应用化学专业《无机材料学》课程教学改革初探

(郑州轻工业学院材料与化学工程学院，河南郑州 450002)

应用化学专业是培养适应经济社会发展需要，具备化学化工的基础理论、专业知识及实验技能，能在化学化工、材料、食品等技术领域从事科学研究、技术开发、生产及经营管理等工作，富有创新精神的应用型高级专门人才。郑州轻工业学院的应用化学专业是我院设置的第一个理工交叉的理学本科专业，具有鲜明的轻工特色。

《无机材料学》是我校应用化学专业继《材料科学基础》之后又一有关材料方面的主干专业课程，是在本科学生即将毕业的大四上学期开设的。无机材料学是一门多学科相互交叉的新兴科学，主要研究无机非金属材料的成分和制备工艺、组织结构、材料性能和使用性能四个要素以及它们之间的关系。无机新材料是科学技术的物质基础，也是现代技术的发展支柱，在微电子技术、光电子技术、传感技术、生物医药等领域占有十分重要甚至核心的地位。本课程主要研究陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料的制备工艺原理。通过本课程的教学，使学生获得无机材料工程专业高等工程技术人才所必须掌握的无机材料学制品的工艺原理和工艺过程等知识，培养学生分析、解决生产实际问题的能力，进行新材料、新工艺研究开发的初步能力。在学生即将踏入工作岗位或进一步深造期间及时开设的这门课程起着承上启下的引导作用。因此，对本课程的教学环节进行研究及改进显得尤为重要。

1 课程开设时期影响课程学习的不利因素

本课程是必须在学习了材料科学基础有关晶体理论等基础上而开设的，而在大一和大二阶段又在学习四大化学等基础课程，有关材料的基础课程如《材料科学基础》、《合成化学》等只能在大三学年开设，所以更专业的课程如无机材料学只有安排到大四上学期，这一时期学生处于高年级以及考验、考公务员、找工作等特定时期，出现了一些影响该课程学习的消极因素。我们通过长期的观察和总结发现，影响学生课堂积极性的主要因素有:①学生对自己以后工作或学习的规划和期望。学生根据对自己未来的职业或学习的定位，表现出对教学内容甚至是不同课程的态度不同。②学生对课程不同内容的认识。一部分学生对材料的制备及应用表现出较大的学习兴趣，但对与之相关的材料的结构及理论知识不感兴趣。这些同学对材料结构与应用相关性认识不足是一个重要原因。③学生的理论功底。部分学生在材料科学基础、物理化学等基础课程的学习上功底不深，而本课程的理论知识必须建立在这些必备的理论基础之上。因此部分同学在理论部分的学习上比较吃力，久而久之容易掉队甚至放弃。④学生所处的学习阶段。学生基本完成了物理化学、材料科学基础等课程以后，他们的专业基础能力较强，应该适合进行进一步的专业知识拓展和深入的教学。但当学生忙于考研、考公务员、找工作时，他们中就会有较多的人不想多费精力来进行课程学习。针对上述这些因素，我们从以下几个方面进行了教学改革和实践。

2 更新教学理念，培养学生人文素质

随着材料科学技术的发展，材料科学呈现出多样化基础上的一体化。即材料科学既要进行新材料合成与制备方面的研究，又要进行材料的结构和性能关系的研究，还要把材料的起源、应用和分析深入到材料科学的文化特点及历史变迁层面上进行研究。在研究的过程中，应该特别重视材料在制备过程中的重现性、材料品质的一致性、人与自然的和谐性、资源与环境的可持续性等非常重要的实际问题。长期以来，我国工科大学教育存在着文化熏陶过弱，忽视人文精神和人文素质教育的问题，从而导致理工科大学生的思想品德、人格修养、理想追求、情操情趣等方面未能得到应有的提高。材料类专业教育同样存在重视科学知识的传授和科学素质的培养，而忽视人文知识的传授和人文素养培养的现象，结果使学生的知识深度与广度未能得到有机的结合，造成知识结构偏窄和综合能力欠缺。在更深的层次上说，影响大学生人格意志、思维性格等心理素质的健全与发展，影响他们人际关系中平等互尊及合作意识的养成，进而影响人才培养的质量。

因此，必须更新教学理念，加强学生人文素质教育。课堂教育是人文素质教育的主渠道。因此，加强人文素质教育，必须将人文素质教育和无机材料学的教学实践结合起来，紧紧抓住课程知识传授这一教学环节，使人文素质教育落实在课堂上，体现于课堂教学方法和手段的改革过程中。如在讲解绪论课程内容时，通过演示大量的文物图片和文史资料，使学生深刻认识到，材料是社会文明进步的标志。在讲授玻璃的过程中，通过我国古代玻璃成分与古埃及以及地中海地区出土的玻璃的成分不同的实例分析，让学生知道我国古代玻璃制品也是“中国制造”的，从而知道我们祖国也是最早发明玻璃的国家之一。在讲解陶瓷一章时，通过ppt文件，先让同学们欣赏了精美的陶瓷制品和拍卖出惊人价格的陶瓷文物之后，再介绍我国宋朝时期哥窑、定窑、钧窑、官窑、汝窑出土的产品特征，联想到利用我们的专业知识如何进行陶瓷文物鉴定，同学们都表现出了浓厚的兴趣。通过锂离子电池极片成型的介绍，让同学们能更好的理解流延成型的原理以及所加各种成分的作用，整个过程理解自然，不需记忆，又与实际生活密切联系。这种在教学过程中把人文知识与科技文化相互渗透、融合的方法，有利于激发学生的民族自尊心和自豪感，培养学生的爱国主义精神，树立献身科学的理想。在理论教学过程中注重理论联系实际，努力通过教学实践，增强人文素质教育的主动性和自主性。

