工程化学在金属材料工程专业的教改探索

刘真珍

(百色学院 化学与环境工程学院，广西 百色 533000)

工程化学在金属材料工程专业的教改探索

刘真珍

(百色学院 化学与环境工程学院，广西 百色 533000)

针对金属材料工程专业的特点和培养要求，对工程化学课程在教学内容、教学方法和考核形式方面的进行了多方位的教改探索。结果表明，通过教学改革，激发了学生的学习兴趣，培养了学生自主学习的能力，大大提高了教学质量。

工程化学；金属材料；教改

随着科学技术的快速发展，对工程技术人才的素质要求也越来越高。以培养适应社会需要的高素质工程技术人才为任务的高等院校也面临着更高、更新的要求。在此背景下，教育部于2010年启动了“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养符合现代经济社会需求的具备创新精神的高素质工程技术人才[1-2]。工程化学作为高等院校工科非化工类专业的一门必修基础课，是将化学基本原理、知识应用到物质结构、能源、材料、环境、生命、信息、通讯等工程实践中具有启发性和开拓性的课程[3]，通过课程学习帮助学生建立物质变化与能量变化的观点，提高学生的创新思维能力和基本综合素质。对于培养21世纪的高级工程技术人才，了解并掌握一定的化学思维、化学方法及技能是非常必要的[4]。而工程化学课程面向的工科专业广，各专业对基础化学知识的要求也不尽相同，因此，针对不同工科专业，教师有必要结合地方特色及专业特点对教学内容、教学方法等方面进行适当调整，提高工程化学课程教学的针对性与实用性，进而提高教学质量。

百色学院金属材料工程专业是基于广西铝工业和材料业发展的人才需求而设置的，具有典型地方经济特色，主要注重于铝深加工行业产学研一体化应用型人才的培养。根据培养方案的要求，工程化学课程学时仅为36学时。针对该课程在以往教学实践中存在的学时少、内容多、教学内容与本专业工程实际衔接不紧密、反映新的科技成果少等问题，笔者结合专业背景特点和自身教学经验，从教学内容、教学方法和考核形式方面进行了教学改革的积极探索。

1 教材的选取和教学内容的优化

教材是教师教和学生学的主要凭借，是教学内容信息的主要载体。目前工程化学课程选用周祖新主编、化学工业出版社出版的《工程化学》(第二版)作为教材。全书取材精练，实用性强，主要内容共两篇十一章，包括化学反应基本规律、溶液中的化学平衡、电化学基础、物质结构基础、化学与材料、非化工类生产中的化学知识、化学与能源、化学与环境、化学危险品管理及消防、化学与日常生活、化工商品知识与营销。教材内容涉及范围广、适用性强，而针对不同专业又可有选择性地学习一些章节，有较强针对性。

根据金属材料工程专业培养方案的要求，工程化学课程在少学时情况下教学内容应有针对性地进行筛选，以优化教学内容中的基本理论与专业知识和技能知识的比例。例如涉及到与专业联系较紧密的电化学基础部分，应加强电镀与化学镀、金属的腐蚀与防护等内容的讲解。对于化学热力学部分应弱化相关繁杂热力学公式的推导，侧重公式的实际应用及计算；结构化学部分概念多、理论性强，教学内容选择应重思维而轻具体内容，对相关结构理论只作简单了解。针对专业特点从化学的实际应用篇着重选择金属与合金材料性质、金属清洗与表面处理等与金属材料工程专业联系紧密的内容；还可适当选取现代社会普遍关注的化学与能源及化学与环境的内容，如以专题形式介绍新能源的开发、三废的处理问题。从学生专业相关内容及社会热点问题作为切入点展开对工程化学课程的学习，更好地调动学生自主学习的积极性。例外，结合化学学科研究的前沿领域及教师科研课题，选取一些与课程联系紧密的新成果、新技术等作为教学内容进行补充更新。例如增加“锂离子电池用正极材料磷酸锰锂的合成及电化学性能研究”作为补充教学内容，激发学生进行科学研究探索的兴趣与热情，为今后的学习深造打下良好基础。

2 教学方法的改进

2.1 加强理论与工程实际的衔接

在课堂教学过程中，讲解化学理论知识的同时加强补充介绍相关工程实际案例，由于内容与专业及以后工作实际相关，能很好地吸引学生的注意力，调动学生积极主动的学习氛围。例如：由于铝产业是本地区重点发展的优势产业，讲解电解反应时，补充介绍电解铝的原理及平果铝电解生产工艺，该工艺是以熔融的冰晶石-氧化铝体系为电解质，以炭素材料作为阴极和阳极材料，电解时往电解槽内通入强大的直流电，使冰晶石和氧化铝熔融体系变成离子状态，在阳极底部发生分解氧化铝的复杂的电化学反应，最终产物为一氧化碳和二氧化碳的混合气，在阴极还原析出液态金属铝，最后铸成铝锭，得到产品。工程实际案例的加入更好地引导学生将相关化学基础理论与现代工程技术联系起来，提高了学生利用化学知识分析、解决问题的能力。

