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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。
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: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:材料物理化学;课堂教学;模式
作者简介:冯利邦(1971-),男,甘肃庆阳人,兰州交通大学机电工程学院,副教授;刘艳花(1982-),女,甘肃榆中人,兰州交通大学机电工程学院,讲师。(甘肃 兰州 730070)
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)03-0105-02
材料物理化学是以物理原理和实验技术为基础,研究材料化学体系的性质和行为,发现并建立材料化学体系殊规律的一门课程。它综合了基础化学、高等数学、普通物理和部分材料化学课程的基础知识,是学生学习后续专业课程的基础,是工科材料类专业非常重要的一门专业基础课。然而,由于材料物理化学课程本身理论性强、概念繁多、内容抽象,加之随着科学的不断发展,课程内容在深度和广度上不断增加,而相对于化学化工类专业,材料类专业的学生学习该课程的课时又少,这使得学生在学习过程中普遍出现思想负担重、畏难心理明显、学习兴趣不高等现象。因此,如何激发学生的学习兴趣,加深学生对抽象概念的理解和深奥内容的掌握,改善学生学习材料物理化学课程的学习效果便成为当前该课程授课教师必须要进行思考和探索的重要课题。本文从以下四方面对工科材料物理化学课程的课堂教学进行了一些探索,借此提高材料物理化学课程的课堂教学效果,以推动材料类人才培养质量的提升。
一、激发学生学习兴趣和求知欲
材料物理化学概念繁多、公式繁杂、枯燥难学,因而提高学生的学习兴趣很关键。兴趣是最好的老师,只有对材料物理化学产生浓厚的兴趣和求知欲,学生才会以极大的热情去学习。笔者通过以下方式来提高学生学习该课程的兴趣:第一,时刻跟踪物理化学和材料科学的发展,适当引入一些前沿知识,使经典知识和前沿知识相结合,强化材料物理化学课程的生命力,同时激发学生学习物理化学的激情。例如在讲解热力学能量转换时结合当前比较热门的光伏发电、新型电池等,分析热力学基本知识在解决能源危机方面的作用,以激发学生学习的兴趣。第二,在讲述热力学三大定律及著名方程时,让学生搜集相关的科学发展史和科学家的逸闻趣事,借此提升学生探究材料物理化学现象的兴趣,并通过对科学家探索真理的过程进行分析,培养学生保持积极向上的学习态度,激发学生探究科学知识的欲望。第三,结合生活中的物理化学现象,在课前提出问题:例如讲解卡诺定理时提出“为什么汽车发动机的效率超不过50%”,在讲解化学平衡的影响因素时提出“为什么乙苯脱氢生产苯乙烯时需要加入惰性气体”等问题,然后让学生带着问题听课,这在很大程度上提高了学生的兴趣和学习效果。第四,让学生参与教学、讨论等,例如在推导热力学函数的基本公式时,可让学生推导Maxwell关系式及其他公式;提出切实可行的小科研课题,引导学生凭借所学的材料物理化学知识,解决科学难题。例如设计实验根据稀溶液的依数性测定物质的分子量,这可进一步提高学生的学习兴趣和主动性。
二、理论联系实际,将枯燥的理论与实际生活相联系
材料物理化学课程理论性强、内容抽象,为了加深学生对材料物理化学抽象概念的理解和深奥内容的掌握,注意收集、整理生产生活中用到物理化学知识的相关实例,并在讲授相关基本物理化学知识时穿插讲解,将枯燥的理论与实际生活密切相联系,借此说明物理化学知识并不是虚无缥缈的,可加深学生对物理化学知识的理解。同时,引导学生注意观察生活中的物理化学现象,促使学生运用所学的物理化学知识解释客观现象,解决实际问题,从而提升学生学习的动力。
例如,在讲解热力学第一定律时,以化工生产中的能量守恒及节能措施、冬季北方热力公司供热防寒等为实例;在讲解热与功的转化时以发动机的效率、空调制冷致热为例子;在讲解稀溶液的两个定律时可参考金属冶炼时助溶剂的作用、生物实验中半透膜的应用等;在讲解稀溶液的依数性时,可以冬天下雪后在路面上撒盐融雪等为例;在讲解相平衡时,讲述相平衡在冶金工艺当中的重要应用,包括枝晶偏析、退火、淬火和区域熔炼等技术的原理和具体过程;在讲解润湿问题时列举超疏水材料的自清洁机制、喷洒农药杀虫等;在讲解胶体知识时可以材料合成中溶胶-凝胶法的运用、用乳液法合成空心微球及在药物输送中的应用等为例;在讲解电化学内容时以太阳能电池的开发、利用电化学反应进行镀膜、海洋船舶的电化学防腐等为例;在讲解吸附作用时以超吸水树脂、超吸油树脂的应用等为例;在讲解开尔文公式时,与人工降雨、暴沸等现象相联系。
