基于优势学科的“材料化学实验”课程改革研究

张健+李兴鳌

摘 要： 材料化学实验作为材料及化学相关专业重要的实践课程，在全国理工类高校材料学院中已经相继开展，并对材料及化学相关专业知识的深度理解及运用起到重要作用。目前大多数材料学院开设的材料化学实验课程的实验项目设置单一陈旧，考查知识点简单机械且片面。结合自身学院相关优势学科，整合专业优势，设置具有专业针对性的材料化学实验对于提升学生对学院优势学科认识深度，提高具备专业知识储备的研究生培养均具有积极作用。文章以南京邮电大学材料化学实验的课程改革研究为例论证基于优势学科下的材料化学实验课程改革的重要性及必要性。

关键词： 材料化学 实践课程 优势学科 南京邮电大学

当代国内理工类高校课程及专业的发展建设形成了目前高校各自的优势学科，几乎每所理工类高校的材料或化学相关学院都已基本形成优势学科。例如南京理工大学的含能材料专业，南京林业大学的林产化工专业，中国矿业大学的矿物加工专业等。传统的材料化学实验课程实验项目的设置已经无法满足其优势学科的发展要求，急需改革。本文具体以南京邮电大学材料学院材料化学实验课程的设置为例，重点论证基于学院优势学科对材料化学实验课程改革的必要性和重要性，希望能够给相关理工类高校的实践类课程的改革带来些许启发。

一、课程现状分析

南京邮电大学材料学院成立于2008年，成立之初就定位信息及纳米材料为主要发展方向，经过近十年的不懈努力，已经形成了以有机电子及生物电子为特色的优势学科，材料及化学专业在ESI排名中双双进入全球前1%。通过材料化学实验课程的课程改革研究可以充分发挥学院的学科优势，对于培养高层次的储备人才具有重要的战略意义。

材料化学实验课程是一门针对材料物理、材料化学专业本专科生开设的专业基础实验课程，要求学生具有一定的专业基础知识。实验内容设置体现了物理化学、有机化学、无机化学、纳米材料等相关专业课程知识的有机整合。改革前课程设置存在的问题：

1.实验课程的教学项目设置问题。材料化学实验作为材料及化学相关专业的重要基础实验课程，已在诸多理工类院校中开设。材料院的该课程开设较晚，因此可以部分通过借鉴兄弟院校的课程开设经验完成实验教学项目的设置。但是目前材料化学的相关实验教材众多且良莠不齐，而仅仅体现化学和材料的相关理论课程知识的结合已经无法满足对创新型本科生培养目标的需求。

2.课程内容与基础课程的有机衔接问题。材料化学理论课程选择中山大学曾兆华主编的《材料化学》作为教材，该教材具有专业知识涵盖面宽，跨学科知识点结合紧密的特点。课程侧重金属和陶瓷相关材料的知识学习，如单纯依据该教材进行实验课程的设置，不仅不能体现材料学院的学科优势，对实验设备也是极大的考验。

3.教学手段和方法问题。根据现在大学生的培养目标，要求教学内容涉及面广，而且教学内容要新，要能解决一些实际生产生活中的问题，这就要求教师突破传统，应用现代教育手段实现人才培养目标。目前的化学和材料相关实验课程的设置侧重于对固有知识的巩固和强化，主要体现在验证性、演示性实验设置过多。如何提高学生对基础知识的深入思考、独立探索的能力成为限制实验教学效果的主要原因。教学手段和方法过于呆板、单一是传统实验教学课程所面临的重要问题，材料化学实验课程教学手段的灵活性和创新性有待进一步提高。