2.2 运用课堂演示实验

现代教学课堂除采用传统的语言、板书、挂图、直观教具等教学手段外，也常辅助幻灯片、教学模型等手段以提高教学效率。而对于科技教学课堂，课堂演示实验更是行之有效的教学手段之一[5]，特别是对于建立在实验基础上而形成的化学学科而言是不可或缺的。在工程化学课堂运用恰当的演示实验，能使学生体会到教学内容的真实感，更生动地理解相关抽象概念及理论。譬如在讲授“溶液中的化学平衡”一章中“溶度积规则”时，设计了卤化银的分步沉淀及沉淀转化实验：在试管中加入适量KCl-KI溶液(0.01mol/L KCl溶液和0.01mol/L KI溶液等体积混合)，溶液开始呈澄清状。然后提问学生：若往试管中逐滴加入AgNO3溶液，会产生怎样的实验现象？通过实验发现，先产生黄色的AgI沉淀，后来才出现白色的AgCl沉淀。说明此时反应熵Q先达到AgI的溶度积Ksp，故先沉淀析出。继续提问：之后再往刚才的试管中逐滴添加过量0.01mol/L KI溶液，震荡，实验现象有何变化？观察发现之前生成的AgCl白色沉淀逐渐全部转化为AgI黄色沉淀，形象地反映了沉淀的转化过程。利用溶度积规则可从理论上分析解释上述演示实验，使学生从形象直观的演示实验中获取抽象的“溶度积规则”知识。

2.3 教学形式多元化

教师在课堂教学中应改变传统教学过程中教师讲、学生听的教学形式，注重课堂教学形式的多元化，使学生从被动接受知识的学习状态转变为积极主动地进行知识的探索学习。在工程化学教学过程中，采用讨论式和探究式教学形式。课堂教学增加自学和讨论环节，培养学生自主查阅资料、获取更新知识和积极思考发散思维的能力。教师选取课程内与专业结合较紧密的讨论主题，让学生以小组为单位自行查阅文献资料，组内讨论整合后再派组长以幻灯片形式在课堂上进行展示。实践中有小组展示形状记忆合金、储氢合金等一些新型金属材料的性能及用途，有小组展示金属材料化学处理的方法和原理，如钢铁发黑处理、磷化处理等。这样的形式不仅可以拓宽学生的视野，让学生感受到化学在工程实践中用途非常广泛，也能使自己学习的化学知识得到巩固和应用。课外环节鼓励学生进行一些趣味性强的探索性小实验或实践活动，锻炼学生的创新能力和动手实践能力。比如以“设计及制作水果电池”为主题，组织学生分组进行课外小实验。由于实验趣味性及可操作性强，学生对课外实践活动积极性很高，既有利于学生探究性创新能力的培养，也提高了学生的分工合作及实际操作的能力。教学形式的多元化，给学生以“新鲜感”，起到吸引学生注意、激发学生兴趣的效果，也有利于教师教学艺术的提高。

3 合理的课程考核形式

以往课程考核中过于侧重期末考核，平时成绩的权重较小，这样重结果轻过程的形式不利于学生综合素质的培养。为此，结合本校实际情况及专业培养目标，采用综合测评的方法对工程化学课程进行考核，考核内容及权重比例分配如下：出勤率和作业成绩(10%)+小组课堂展示(10%)+课外实践(10%)+期末考试成绩(70%)。新的考核形式提高了课程教学环节部分的成绩比例，同时，期末考试试卷内容上也作出调整，减少死记硬背型题目，加大对知识的运用、联系实际的题型，体现工程化学课程基础理论与实践运用并重的要求。这样的考核形式有效地调动了学生的积极性及课堂气氛，促进教学效果的提高。

总之，结合我校金属材料工程专业的特点，对工程化学课程进行了教学改革探索，通过优化教学内容、改进教学方法及合理化考核形式的手段，激发了学生的学习兴趣，调动学生自主学习的积极性，提高了学生的综合素质，教师教学水平和课程教学效果得到了提高。

[1] 艾 兵, 赵增典, 刘卉春, 等. 基于卓越计划的工程化学课程教学改革研究[J].山东化工, 2015, 44 (4) : 125-126.

[2] 李然家, 余长春, 黄星亮. 工程化学在过程装备与控制工程专业的教改[J]. 广州化工, 2012, 40 (23) : 159-161.

[3] 温 勇,刘 耘, 汪海琴. 土木工程专业工程化学课程的教学实践与思考[J]. 教育教学论坛, 2016(6) : 150-151.

[4] 田 萍, 姚秉华. 面向21世纪全方位实践工程化学教学改革[J].教学研究, 2003, 26 (3) : 239-241.

[5] 叶明富, 雷智平, 伊廷锋, 等. 工程化学课堂演示实验的探索与思考[J]. 化工高等教育, 2015(5) : 85-87.

(本文文献格式：刘真珍.工程化学在金属材料工程专业的教改探索[J].山东化工，2016，45(24)：122-123.)

Exploration of Teaching Reform of Engineering Chemistry at Metal Material Engineering Major

Liu Zhenzhen

(College of Chemistry and Environmental Engineering, Baise University, Baise 533000, China)

In order to meet the needs of characteristics and training requirements of metal material engineering major, the teaching contents, the teaching methods and the examination methods of engineering chemistry course were explored. The results of the reformation showed that the learning interests of students were aroused, the ability of self-studying of students were cultivated, and the quality of education was enhanced highly.

engineering chemistry; metal material; teaching reform

2016-11-02

广西高等教育本科教学改革工程项目(2016JGA331)

刘真珍(1989—)，女，广西博白人，百色学院助教，硕士，主要从事化学工程教学和功能材料合成研究工作。

G642.0

A

1008-021X(2016)24-0122-02