三、教学与实验互动,用教学指导科研,用科研反哺教学
物理化学的许多原理、定律都是在大量的实验基础上,通过科学分析、归纳总结而得到的。因此,材料物理化学不仅理论性强,同时实践性也较强。加强材料物理化学的教学与实验互动,在课堂上引入一些物理化学小实验或将理论课的课堂教学转移到实验室,留给学生思考的空间,变灌输式教学为研究式教学,这样有助于学生加深对难懂的理论知识的理解。
另外,教学与科研相长,加强以科研带动教学,以教学引导科研,科研可促进教学内容的更新及教学方法和手段的改进。教师把最新科技前沿和科研成果及时转化为材料物理化学课程的教学内容,可以丰富课堂教学和学生的知识面。同时,激励高年级本科生充当科研助手,带领学生研究和探索教师正在开展的课题,可充分利用学生们活跃的思维促进教师的科研,再进一步反哺教学。
四、探索有效的课堂教学方法
1.传统板书与多媒体授课有机结合
传统板书授课灵活性强,可以有效地控制课堂节奏,能与课程的各个教学环节严密吻合。教师边讲边板书可以引导学生的思路沿着教师的讲述而发展,这有助于学生对材料物理化学各知识点逻辑关系的理解。同时,可以引导学生独立思考,培养学生的逻辑思维能力,这对于一些复杂公式与定律的推导和理解尤为重要。然而,材料物理化学理论性强、公式多、内容丰富但课时少,仅用板书授课课时比较紧张,并且教学的一些重点和难点仅凭用语言描述很难解释清楚,学生接受效果有限。
与传统板书相比,多媒体教学直观形象、信息量大,可将抽象难懂、枯涩的教学内容更加便利、直观生动地表现出来,有助于学生掌握概念、规律和加深对材料物理化学深奥内容的理解,同时可节省大量宝贵的教学时间。但是,在进行公式的推导和讲解时,学生一味盯着屏幕接受而不愿进行主动思考,缺乏学习的主动性和积极性,这严重影响了学生对公式的理解和掌握。所以,单纯用多媒体授课也不适合本课程的教学。
因此,在材料物理化学课堂授课时,探索将传统板书与多媒体授课有机结合,根据教学内容选择合适的授课手段,实现各个教学手段的优势互补,从而达到较好的教学效果。例如,对于理论性强的内容、重要概念、重要定律、公式推导和典型例题的讲解及习题的解答,应以板书的形式进行授课;而对于那些理论性较少且偏重于介绍性的知识,应以多媒体的形式进行授课。
2.其他教学方法的运用
突破单向灌输模式,坚持以学生为主体、教师为主导的原则。教师根据授课的具体内容,精心设计,实施启发式、讨论式、交互式等教学方法,引导和激励学生积极参与教学,巧妙运用提问甚至追问方式活跃课堂气氛,鼓励学生发表意见,引导学生参加讨论,在争辩中得出正确的结论,从而提高教学效果。其次,探索通过电话、E-mail、qq等方式进行课程辅导和习题答疑,使学生随时加深和巩固对相关知识的理解。
以上是对材料物理化学课程教学方面的初步探索,在以后的教学工作中,还要继续不断探索、发展和完善,以进一步丰富教学内容和教学方法,使材料物理化学课堂教学更加丰富多彩,以实现教学效果的最优化,最终使材料物理化学的教学质量得到极大提升。
参考文献:
[1]傅献彩,沈文霞,姚天扬,等.物理化学[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2]邵光杰,王锐.物理化学[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,
关键词:材料化学;教学问题;改革趋势
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.244
材料化学是材料化学专业的一门基础课程以及主干课程,是在化学学科、材料科学的相互交叉、渗透的过程中,形成、发展起来的,属于新兴的交叉、边缘学科。我们所采用的材料化学课程包括了晶体学基础、金属材料、有机高分子材料等等内容。材料化学的课程目的是为了使学生具有初步分析、解决材料中的化学问题的能力,通过该课程的学习,使学生熟悉材料的合成方法、表征手段,使学生掌握材料结构的基础理论,熟悉材料应用领域中的一系列知识,掌握材料性质与结构的关系等。并且为了培养学生的创新能力,通过对材料化学课程的系统学习,能够提高学生的综合素质。
1 材料化学教学中存在的问题
