材料化学实验教学改革及实验能力培养初探

＊石晓明　孟玉宁　杨志广　彭鹏　杨月云

（周口师范学院化学化工学院 河南 466001）

材料化学实验是高等院校材料化学专业的必修课程，在培养学生材料制备和性质表征分析技能，以及推动材料化学学科发展等方面发挥了重要作用。材料化学实验与材料化学学科的理论教学相比，由于受实验室条件、实验资源及大型实验仪器使用等方面的限制，使得材料化学实验教学相对滞后。为了提高实验教学质量，培养学生的实验动手能力，全面提高学生的科研素养，在结合多年材料化学专业教学的经验基础上，拟对材料化学实验的实验内容进行优化，激发学生的实验兴趣；改进教学手段，注重实验能力的考查；对实验室资源进行优化配置，提高仪器使用率，充分调动学生做实验的积极性，真正做到使学生学有所得。

1.优化材料化学实验内容

材料化学实验主要研究材料的制备方法，合成工艺以及测试材料性能的实验方法和技术。当前设计的各个实验项目大多是独立的，内容较为传统，相互联系的紧密性不高，与材料科学的前沿技术差距较大，难以充分调动学生的学习兴趣。因此，需要对材料化学实验内容做出适当的调整，力求能够反映材料化学学科的新方法和新技术，主要包括材料气敏性、孔径和比表面积、光学、光催化、热力学等性能的测定。材料的制备方法包括固相合成法、水热合成法、溶胶凝胶法、高温烧结法、共沉淀法等。培训学生如何正确使用水热釜、高温炉、固体压片机、紫外可见分光光度计、气体敏感性测试仪、比表面积及孔径测试仪、光催化仪、X 射线粉末衍射仪、综合热分析仪等材料化学实验仪器。

新实验项目应具有更强的综合性，注重各个实验之间的相关性，内容包括材料的制备方法、结构表征、性能测试分析等。新实验应该结合材料化学专业的基础理论课程，包括材料的制备方法，表征手段，性能测试仪的仪器特性，使用条件等，还应该对涉及到的有关材料科学前沿的内容进行讲解，力求将材料化学实验从单一验证型转变为综合设计应用型，激发学生的创造性思维，提高实验技能。

2.改进实验教学手段

(1)分组实验

材料化学实验中，材料的制备步骤较多，包括仪器和药品的准备、合成制备、结构表征、性能测试等，耗时较长，步骤繁琐，需要多人合作进行。因此，材料化学实验采取分组的形式完成，保证每位同学都能参与到实验中去，一般以3～4人为宜，一方面可以避免实验操作复杂，耗时过长而引发学生焦躁的负面情绪；另一方面也能避免有些学生没有可供操作的仪器，而浪费时间。分组操作有利于培养学生的合作精神，群策群力，解决实验中遇到的问题，共同进步。

(2)做好实验预习报告

材料化学实验是实践性很强的实验课程，要求学生对实验原理，相关仪器操作做到心中有数，对所涉及的基础理论和操作步骤有一个明确的认识。课前预习包括理解实验的制备原理、了解所用试剂的性质、仪器操作方法、实验操作步骤等。另外还要查阅与实验相关的理论知识，加以复习巩固。在预习的基础上，完成实验预习报告，写出实验原理，操作步骤，分析实验中可能遇到的问题，列出需要老师解答的疑问等。实验之前应向老师提交预习报告，并回答老师提出的与实验相关的一些基本问题后，方可进行实验。

(3)充分发挥学生的主观能动性

传统实验教学一般由老师讲解实验原理、步骤、仪器操作等，学生按部就班的完成。这种实验模式大大限制了学生的创造性思维，学生缺乏独立思考解决问题的能力，只知其然不知其所以然，很难在实验研究中发挥主观能动性。因此，实验过程应该由学生在充分预习的基础上，尝试独立完成，遇到问题先在小组讨论，之后再由老师补充纠正，解疑答惑。应当注意，发挥学生的能动作用和主观思维，并不是要学生去完成所有的实验工作，首先老师必须全面掌握实验内容，熟悉实验操作和可能出现问题的环节，做出合理的安排，以免学生对实验内容理解不到位，发生操作事故。

材料化学实验应该更加重视实验操作过程和学生动手能力的培养，不断发现并解决实践问题是强化学生实验能力的关键。在实验操作过程中，教师应注意学生实验操作的规范性，出现原则性错误应及时予以更正，帮助学生找出错误的原因，分析操作失误可能导致的实验结果偏差，并作适当的讲解。让学生更加透彻的理解实验原理、实验步骤和规范实验操作的必要性，养成规范操作的良好习惯。

(4)认真完成实验报告

实验报告是对实验过程的梳理和实验数据的精确分析，全面记录了整个实验项目。通过分析学生的实验报告，便于教师更好的把握学生对知识的掌握程度，发现学生在实验操作过程中存在的问题。材料化学实验报告要求学生必须如实记录实验原理、实验目的、实验药品和仪器、实验步骤、数据分析和结论。要求学生分组讨论，独立分析并完成实验数据，得出合理的实验结果，杜绝抄袭现象的发生。

3.合理配置实验室资源

为了更好的推进材料化学专业实验教学改革，提高学生的实验操作技能，营造一个相对宽松的实验教学环境，有利于培养学生的科研创新精神和创新能力。给学生创造独立动手实验的条件，需要合理配置实验资源，适当开放实验室，使学生走进来，实现从被动学习到主动学习的转变。让学生积极参与教师的科研课题，充分利用实验室资源，提高学生的实验动手能力，通过设计实验环节，准备实验药品、完成实验操作，撰写实验记录的过程，培养学生的创造性思维和概括总结能力；通过学生与教师就实验问题的交流和讨论，有利于培养学生良好的科研素养和认真求实的科研作风，提高学生发现问题、分析并解决问题的能力。

4.结束语

材料化学实验教学改革需要适时更新实验内容，随着材料科学的发展，做到与时俱进；更新教学理念，改进教学手段和方法；合理配置，充分利用实验室资源，让学生参与进来，在培养实践动手能力的同时，提高自身的综合素质，为将来考研和服务社会打下坚实基础。

•【参考文献】

[1]刘献明,傅玉琴,吉保明.材料化学实验教学质量提高与创新能力培养初探[J].广州化工,2014,42(8),212-214.

[2]孙建之.地方院校材料化学实验的建设与研究[J].实验教学,2010,33,120-121.