应用型材料化学专业教学体系的建设

李明田 龚敏 金永中 罗宏

[摘 要]四川理工学院材料化学本科专业于2008年开始招生，课程组以材料科学与工程专业综合改革为契机，以培养应用型材料化学人才为目的，整合优势资源，从专业方向定位、课程体系构建、核心课程设置及教材选择、实践环节和师资队伍建设等几个方面进行探索和实践，推进该专业本科教育的发展。

[关键词]材料化学 应用型 教学体系建设

[中图分类号] G642[文献标识码] A[文章编号] 2095-3437（2015）12-0108-03

一、引言

材料化学是从化学角度研究材料的合成、组成、结构、性能及其应用的一门科学，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质，其主要内容不是材料的化学性质，而是材料在制备和使用过程中涉及的化学过程。我国于1997年将材料化学专业认定为本科专业，到目前为止国内已有130多所高校建立了材料化学专业。[1]

四川理工学院于2008年开始招收材料化学专业的本科生，至今已招收七届，毕业三届，一次性就业率达到95%以上，其中考研深造8人。材料化学专业人才培养计划的完善是一项系统工作，涉及专业定位、培养方案、课程设置、课程内容、教材选择、实践教学、社会实践和师资队伍建设等多个方面。

在专业获批后，我们便成立了材料化学专业人才培养方案制订小组，对国内部分高校材料化学、材料科学与工程等相关专业的办学情况进行了广泛调研，就其培养计划、课程设置、所用教材、实验室建设、研究方向和特色、生产实习、毕业论文以及招生就业等方面进行了深入交流，以了解省内外材料化学专业学科建设和课程体系现状。

材料化学涵盖的学科范围广泛，不同高校的专业方向各不相同，培养方案和课程体系差别较大。为此，我们在材料化学专业人才培养修订时，从专业定位、课程体系构建、核心课程设置及教材选择、实践环节和师资队伍建设等几个方面都进行了积极的探索，同时积累了一定的经验。

二、专业方向的定位

材料化学是材料学与化学学科相互渗透形成的交叉学科，既是化学的一个次级学科又是材料科学的一个分支，因而材料化学专业既可以是理科方向又可以是工科方向。人才的培养需要找准位置，明确方向，这是适应经济需求、办好专业的关键。材料包括金属材料、无机金属材料、高分子材料、复合材料等多个领域，而各高校开设此专业的背景、所依托的优势学科各不相同，因而各个高校的材料化学专业方向是不同的。[2]

我校材料化学专业先是由化学系负责申请，后是由院系调整，被划分到材料系，专业方向由最初的理科化学方向转向工科材料方向。材料系的优势为材料腐蚀与防护，但防腐专业方向的学生年均80人以上。调研表明，一旦超过90人 / 年，防腐专业的学生将面临巨大的就业压力，所以不再适宜将材料化学专业定位于材料的腐蚀与防护方向。作为为地方培养材料类应用型人才的材料化学专业，在其专业方向定位上不仅要结合材料科学与工程学科的实际情况，更要具有明显的地方特色。我们把材料化学专业定位于粉末材料，这与我校所处地方经济条件与产业分布相适应。

四川理工学院位于川南五地市之中的自贡市，拥有自贡国家高新技术产业开发区和自贡国家新材料产业化基地，不仅拥有诸如自贡硬质合金有限责任公司、中橡集团炭黑工业研究设计院、东方电气集团东方锅炉股份有限公司、四川大西洋焊接材料有限公司等大型新材料制造公司，而且拥有生产大型企业上游材料的众多中小型企业，如自贡粉末冶金有限责任公司、自贡兴达特种粉末冶金厂、自贡市东光粉末冶金制造厂、自贡市杭沅粉末有限公司等。按照“突出实用，服务本地”的原则，我们把材料化学专业方向定位为“粉末材料”，旨在培养能在粉末材料开发、生产及应用领域具有创新精神和实践能力的应用型人才，以促进自贡及周围城市相关企业的发展。

三、课程体系的构建

课程体系是由相互联系、相互影响的若干课程按一定的结构组成的具有实现人才培养目标功能的统一整体。[3]在确定了材料化学专业方向后，在借鉴其他院校经验的基础上，结合专业人才培养目标和地方特点，我们构建了一套适合我校材料化学专业的课程体系。

