材料化学实验课程体系改革建
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2016年6月June ,2016University Education[摘要]高分子化学实验是我校材料化学专业学生学习的一门重要的实验课程,该课程既能使学生进一步理解和掌握理论知识,又能培养学生的动手能力及科研素养。
通过让学生参与实验的准备工作、实验设计等活动,对高分子化学实验教学进行改革,激发学生的学习兴趣,提高学生的基本实验能力。
[关键词]材料化学专业;高分子化学实验;教学改革[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2016)06-0146-02[收稿时间]2015-11-20[基金项目]江西省高等学校教学改革研究课题,2013卓越计划”背景下无机非金属材料工程专业课程创新改革研究(编号:JXJG-13-7-14);校级质量工程:人才培养模式(无机非金属)(编号:3100130154);校级质量工程,无机非金属材料工程校级“卓越计划”专业,编号:XZG-11-12-109。
[作者简介]丁能文(1978-),男,江西余干人,博士,讲师,研究方向:高分子材料加工,锂电负极材料。
游维雄(1979-),男,福建三明人,博士,副教授,研究方向:稀土发光材料。
陈军(1981-),男,江西鄱阳人,博士,高级工程师,研究方向:高分子粘接剂,有机正极材料。
王春香(1979-),女,山东潍坊人,硕士,讲师,研究方向:稀土功能材料。
蒋鸿辉(1975-),男,浙江慈溪人,硕士,讲师,研究方向:无机非金属材料学教学及科研。
《高分子化学》是有机化学的后续课程,但同时更是高分子材料科学的启蒙课程,是学生掌握高分子科学基本理论和分析、解决高分子材料加工过程中的问题的基础课程。
考虑到我校材料化学专业的一个重要发展方向是高分子材料,《高分子化学》被选为材料化学专业的核心课程。
高分子化学是一门以聚合物合成实验为基础的课程,聚合物合成实验教学有别于一般有机化学实验,但又是以有机化学实验为基础,它是培育创业创新人才的一个重要环节,是材料化学专业联系生产实际的实用性教学。
材料化学专业《材料物理化学》课程的教学改革研究随着科技的发展和经济的进步,材料科学和工程在我国的发展中起着至关重要的作用,其中材料物理化学是材料化学专业的重要课程之一。
随着科学技术的不断发展,对于《材料物理化学》课程的教学内容和教学方法也需要不断进行改革和研究,以适应时代的发展需求和学生的学习需求。
本文将对材料化学专业《材料物理化学》课程的教学改革进行研究,探讨如何通过教学改革提高学生的学习效果和培养学生的创新能力。
一、教学目标的明确在进行教学改革之前,首先需要明确教学目标,明确教学目标是开展教学改革工作的前提和基础。
《材料物理化学》是材料化学专业的一门基础课程,主要讲述材料的基本结构、物性和化学性质,对学生的专业基础知识和基本技能进行培养和训练。
教学目标主要包括以下几个方面:一是使学生掌握材料的基本物理化学知识和理论;二是使学生掌握材料的基本实验技能和操作方法;三是培养学生的创新能力和科研能力;四是培养学生的团队协作能力和实践能力。
二、课程内容的更新和拓展教学改革的一个重要方面就是更新和拓展课程内容,随着材料科学和工程的不断发展,新的材料和新的技术不断涌现,对《材料物理化学》课程的教学内容也需要不断进行更新和拓展。
通过教学改革,可以将一些新的材料和新的技术引入到课程中,例如纳米材料、功能材料、新能源材料等,使课程内容更加贴近材料科学的最新研究成果和前沿技术。
还可以根据学生的学习需求和兴趣爱好进行一些课程内容的拓展,增加一些与材料物理化学相关的案例分析和应用实例,使课程内容更加生动和有趣。
