材料化学专业实验的改革与实践

薛小强 黄文艳 杨宏军 蒋必彪

【摘要】结合我校材料学科的教学、科研和“大工程观”特色，体现“卓越工程师”教育理念下工程应用型人才培养的原则，我们在材料化学专业的培养方案中新增了专业实验课程。该课程是一门综合性的实验课程，是在专业课程全部修完之后开设的。经过本实验开设与实践，通过提高专业实验的综合性和本专业的特色，注重教师的引导角色，充分挖掘学生的潜力，强化团队合作精神，增强了学生综合运用各门知识的能力、动手能力以及理论联系实际能力，培养学生学习本专业的兴趣，激发在实验过程中的创新能力，增进团队协作精神。

【中图分类号】G64                            【文献标识码】A      【文章编号】2095-3089（2015）11-0056-01

引言

随着“十二五”发展规划的实施，为了更好地满足国家经济社会发展对应用型人才、复合型人才、拔尖创新人才和高端技能型专门人才的需要，我院材料化学专业主要培养高分子合成与应用，掌握涂料、粘合剂、复合材料及功能高分子的配方设计、工艺过程及施工应用，并具有在相关行业进行新产品、新工艺、新设备进行开发与设计及其改造的基本能力的工程技术人才。因此，必须大力强化实验课教学，培养和激发学生的创新力，提高学生的动手能力，努力提高将书本知识运用和解决现实问题能力[1-5]。通过调研国内一些高校和我院对本专业开设高分子实验课程，我们发现，每个专业实验的仅仅是一个孤立的实验制备过程，实验课时较短，每组互动较少，很难激发对实验的兴趣，缺乏对实验的创新力。因此，结合本专业的培养特色，我们开设了专业实验课程，安排在第7学期进行，计划为连续3周的时间进行实验课程的教学。通过本课程的实践，我们努力增强学生综合运用各门知识的能力、动手能力以及理论联系实际能力，培养学生学习本专业的兴趣，激发在实验过程中的创新能力，增进团队协作精神，为以后的就业和发展提供了有力的保障。

一、专业实验的现状分析

一般而言，学生进行化学实验有了固定模式，实验前，学生预习实验报告，了解实验的反应原理和整个过程;实验课中，教师讲解原理、示范性的进行实验过程和注意事项，然后，学生模仿教师搭建反应装置，进入实验阶段;实验后，学生撰写实验报告和心得。这种按部就班的实验课程带来的效果不尽人意，一样的实验现象和结果，容易使得学生失去对实验的兴趣，按实验步骤进行操作，很难带着思考进行实验，学生对知识点不够深入了解，碰到异常现象不能及时发现和分析，大大降低了学生的观察能力，分析和解决问题的能力。这種传统的实验课程模式，学生只能学到了实验技能，对实验只有感性认识，真正的核心内容了解不够深刻，存在着诸多弊端。

二、教学改革

针对以上存在的问题，我们必要对专业实验课程进行改革，提高学生独立思考和动手能力，尤其是丰富的创新意识和想象力，才能教会学生综合运用知识解决实际问题。

1. 提高专业实验的综合性和本专业的特色

专业实验的设置必须使得每个实验具有一定的综合性和实际意义。选用综合性强、具有代表性且知识丰富的实验项目，以高分子材料的制备开始，高分子结构的表征，再到材料性能的测试，让学生真正了解和掌握材料开发的过程，其目的就是要让学生温习和巩固已学的知识，如高分子化学和物理，聚合物反应工程，材料现代测试方法和涂料化学等。以前，学生学习的课程基本是孤立的，没有尝试将这些课程有机的结合在一起，综合利用所学的知识进行分析和解决现实问题，而专业实验就是给予学生机会，也是考核学生的高分子知识。通过本专业实验的锻炼，让学生进一步了解高分子材料制备过程及其表征，教会学生怎样才能做好课题。材料化学专业主要培养高分子合成与应用，在实验单元内容上，我们选择了关于实际应用方向的实验，让实验尽可能的丰富，系统和全面，体现材料化学专业的特色。