随着新材料、新技术、新理论等的出现,材料化学的快速发展要求教材不断更新,材料科学具有了新的生命力和发展前景。材料科学与工程技术日益融合,材料科学研究已经深入到源自尺度,发生了深刻的变化,并开拓了新的研究领域,如:微纳结构材料等等。并且材料化学是一门实践性很强的学科,作为教材,在日新月异发展的同时,需要具备基础性、前沿性和应用性特征。但是目前,教材对学科的原理、规律等难以阐明,缺乏较强的理化基础,根本无法适应学科的发展变化。一些大学毕业生就算具备很好的理论基础,也缺乏适应能力,后劲不足的缺点。对于材料化学研究的目的来说,教材具备应用型能够学以致用,目的明确;而教材具备前沿性,能够有利于学生较快地适应日后的科研工作,能够恰当地反映材料科学发展。随着科技的不断发展,新型材料的研发已经成了高科技中作为活跃的部分,从实验开发到工业应用,材料研究的周期大大缩短,因此,在材料化学的教材中,需要有意识的突出这一特征。另外,材料化学学科发展实践短,研究范围广,是一门新兴学科,课程参考教学资料少,存在本学科中的新理论、新技术不能及时充实到教材中的现象,对教材编著人员素质要求高,因此,材料化学课程教学内容要体现出与时俱进的理念,要进行很好的选取、改革和优化。
2 材料化学教学内容的改革趋势
2.1 材料化学课程教学内容的选取
在内容选取上,材料化学课程教学内容要根据两条原则。首先,材料化学课程教学的目标是“加强基础、突出应用、提高素质”,因此,要根据材料化学课程的研究内容和课程特征,处理好与其他学科的关系,材料化学专业的材料化学课程强调基础理论,适当地介绍一些传统材料,适当地加入一些内容,如:晶体理论、能带理论、热力学基础、金属结构近似模型等等。其中晶体理论包括晶体缺陷、X射线衍射基本原理、晶体结构对称性等等,不能有物没有理论,也不能有理论没有物理,并且还要适当的介绍一些新型功能材料结构、使用性能等。同时,还要突出其基础理论性,要与金属材料、高分子材料、无机非金属材料等联系起来又区别开来,突出材料合成条件、结构性能的关系。其次,要根据学校学科特点,遵循教学内容的选取原则,如:整体优化、精选内容、跟踪前沿等,根据教师的特长及科研成果,体现出课程内容的前沿性,实现课程内容的广度和深度,力求能够反映出当代材料化学新成就、新工艺等,让学生充分了解到材料化学发展趋势,如:纳米材料、能源材料等新材料,扩大学生的视野,培养学生的学习兴趣。
2.2 选取与优化材料化学课程内容的要求
首先,要了解化学在材料科学总的地位,熟悉材料化学的定义、材料类型、材料应用,了解与材料科学有关的期刊,了解新型材料的制备方法、功能、用途。材料化学结构理论要求掌握晶体结构的周期性、对称性概念与性质,主要包括点阵理论和晶体结构、原子结构等。要求要了解常见的对称元素系、疯子的几何构型等等,熟悉金属、离子化合物晶体,了解群的定义,常见分子点群,了解描述晶体结构的表达方法,掌握金属键能带理论、金属单质结构的近似模型,了解晶体学语言转变为化学语言等的方法,熟悉分子之间作用力等,了解不同化学元素等对材料性能的影响,了解不同材料的本质区别。材料化学合成原理与技术,要掌握材料制备技术,如:无定型材料的制备和晶体材料的制备等,熟悉无机材料制备基础理论,如:化学热力学、动力学等,熟悉高分析材料合成原理与方法。如:自由基聚合、高分子化学反应等。并且要熟悉晶体X射线衍射原理等等。其次,要加深理解各种传统材料结构决定性能的观点,熟悉几类重要材料,如:玻璃与陶瓷、聚合物等。另外,要熟悉纳米材料概念、技术等应用前景,了解光学功能材料、电性能材料等。
2.3 材料化学课程教学内容选取措施
一为了帮助学生顺利抵学习材料化学的基本原理,要重视由表入里、由浅入深的认知过程,处理好材料结构与性能、宏观与微观的关系。
二为了贯彻少而精、精而新、新而优的原则,在讲解课程基础知识的同时,要注重理论的连贯性,注意适当穿插新的研究成果,处理好课程内容更新与精选、更新与基础的关系,拓宽学生的知识面,注重其他课程和学科的渗透、促进作用。
三为了巩固学生学到的知识,要充分发挥例题习题的作用,使学生运用所学的知识去分析、解决问题。加强学生的练习,拓展并深化对基本概念、原理的理解,检查学生对课程内容的理解和掌握程度,提高其分析问题和解决问题的能力。
四为了训练学生演绎法和归纳法两种思维方式,要重视演绎法和归纳法的学习、运用,为化学理论提供一种思维体制,总结更新知识,培养学生观察、分析、推理等能力。
五为了提高学生的创新意识和综合素质,要注重理论联系实际,注重实验技能的训练,处理好理论教学与实验内容的关系,通过实验教学加深对原理的理解。
参考文献:
[1]李奇.材料化学精品课程建设的实践与思考[J].化学教育,2012(09).