3 改革方法，培养学生理论联系实际的能力

无机材料学课程只安排了30学时讲授时间，讲授学时相对较少。在这较少的学时里，要想获得较好的学习效果，只有让学生留下较深刻印象的教学方式才是最好的解决办法。通过多年的摸索，一改以往基础课多讲理论，再穿插实例进行讲解的教学模式，而是采用直接引入实例和问题，让学生思考，再回头讲解在这过程中所涉及的一些理论及利用相关的理论来解决相关的问题。例如，我们在讲解玻璃线膨胀系数和体膨胀系数关系的时候，先例举了某单位的玻璃建筑所发生的倒塌事故及其所造成的危害，图文并茂的血腥场面让人记忆深刻，这时再讲玻璃的膨胀和收缩，以及线膨胀和体膨胀的关系，并且还涉及到前期无缺陷玻璃态物质各向同性的理论和后面章节涉及到的玻璃缺陷等内容也都一并自然讲解了，让学生在理智思考实例基础上，主动分析原因，轻松掌握理论。我们还把与课程相关的产学研活动课题拿到课堂上让同学们思考，并作为课后习题作业形式督促学生查资料，写自己的解决方案。学生做完这些作业，查阅资料能力和解决问题的能力都得到了显著提高，而不是为了简单的上交作业而做作业甚至抄作业。这一过程改革进一步强化了学生理论联系实际能力的培养。

4 强化训练，培养学生手脑并用综合能力

现代教育重视学生能力的培养，即注重培养学生获取知识、运用知识、创新知识的能力，其中培养学生的自学能力是基础，培养创新能力是核心。在《无机材料学》教学中，要培养学生获取知识、应用知识的能力，就要强化学生应用自己掌握的知识分析和解决实际问题能力的训练。学生设计性综合实验是培养学生解决工程实际问题能力训练的重要环节。无机材料学综合实验不同于以前的验证性实验，而是设计性很强的实验。涉及实验设计的科学性、知识性、应用性、前沿性的统一与协调，培养学生按照新材料合成的基本理论来设计材料合成工艺，合理地解决实际材料生产工艺要素与最终产物的关系。例如，设计不同方法合成纳米氧化锡及其气敏性能实验过程中，有多种实验方法，并且每种方法中影响因素如pH值、温度、搅拌转速等都对产品影响很大。有些同学采用微波方法制备产物，在酸化防止水解一步理解不深，循序原来验证性实验思维，导致实验重复六次均未成功的结果，最终在老师的启发下，又改进实验参数才得以实验成功。这些都说明，通过这些启发性的设计性实验的开展有利于学生知识的巩固、智能的发展、能力的培养和提高。从而达到手脑并用、分析问题、解决问题的综合能力不断提高的目的。

5 教学效果

经过几年的教学实践，从后续课程的反馈意见来看，大部分同学都能较好的完成本课程的学习任务，也极大了拓展了他们的知识面和兴趣。部分同学因此而坚定了自己考取与材料相关专业研究生的决心，也有部分同学更加明确了自己未来的职业兴趣，很快与相关材料企业签订了就业协议。也有部分往届毕业的学生很快在相关材料专业领域(如超硬磨料SiC行业)崭露头角，作出了突出的成绩。这些都说明:教学模式的改革对培养厚基础、宽专业的高素质与创新型的专业人才起到了积极的推动作用。

随着科学技术的不断发展尤其是新材料、新技术的不断涌现，对老师和学生都提出了与时俱进的新要求，我们的办学模式也必将随着新材料的发展及其对专业人才的需要而不断发展和完善。本文仅对无机材料学教学过程的几个方面进行探索性思考和实践，希望能够得到无机材料学相关领域教育工作者的共同关注并提出宝贵的建设性意见。

［1］余 俊，赵惠忠，韩兵强，等.浅谈无机材料工学课堂教学环节的改革与创新［J］.中国科教创新导刊，2011(19):8－10.

［2］安连锁，米增强，王秀梅，等.完善实践教学提升大学生实践与创新能力［J］.中国科教创新导刊，2005(6):12－l4.

［3］戴金辉，葛兆明.无机非金属材料概论［M］.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2004.

［4］解念锁.材料科学基础课程教学改革与实践［J］.安徽工业大学学报:社会科学版，2006，23(5):119－120.

［5］于 智，李旭日，赵立群.材料概论课程建设与实践［J］.东北大学学报:社会科学版，2008(1增):114－116.