材料化学专业的四年本科课程总共有180个学分，其中素质教育平台3个学分，通识教育平台55个学分，学科基础教育平台72个必修学分和4个选修学分，专业教育平台42个学分的必修课和4个学分的选修课。

開设的专业核心课程有“材料科学与工程基础”、“材料现代分析方法”、“材料力学性能”、“材料化学”、“材料物理”、“材料制备科学技术”、“粉末冶金原理”、“粉体材料”和“功能材料”等，专业选修课有“复合材料”、“纳米材料”、“高分子物理”、“高分子材料化学”、“材料表面技术”、“材料腐蚀与防护”等，这些课程既有粉体材料的基础，又有大材料的扩展，夯实专业基础，拓展专业视野。从2011级新生开始，在第一学期增加了“材料化学专业导论”课程，主要是对本专业性质、学习内容、学习方法、课程设置及未来就业前景和领域进行介绍，目的是培养学生的专业思想和兴趣，引导正确的学习方法，制订四年学习计划和未来就业目标。实践课程包括金工实习、认识实习、社会实践、计算机在材料科学与工程中的应用（上机）、课程设计、基础/专业实验、实习环节和毕业论文等。

在进行课程设置时，首先整合了学校相关教学资源，突出专业的特色，配备相关教学人员;其次克服大部分院校材料化学的理论课程学时偏多的缺点，提高应用能力培养的课程比例，解决理科色彩浓重的缺陷;再次采用先进的教学手段，更新教学内容，选择合适的教材，避免沿用传统的材料或化学教学方式。

四、专业核心课程教材的选择

在确定专业方向、构建课程体系、设置核心课程之后，我们着手对相关课程的教材进行了考查。因为专业课的总课时压缩，我们将“材料科学基础”和“材料工程基础”两门课合并，开设了“材料科学与工程基础”课程，其教材基本上是采用刘智恩主编、西北工业大学出版社出版的《材料科学基础》和学院自编的内部教材《材料工程基础》;经调研可知，市场上材料化学教材达10多种，内容因各个学校材料化学的定位和强势专业而定，比如厦门大学丁马太教授主编的《材料化学导论》是最早的材料化学教材，曾被许多大学采用，但内容相对陈旧;哈尔滨工程大学席智慧等主编的《材料化学导论》，内容丰富，但部分章节理论太多，不适合我们学生的基础。我们现在选用中山大学曾兆华主编的《材料化学》，不仅包括了材料的结构、性能、制备等材料化学的基本内容，而且还按材料的类型（金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料）为主线对不同种类的材料进行介绍，内容新颖，体系与本课程的教学内容相同。因此，我们将这本教材作为本课程的教材，并以北京师范大学李奇主编的《材料化学》、上海交通大学唐小真主编的《材料化学导论》及席智慧等主编的《材料化学导论》为主要的教学参考书。像其余核心课程“材料制备科学技术”、“粉体材料”等分别选择了四川大学朱世富教授主编的《材料制备科学与技术》和四川理工学院邓建国主编的《粉体材料》作为教材，如表1所示。

表1   材料化学专业核心课程的教材

五、实践教学环节

实践教学以培养具有创新意识、创新精神、创新能力和实践能力的应用型人才为重要前提。[4]我校材料化学专业基本实现了“主干课程规范化，选修课程特色化，实践环节基地化”的教学运行模式。实践教学平台由课内实践和课外实践两部分组成。其中课内实践主要包括金工实习、教学实验、生产实习、课程设计、毕业论文（设计）等;课外实践主要指学生参加的科研训练与创新活动，如参加学科竞赛、科研活动或专业调研等，如表2所示。