三、教学方法的改进和创新教学方法是影响教学效果的关键因素之一,通过改进和创新教学方法可以提高学生的学习积极性和学习效果。
传统的《材料物理化学》课程教学方法主要以理论讲解和实验演示为主,这种教学方法往往难以激发学生的学习兴趣和探究欲望。
可以通过引入一些现代教学技术和手段,如多媒体教学、实验模拟、虚拟实验等,使课程教学更加生动和直观。
高等农业院校材料化学教学改革探讨近年来,随着农业领域技术的发展和需求的变化,高等农业院校的材料化学教学也呈现出新的挑战和机遇。
对于这一挑战,高等农业院校应该重新审视自己的材料化学教学,探索新的教学模式,以满足学生对材料化学知识和技能的需求。
一、课程设置材料化学作为高等农业院校本科生必修课程,应该在课程设置上更加重视实践教学与理论教学的结合。
在传统的教学模式下,课堂教学和实验教学互相独立,学生很难将理论知识应用到实际中去。
因此,材料化学课程应该增加实验的数量和难度,并将实验教学和课堂教学有机结合起来。
例如,可以通过实验课来巩固学生的理论知识和实验技能,并通过课堂讲解来扩展学生的实验经验和实验设计能力。
二、教学方法除了课程设置,高等农业院校材料化学教学改革还需要思考新的教学方法。
传统的教学方法主要以教师传授知识为主,缺乏学生自主探究和思考的空间。
学生很难对所学内容深入理解和掌握。
因此,材料化学教学应该以学生为中心,采取“师生互动,学生主导”的教学模式,激发学生的学习兴趣和学习热情。
例如,可以采用案例教学、小组讨论等教学方法,让学生通过互动和讨论来深入理解和掌握材料化学知识。
三、教学资源高等农业院校材料化学教学改革还需要充分利用各种教学资源。
在现代教育技术的支持下,高等农业院校可以利用多媒体教学、网络教学等资源来提高材料化学教学的效果。
例如,可以利用网络课堂、网络实验室等资源来扩展学生的学习空间和学习体验,让学生在虚拟的环境中模拟实验和操作,并通过实时互动来进行学习和讨论。
四、评价方式材料化学教学改革还需要重新审视评价方式。
传统的评价方式主要以考试为主,忽视了学生课堂表现和实验成果的评价。
因此,材料化学教学应该将考试和实验结合起来,给予学生实践成果的考核,以全面评价学生的学习成果和能力。
五、教师培训教师培训也是促进高等农业院校材料化学教学改革的重要环节。
高等农业院校应该加强对教师的培训,提高教师的教学水平和教学能力。
材料化学体系教学改革探索张雁红,徐爱菊(内蒙古师范大学化学与环境科学学院,内蒙古呼和浩特 010022) 摘 要:材料化学是材料科学与化学、物理、数学和工程等学科相互交叉、相互渗透发展形成的具有强大活力的新兴学科。
针对材料化学的学科特点以及我校材料化学专业的现状,从理论教学模式与实践教学模式两方面对原有教学体系进行了改革探索。
关键词:材料化学;教学模式;教学改革;学科特点 中图分类号:G420∶TQ 050.4 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0093—02 材料化学是材料科学与化学、物理、数学和工程等学科相互交叉、相互渗透发展形成的具有强大活力的新兴学科,它从分子层次到宏观尺度研究材料的合成制备理论、组织结构、材料性能与应用之间的相互关系,从而指导相关的分析技术,构筑出具有优异功能的新型材料,是环境、信息、新能源等高科技产业和技术发展的重要基础[1,2]。
近年来,随着高新技术的迅猛发展,新的材料化学理论、材料化学信息以及研究、检测手段大幅度提高和促进了材料相关领域的发展。
为培养适应21世纪经济和技术发展的材料化学专业技术人才,教育部于1998年正式将材料化学确定为新的本科专业。
