题。然而，由于专业培养目标的特殊性，该课程的部分先修课程，如高等数学、理论力学等，同该课程安排在同一学期进行讲授学习，这就造成课程和知识体系之间不能很好的衔接。“要求多”需要学生在设计过程中从零件的强度、刚度、寿命、工艺、经济性和安全性等诸多方面统筹考虑。“门类多”则是指不同的零部件具有不同的特点，其设计方法也不尽相同。此外，“公式多”是指计算多，有解析式、半解析式、经验的、半经验的及定义式，不同公式具有不同的应用范围。“符号多”、“图表多”则要求学生在学习过程中充分认识符号物理意义以及图表的正确识别和应用。由于材料化学专业学生在以往的知识构架中没有相关的概念，学生学习基本符号、公式和相关设计计算的难度较大。此外，针对于抽象的机械构型和物理运动方式，构思并分析其结构和运动过程也相对较为复杂，因此该课程的学习具有较大的难度[2]。1.2教学过程中遇到的问题。以往的机械设计课程教学过程中，老师多以讲授和讨论的方式进行教学，忽略了材料化学专业的知识体系与其他专业知识架构之间的差异和学生的个体差异。学生的基本读图能力、零件的精度要求、理论力学中的材料应力、应变、刚度、强度等多方面基础均较为薄弱。采用板书、多媒体课件和简单的实物教具等途径很难直观地将抽象的物理概念、机械构型和运动过程展现给学生，进而很难在课堂上引发学生共鸣，导致教学效果较差。比如在齿轮传动章节，直齿轮的啮合传动相对简单，传动过程较为容易理解；但是斜齿轮和锥齿轮的传动过程则相对复杂，理解起来较为困难。在这一部分的课程学习过程中能够明显感觉到学生学习状态的差异。相对于文字或公式较多的多媒体课件，包含flash动画、视频影像的课件内容则能够激发学生学习兴趣，在一定程度上增加学生对于复杂运动过程的理解。对于零部件的设计计算、强度校核等问题，学生学习仍然较为吃力。比如V带传动设计、螺纹连接设计和强度校核等内容，不仅要求学生从多个角度分析设计问题，同时计算过程复杂，一般需要用到多个公式并查询数个参数图表。这就导致学生在零件的设计计算和强度校核的教学过程中往往不知所云，丧失学习兴趣，难以达到人才培养大纲既定的教学目标。重新组织教学内容，设计合理的教学方法和教学过程对于提升学生的学习兴趣和学习效果显得至关重要。
2教学内容的再组织和教学方法的探索
2.1教学内容的再组织。材料化学专业机械设计课程的教学目的在于培养材料化学专业学生工程知识能力的和创新素养，其专业目标在于培养应用型的技术型人才。因此，在课程教学过程中没有必要进行复杂的理论推导过程，只需要让学生明白如何使用公式以及公式的适用范围和情况即可。比如，在滑动轴承章节中涉及到的“流体动力理论基本方程”和“油膜承载机理”的推导过程。这一推导计算过程中涉及到流体力学、微积分等知识，超出学生的已有知识范围。因此在教学过程中该内容可以酌情略去，保留液体动压油膜形成的必要条件。即只需要让学生明白液体动力轴承正常工作的必要条件。学生学完后能够运用这一基本原理进行相对应的工况分析。经过教学内容的重新组织，不仅能够让学生感受到学有所用，学以致用，还能够增强学生学习的信心、获得感和成就感。基于以上分析和考虑，在满足人才培养目标的基础上，将教材中内容进行适当缩减显得十分必要[3]。在综合考量学生学习能力和课时安排的基础上，摒弃以往的“填鸭式”教学。以学生的接受能力为出发点，在保证知识体系完备的情况下，进行教学内容的再组织。轻理论分析，重应用实践，力求讲授内容少而精，深入浅出，对于提升教学效果具有重要作用。2.2教学方法探索。目前，多数机械设计课程的讲授仍然采用传统的教学方式，即以教师为教学活动的主体。这一教学方法存在诸多缺点。比如，“满堂灌”式教学过程缺乏互动，学生被动接受知识，学生在课堂中的参与度较低，课堂氛围较差。不仅如此，教师也很难把握学生的学习情况，也就不能适时调整教学内容和教学进度。如果这些问题得不到解决，机械设计课程很难取得良好的教学效果。确保学生在教学过程中的主体地位、采用线上线下混合教学模式以及安排合理的课程设计对于提升教学效果具有重要作用。(1)强调学生主体，增加课堂互动。学生始终是教学的对象和主体，学生的有效参与是课堂良好教学效果的保证。如何增加学生的课堂参与度，将学生置于课堂的主体地位值得教师在教学过程中不断探索和调整。随着教学改革的深入，诸如案例教学法、问题教学法等教学方法不断涌现，结合课程特点和章节内容特点，尝试适用的教学方法能够增加师生互动，提升学习效果[4-5]。比如在学习滚动轴承的组合设计一节时，教师先对一个典型的轴系固定形式进行讲授，抛砖引玉，然后组织学生分组讨论，并分析给出其他组合设计中轴系时如何实现固定的，最后则由学生完成其他组合设计内容的讲解[6]。这一过程不仅能够活跃课堂气氛，增加师生互动，防止学生在课堂上“置身事外”。同时以学生为主体地位的课堂，显著增加了学生在课堂的参与度，提高学生在课堂上的学习效率。(2)线上线下混合教学模式的应用。针对于课程内容多，课时安排少的基本情况，采用线上线下混合教学模式，充分调动学生在课外时间的学习积极性。借助河南城建学院“学在城建”网络教育平台，教师课外在教学平台上传学习资料，供学生课外时间学习。部分简单知识通过这一线上平台后，作为学生预习或自学的内容。课后，通过平台上传相关习题测验，进行教学效果把控。此外，教师在平台教师端口还可以掌握学生在课下的学习行为，而且能够对学生课下学习情况进行综合评判。将这一评判结果与课程的平时成绩进行挂钩，进而带动学生课下参与的积极性。此外，还可以依据平台反馈结果适时调整后续课堂的教学内容。(3)重视课程设计。课程设计作为机械设计基础课程教学重要的一个环节，其目的在于培养学生运用基础知识进行综合设计的能力[7]。基于专业培养目标适当调整课程设计内容，并将其与其他专业课程进行关联，不仅有助于机械设计课程的融会贯通，也有利于学生加深对其他专业课程的理解。此外，新颖的设计题目能够避免学生从网络上直接下载课程设计结果。比如，电极材料涂布机减速器的设计，这一课程设计完成的先决条件在于学生了充分解电极材料涂布机的基本工作原理和电极材料涂布的工艺参数，在此基础上进行相关设计参数的收集。通过参与这一课程设计，不仅能够加深其对新能源材料相关内容知识的掌握程度，又能够满足机械设计课程的综合能力培养，进而达到既定的教学目标。
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