2.注重教师的引导角色

专业实验课与一般理论课不同，学生通过实验课的预习和相关课程的学习，掌握了专业实验课的知识点，此外，通过基础实验培养和练习，学生基本掌握了实验技能，因此，教师的角色需要进行调整，才能更好激发学生的活力，教师在课堂实验中不是以教为主，而是以引导为重，引导学生关注实验的小细节，往往获得很大的成果，包括引导学生预习实验方案，让学生多查阅相关书和文献，甚至外文文献，此外，要引导学生关注实验操作过程的每个细节，往往实验操作某个细节差异，可能导致实验结果差异。碰到问题要积极主动地寻找原因，拿出解决方案。更重要的是，要引导学生总结本次实验的结果与讨论，以及本次实验的心得体会，这样才能让学生真正明白怎样做好课题。在教学改革中，我们非常重视引导学生实验过程中出现的失败，失败是成功之母，我们让学生如何面对失败，学生尝试分析失败的原因，从失败中获得不一样的经验和教训，从而避免以后的失败，更会牢记知识点，这也是培养学生的有效的方法之一。

3. 充分挖掘学生的潜力，强化团队合作精神

人的潜力是无限大的，如果不努力挖掘，很容易丢失向上的积极性，很难提高学生的综合能力。在本次综合实验课中，我们没有提供给学生现成的实验指导书，仅仅提供每个专业实验的基本信息，包括实验内容和实验材料等。基于教师没有手把手地进行指导，学生反而主动性得到了很大了提高，不明白的地方，自觉地查阅文献资料，了解实验基体内容，实验配方和实验步骤的合理性，实验注意事项均有了前期的调研。刚开始，学生都觉得无从下手，经过一段时间的尝试，他们觉得实验变得更有意义，兴趣更加浓厚，不知不觉地锻炼了自己。通过挖潜学生的潜力，顺利完成了实验装置的搭建，如何选择原料，配方的设计，实验过程出现的错误能及时纠正，对制备出来的产物能采用合适的仪器进行表征，性能得到了正确地测试。

当今社会，课题的完成已经不是通过一个人单打独斗来完成的，需要一个团队的精诚合作才能圆满地完成的。尤其是科学知识的爆发增长，学科间的交叉联系，我们必须要有团队合作精神，共同进步，集思广益，互相学习，相互弥补，才能创造出新的成果。我们在专业实验中带入团队合作的理念，采用分组及团队协作的形式进行，可以培养他们合作共赢的意识。我们在实验中将三个同学组成一个小的研究小组，其中一名同学为组长，负责协调安排分工合作，每位同学均有自己的实验。一般而言，三位同学均有自己的实验装置，互相帮助搭建，实验中碰到的问题，小组进行讨论，一人不能完成的实验，可以互相帮助进行完成。三个实验内容大致相同，通过改变某个实验条件，做了三组平行实验，最后集体讨论条件对实验结果的影响及其原因，得到的结果比一人的数据更多，更有系统。由此，学生可以在本次实验中完成了1+1》2的实验结果，表明团队协作的重要性。

三、结语

本次专业实验的教学改革突出材料化学专业特色，通过提高专业实验的综合性和本专业的特色，注重教师的引导角色，充分挖掘学生的潜力，强化团队合作精神，学生理论基础，创新活力和实验动手能力明显加强。这些是材料化学专业改革建设的重点，也是材料化学教学团队不断追求的目标。

参考文献：

[1]  杨兴钰.材料化学导论.武汉：湖北科学技术出版社，2003.

[2] 徐慎刚，王万杰，刘民英，曹少魁.高分子通报，2011，8，107-110.

[3] 章红，李丽莲.化工职业技术教育，2006，4，47-49.

[4] 刘晶如，俞强，张洪文，朱梦冰.高分子通报，2010，11，111-113.

[5] 黄文艳，蒋必彪，杨宏军.教育界：高等教育研究（下），2014，9，78-79.