目前国内已有120余所高校建立了材料化学专业,还有许多高校正在积极准备申办。
我校化学与环境科学学院材料化学专业于2007年正式招收本科生,近年来招生形势喜人,目前已有两届毕业生,通过近5年的教学实践,我们一直积极探索符合学科自身特点和顺应时代发展的材料化学专业改革思路,对原有的培养计划、课程体系进行全面改革,并进行系统化修订,努力建立面向社会、面向未来发展的教育与教学体系,培养具有创新精神和实践能力的复合型高素质专业人才。
1 材料化学理论教学模式探索1.1 突出学科特点,精心组织教学内容材料化学作为新兴发展起来的边缘交叉学科,新理论、新技术层出不穷,具有“内容涉及广、知识体系新,更新速度快”的鲜明学科特点,这对高校材料化学课程的教学提出了很高的要求。
材料化学教学内容和课程体系改革胡长员 李文魁 多树旺 娄 谨 沈友良(江西科技师范学院材料科学与工程学院,江西南昌330013)摘要:我校材料化学的教学改革从自身实际出发,通过优化课程结构、增强实践环节、修订教学大纲、选用高级别教材、教学方式多样化等途径来实现教学内容和课程体系的改革。
关键词:材料化学 教学内容 课程体系 教学改革 材料化学专业是目前社会需求量比较大的专业,主要涉及的行业包括化工、钢铁、医药等,与江西省的地方经济联系紧密。
新材料技术被视为高新技术革命的基础和先导,它对于高新技术的发展具有特殊的重要地位,所以新材料技术是国家重点发展的高技术领域之一。
近年来随着国际材料科学研究迅猛发展,新的材料化学理论、材料化学信息以及研究与检测手段大幅度提高和促进了我国材料化学相关领域的发展。
为培养适应21世纪经济和技术发展的材料化学专业技术人才,许多高校增设了材料化学或相近专业。
然而,传统的教学方法,以传授知识为主要目的,往往采取灌输式教学方法,利用幻灯、挂图、黑板等传统的教学手段进行讲课,结果是部分学生为通过考试取得学分而学习,教学效果不甚理想。
因此,对教学内容进行改革,以适应社会对人才知识结构的需要[1];对教学方法进行改革,以增强学生的学习积极性和主动性[2];对教学手段进行改革,以确保宽专业面、大信息量教学过程的顺利实施[3-4];进行实验室建设、教学基地建设、教材建设和师资队伍建设,以不断改善教学条件与环境,培养和锻炼一支高水平的教师队伍,对全面提高教学质量,培养符合人才市场需要的素质高、能力强的毕业生有着十分重要的意义[5-6]。
1 改革的指导思想以实验室建设、教学基地建设、教材建设、课件建设和师资队伍建设为基础,以教学内容改革为核心,以教学方法和考试、考核方法改革为突破口,以教学手段改革为技术保障,改革与建设有机结合,边改革,边实践,全面提高教学质量。
2 改革途径通过优化课程结构、增强实践环节、修订教学大纲、选用高级别教材、教学方式多样化等途径来实现教学内容和课程体系的改革。
材料专业基础化学实验教学综合改革[摘要]随着以提高综合素质为主线的教学改革的深入,传统的基础化学实验教学内容体系的弊端越来越明显,改革势在必行。
本文从加强师资队伍建设、加强基础化学实验的广度和深度、提高实验室硬件设施三个方面阐述了如何有效的对基础化学实验教学进行改革,做到让学生能够在实验过程中掌握化学实验基本操作、熟悉化学实验基本仪器的操作、获得化学实验基本技能。
[关键词]基础化学实验实验教学综合改革[中图分类号] g642.423一、传统材料专业基础化学实验教学背景与现状基础化学实验教学在高校材料类专业的教学中具有非常重要的地位,在教学过程中占有很大的比重,因为基础化学实验对培养学生的专业综合素质有着举足轻重的作用,它是培养和造就高素质材料类专业人才不可或缺的极其重要的环节。
[1,2]我国各高等院校的材料专业都设有有机化学、分析化学、无机化学和物理化学四门基础化学课程。