表2   实践教学环节设置表

实验教学是实践教学的重要组成部分，是培养学生理论联系实际、分析与解决问题能力的重要教学环节。为了避免实验教学作为理论教学的附属的局面，我们对实验教学的内容和模式进行了革新，实验教学包括基础实验和专业实验两个部分。基础实验主要以演示、指导操作性实验为主，锻炼学生的实验操作技能，使学生掌握常见大型仪器的测定原理和操作方法，使学生能够灵活应用所学理论知识和实验技术解决生产实际问题，加深对相关理论知识的理解，初步培养学生进行科学研究的工作能力。专业实验按照“制备—表征—应用”的思路开设实验，包括粉体制备、形貌分析、粒度分析、拉曼光谱分析、热压烧结和粉末烧结性能测试等，而且增设了创新型实验，让学生自己选择、自己设计、自己动手制备新的粉体材料，并对其进行表征，深刻体会粉体材料的制备及性能的实质，感受材料在宏观方面和微观方面的千变万化，激发学生对材料研究的热情。

实习是应用型专业教学中非常重要的一个实践教学环节，能培养学生工程实践能力和创新意识。基于安全因素的考虑，大型企业虽然接纳学生实习，但实习方式几乎都是“只准看，不许动”的参观实习;私营企业可以放手让学生实际操作，但容量有限。因此在实际中，我们尽可能多地让学生去不同的企业实习，轮流交叉进行。实习时，要求实习单位安排专职人员介绍安全生产规范、生产车间、实践操作规范等，让学生从思想上重视生产，加强实践与理论知识的联系，极力避免校外实习的形式化。

毕业论文是在校大学生最后一次知识的全面检验，是培养大学生的科学研究能力，训练学生独立进行科学研究的过程。毕业论文由教师提供题目，学生根据题目选择导师，一般有几个来源：1.大学生创新基金;2.重点实验室开放基金，材料腐蚀与防护四川省重点实验室开放基金要求每立项项目至少有一名本科生参与;3.教师科研和工程项目，由于研究生较少，科研项目主要由本科生完成，部分项目采用与创新基金项目相结合的方式，让学生参与。

六、师资队伍建设

教师的作用不仅是传播知识，还要指导学生学会学习，培养学生的各种能力，促进学生全面发展。目前本课程教学队伍共有专兼职教师10人，具有博士学位的5人，其中教授3人，副教授及相当职称3人，中级及以下职称4人，具有工程背景的教师比例高达70%。课程教学教师思维活跃、勇于创新，善于将最新的科研成果结合到教学中去，既不脱离基本知识、基本理论和基本技能，又突出了学科发展前沿。

“材料化学”课程组非常重视师资队伍建设，主要做了以下工作：1.注重人才引进和培养，充分利用学校的各项优惠政策，积极争取优秀人才加盟，充实课程教学队伍;重点支持关键岗位的带头人，有计划、有步骤地选派部分教师外出进修或攻读博士学位，为骨干力量提供条件到国内其他高校进修培训、国外考察等，提升专业教学水平。2.注重教学研究，鼓励教师积极申请各级教学改革与研究项目，编写教材，发表教改论文和创新教学方法，提高业务水平。3.鼓励名师上讲台，注重以老带新，坚持传、帮、带的传统作风和严格管理。4.注重教学交流，一方面组织课程组人员不定期地进行教学研讨，另一方面邀请有关专家学者来校内与课程组教师进行交流、指导，同时选派部分骨干教师参加各类型教学研讨会等。

七、建设成效

几年来，以材料科学与工程专业综合改革为契机，整合学校优势资源，对材料化学专业方向定位、课程体系的构建、课程设置及教材选择、实践环节及师资队伍建设等几个方面进行了探索，制定完善的教学体系，以学生为本，注重学生创新意识、创新能力和工程应用能力的培养。通过不同层次的实践教学平台的建立和学生创新实验项目的激励，实现了产学研教互动，材料化学专业已毕业两届学生的一次性就业率位居学校前茅，毕业生质量受到企业的赞许，在社会上受到好评。

[ 注 释 ]

[1] 張联盟.材料科学与工程专业教学改革与发展设想[J].理工高教研究，2002（4）：35-38.

[2] 梁金.浅谈材料化学专业本科教学现状及教改思路[J].广州化工，2010（8）：275-277.

[3] 禹筱元，罗颖，董先明.材料化学专业人才培养模式的改革与实践[J].高教论坛，2010（1）：23-25.

[4] 田俐，申少华，刘胜利，等.我校材料化学特色专业教学改革途径与成效[J].当代教育理论与实践，2012（2）：76-78.

[责任编辑：覃侣冰]