传统的基础化学实验教学是根据这四门基础化学课程分别开设。
不可否认的是,传统基础化学实验教学在历史上确实对化学科学研究和教育发展起到过重要的作用,直到现在为止仍然有其可取之处。
但是随着社会的变革、科学技术的突飞猛进和教学改革的深入开展;随着以提高综合素质为主线的教学改革的深入,传统的基础化学实验教学内容体系的弊端越来越明显,主要体现在以下几点:(1)由于四门基础化学课程中存在知识点交叉、重复等现象。
在四门基础化学课程中分别开设基础化学实验室课,存在同类实验内容重复,造成了时间和师生精力上的浪费。
不同课程上的同类实验不仅使学生感到厌恶,也限制了教师对实验内容创新。
(2)传统实验教学将实验课隶属于理论课,这样做使得师生主观上忽略实验教学的重要性,与实验教学的应有地位不相符合,严重制约了实验教学在素质教育和对学生能力培养上的重要作用。
(3)传统的基础化学实验教学在理论和实验上缺少全面的配合和互补性,甚至出现了知识的脱节现象,不利于培养学生的综合能力。
摘要:材料化学是一门新兴的交叉学科,是材料学专业一门重要的专业课,其基础理论与方法对新材料的合成、开发与应用具有深远意义。
本文结合笔者在《材料化学》教学中的实践和体会,从该课程的教学实际出发,通过优化教学内容、改革教学方法和手段、增强实践环节等途径实现《材料化学》课程的建设与改革。
关键词:材料化学;建设;教学改革材料化学是在学科的生长和发展的互相交叉、互相渗透中,由作为基础学科的化学更直接地介入到材料科学而形成的。
材料化学是以材料为研究对象,主要研究材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的测量,并不是材料的化学性质。
随着科学技术的迅猛发展,材料化学所面临的各种困难,需要通过不同学科之间的相互交叉与融合来解决。
而学科的交叉和融合,就是在不断的改革中进行和完善起来的,材料化学的兴起就是一个典型的例子。
新材料技术是国家重点发展的高新技术之一,且与重庆市的地方经济紧密相连。
作为重要的专业基础课程,《材料化学》是材料类专业的一门专业主干课程,该课程力图融会不同学科,建立起各学科专业基础知识的共同点,汇集各学科专业语言的相同点,并使教学课程系统化、整体化,从而使学生尽快地接近并领悟材料科学的专业和前沿领域。
本人结合在西南大学材料学院硕士《材料化学》课程中的教学经验及科研中的实践体会,首先对该课程存在的问题进行了阐述,然后在教学内容、方法和手段、培养要求以及实验教学等方面对该课程进行了探讨并提出了该课程教学对策。
一、《材料化学》课程中存在的问题二、根据学科特点,用心组织教学内容材料化学融合了材料学和化学两大类学科,材料化学专业的基础课程主要涉及物理学、热力学、材料化学、冶金学、电化学等方面知识,特别是无机化学、物理化学,因此该学科涉及的内容极为广泛;同时,针对研究生的教学层次,在内容的深度、广度和新颖性上又有一定的要求。
因此,教师在材料化学课程教学内容的组织上,必须根据本课程的学科特点,兼顾广度和深度,体现内容的新颖性,还要力求反映当代材料化学前沿理论、科技成果、应用前景和最新发展动态,以及材料学与工程产业的发展状况。
材料化学实验课程体系改革建设化学作为一门实验性科学,其主要任务是创造新物质、制备新材料。
而上述任务的实现迫切需要高层次化学人才。
在高层次化学人才的培养过程中,科学的教学课程体系的设置显得十分重要,而实验课程体系的建设是高层次人才培养的重中之重。
实验课程、实验项目、实验教学,关系高层次人才培养的成败[1-3]。
近年来,随着高等学校教学体系改革和学科交叉融合,使得材料化学实验作为独立课程纳入教学计划。
材料化学实验是吉林大学化学学院材料化学专业的主要课程之一,开设在第4学年,是在完成化学基础课的教学任务之后的高年级课程,是衔接本科生教学与研究生教学的桥梁。
材料化学实验包括材料的合成和对材料多种物理化学性质分析2个方面,教学内容非常丰富。
由于材料化学实验同时涉及化学和物理2个学科,使得材料化学实验课程具有课程难度大、广度宽、层次深的特点,学生容易产生厌学情绪。
因此,如何提高任课教师的学术水平,改革材料化学实验的教学体系,合理设置课程内容,紧跟材料化学前沿,提高学生学习兴趣,完成教学任务,是值得每位材料化学实验任课教师深思的问题[4-6]。
1改革目标与措施
1.1建立高效的教学管理制度
改革并完善教学管理制度,构筑以质量和贡献为导向的评价机制:以完成教学工作量的质量和贡献为判定标准的评价体系,建立并完善综合评价机制和退出机制。
在执行吉林大学相关管理制度的基础上,根据材料化学实验课的自身特点,学院制定系列措施和管理办法,具体方案表现在以下几个方面:(1)建立并完善材料化学实验任课教师基本工作量要求,保证教学工作的有序建立以完成进行;(2)建立并完善综合评价机制,以完成教学工作量的质量和贡献为判定标准的评价体系,实行学生、督学和学院三级联动教学评价机制;(3)优化资源配置,鼓励竞争,建立退出机制,制定优秀教师奖励政策,实行备课组制,鼓励教学帮扶,全面提升教学管理水平,保障教学工作的高效进行。
1.2构建具有学科交叉特色的材料化学实验课程体系
材料化学是一门充满活力的新兴学科,是通过化学、物理及生物等多学科不断交叉、融合形成的,知识内容非常丰富,理论性强。
在前期建设成果的基础上,整合并优化材料化学专业实验的结构设计,制定新的教学大纲,对教材进行多层次、多角度的立体化建设,不断优化更新教学内容,充分体现材料化学专业实验课的内涵,深化实践性、创新性教学环节改革,建设新的实验教学课程体系,增强对学生创新思想和创新能力的培养。
调整不同类型材料化学实验的比重,减少验
证性实验,增加综合设计实验的比例,主要内容表现在以下几个方面:(1)材料化学专业实验是为大四材料化学专业本科生开设的一门必修实验课,其主要任务是使学生充分掌握典型材料合成的实验原理、合成技术、实验操作技能、材料的物理化学性质分析及所涉及的仪器的工作原理及相关分析结果的解析过程。
在材料化学专业实验进行的过程中,深化学生已学过的四大化学基础知识,并为学生讲授与其相关的物理理论,在此基础上进一步提升创新思维和创新能力,使其养成良好的实验习惯,为研究生阶段的学习打下良好的基础。
(2)依托无机合成与制备化学国家重点实验室,整合材料化学专业实验内容,在保持实验数目不变的前提下,减少验证性实验的数目,增加跨越多学科的综合性实验,同时设立几个创新性实验。
深入分析和总结材料化学专业实验开课以来的建设成果与经验。
在此基础上,优化实验课程体系的结构,完善新的教学大纲,举例说明如下:①依托无机合成与制备化学国家重点实验室的X射线单晶衍射仪,开设2项关于晶体的合成及其结构分析的研究性实验(Mn12单分子磁体的合成,金属有机骨架材料MOF-5的合成与表征),在实验过程中,借鉴以往的教学经验,通过对实验的讲解,使学生不但能够掌握Mn12单分子磁体的合成和金属有机骨架材料MOF-5的合成,还可以充分复习到在无机化学中所学的关于Mn元素知识以及在物
质结构课中所学到的空间群方面的知识。
同时为了扩充学生的视野,在讲解的过程中,还增加了关于抗磁性材料、铁磁性材料、亚铁磁材料及反铁磁材料的分类及其物理本质方面的知识。
此外,为了使学生深入了解晶体结构方面的知识,我们组织学生到吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室,为其讲解X射线单晶衍射仪的分析原理,现场为其演示晶体结构数据的收集过程,同时利用结构解析软件现场演示并讲解晶体结构的解析过程及多个结构示意图,使学生对复杂的晶体结构有了更为深入的理解。
②依托无机合成与制备化学国家重点实验室的荧光光谱仪、紫外-可见光谱仪及光催化装置,开设了2项研究性实验:稀土发光材料的合成及其光谱性质研究,纳米二氧化钛光催化降解染料废液。
通过对实验的讲解,使学生不但能够掌握氧化钇掺铕纳米结构的合成,还可以使学生回忆在无机化学中所学的稀土元素知识,深入理解f电子的特点及上转换材料和下转化材料发光的物理本质。
同时为了扩大学生的视野,在光谱分析过程中,为其深入讲解稀土纳米结构中电偶极跃迁、磁偶极跃迁的选择定则及掺杂浓度变化对荧光强度影响的规律。
通过纳米二氧化钛光催化降解染料废液实验,使学生不但掌握纳米二氧化钛的合成方法,还要充分理解二氧化钛光降解染料的物理原理,同时为了扩充学生的视野,在实验过程中,还为学生讲述关于二氧化钛研究方面的新进展,例如黑二氧化
钛的制备过程及其能带结构变化的物理本质。
③依托无机合成与制备化学国家重点实验室的圆二色光谱仪及振动圆二色光谱仪,开设了三乙二胺合钴配离子的旋光异构体的制备、离析及旋光度的测定的研究性实验。
通过这个实验,不但使学生掌握三乙二胺合钴配离子的合成,还使其了解圆二色光谱仪及振动圆二色光谱仪的工作原理。
同时,为了进一步扩展其知识体系,我们还为其介绍手性等离子体方面的研究进展,使其了解等离子共振的物理原理及手性等离子体结构在光学、生物传感及显示等方面的应用。
④依托无机合成与制备化学国家重点实验室的SQUID-VSM磁性测量系统,开设了水溶性四氧化三铁纳米晶的制备及其表征的研究性实验。
四氧化三铁纳米晶是反尖晶石结构,属于亚铁磁材料。
大多数文献报道的四氧化三铁纳米晶都是疏水性,为使其变为水溶性,还要通过后续步骤。
而我们开设的实验只需一步即可得到水溶性四氧化三铁纳米晶。
通过这个实验,不但使学生掌握水溶性四氧化三铁纳米晶的合成,还使其了解SQUID-VSM磁性测量系统的工作原理。
同时,为了进一步扩展其知识体系,我们还为其介绍海森堡交换原理及自发磁化的能带模型。
利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜深入分析四氧化三铁纳米晶的表面形貌和晶体结构内部信息。
⑤依托无机合成与制备化学国家重点实验室的聚焦离子束装置,开设铝膜表面图案化设计创新性实验。
众所
周知,铝纳米结构在从紫外一直到近红外都具有等离子共振响应。
但是,由于铝的化学活性较强,使得合成铝纳米结构一直是等离子共振研究领域的一大难点。
聚焦离子束装置可以有效解决这一难题,因此我们计划在沉积一定厚度的铝膜后,利用无机合成与制备化学国家重点实验室的聚焦离子束装置在其表面制备不同的图案,详细研究其等离子共振特性。
(3)广泛开展调查研究,深入分析现有材料化学专业实验课程体系、教学模式存在的优点和弊端,剖析问题的本质及根源,总结经验,探索深化改革的方向,进一步提升教学质量。
1.3加强师资队伍建设
高水平的人才培养离不开先进的师资队伍。
创造条件加强团队建设,实行备课组制度,鼓励以老带新,通过教学改革的推进、不断更新教学理念、钻研特色教学方法。
同时组织课程团队成员定期研讨、试讲,并不断完善教学方案。
采取引进与培养相结合的原则,依托国家留学基金委的项目支持,一方面鼓励年轻教师到国内外高水平的学术机构进修,同时吸引高水平教授主讲材料化学实验课程,提高教学团队的整体水平。
每位任课教师要达到通过深入理解教学内容,精心安排材料化学专业实验的各章节。
教师先全面讲解每个实验的背景、原理知识,之后安排学生自己设计实验并动手独立完成实验。
在此过程中任。