材料化学实验的设置与实际应用的联系日趋紧密，学生不再单一地学习教材中的理论知识，更多的真实材料制备及与现代生产生活密切相关的功能材料的应用不断拓宽、加深本科生的知识储备层次，激发学生的学习研究兴趣，做到真正学以致用。各高校的性质和特点不同，教学模式不应完全相同，尤其对于地方高校材料化学实验课程教学体系的改革还未有成熟经验可供借鉴。所以，为了紧跟时代步伐和适应形势发展的要求，提出打破现有材料化学实验传统课程教学体系，根据材料学院优势和专业特点，充分发挥优势学科的有利条件，研究符合学院实际的新的材料化学实验课程教学模式并更新实践教学内容设置，使之适应培养创新型有机电子/生物电子专业人才的需要。这对于学生综合素质的提高和创新能力的培养，对于学校本科教学水平和学科建设上新台阶都具有十分重要的意义。

二、研究思路

首先，在本课程的实验项目设置上充分拉近基础理论知识与材料实际应用的距离，以理论知识为基础，但绝不拘泥于理论知识；其次，充分发挥材料院的学科优势，将有机电子和生物电子两大学科优势融入材料化学实验课程中，从材料制备到材料应用多方位度多角度展现材料院的学科优势，使学生在教学实践中巩固、整合基础专业知识，提高材料应用能力，加深对有机电子和生物电子的认识；最后，在教学实践过程中，充分发挥学生的主观能动性，通过诱导、启发并重的教学手段，最大限度地调动学生的积极主动性，改变呆板枯燥的实践教学现状，激发学生的求知欲望，提高学生的动脑、动手能力。变原有的演示性、验证性为主的教学过程为综合性、创造性为主的实验教学过程。加强师生互动，提高学生的自主动手能力，在实验条件和安全性要求均满足的前提下，让学生成为课程教学环节的主体，在教师的主导作用下将材料化学实验课程高质高量地完成。

三、实施方案

根据学院本科专业的特点，潜移默化地融入有机电子和生物电子两大优势学科内容，完善材料化学实验典型课程建设内容，并按以下方案构建材料化学课程新体系：

1.内容改革。材料化学实验课程，将对当前光电材料与生物电子传感材料做重点课程设置，有机电子领域主要体现在光电材料的化学方法制备上，设置体现有机电子在材料可控制备的实践过程，让学生对脂肪烃、芳香烃及具有特定官能团的有机分子在电子定向传输效率的可控操作上更加深入地了解有机分子对电子传导的巨大影响作用。生物电子主要体现在对制备的材料进行生物电信号的传感应用研究，反应细胞甚至是活体的一些病灶情况，实现真正的与时俱进的材料化学实验课程设置。为了在有限的教学计划内保证高质量的教学内容，实现培养目标，必须加强与学院的优势学科的有机联系，注重联系实际应用。

2.教材建设。针对材料化学实验教材编写问题，根据材料院的两大优势学科，在材料化学理论课程的基础上，制定材料化学实验内容，共设计出七个实验，其中一个为选做实验，实验内容上以体现材料院优势学科为主，实验类型上以综合性和创造性为主，充分加深理解有机电子和生物电子相关专业知识的同时扩大知识面，把握当今前沿的科研动态。在授课中，并不简单地按照教材施教，而是首先对实验进行一定程度的讲解，扩充本领域的前沿技术。

3.方法改进。对传统的教学方法进行改革，主要探索启发式和互动式的教学方法，充分发挥学生积极思考、积极动手的能力。在材料化学实验这门实践课程的教授中，努力在教学方式上做一些尝试，加强师生互动，注重培养学生预习和网络搜索查询相关知识的能力，提高学生的科学素养。具体做法有：（1）教师在授课时对涉及的材料化学实验原理方面进行重点讲解后，让学生有充足的实践动手实验，甚至是鼓励引导学生自己设计实验，对该材料的现状及发展前景给出自己的看法与理由；（2）将学生分为2-3人/组的实验小组，通过小组组员之间的团结协作增强学生之间的团队协作能力和团队荣誉精神，鼓励学生之间就实验技术问题进行讨论、质疑与辩论，在确保实验的安全性的前提下，为学生营造融洽的实验气氛。

四、结语

通过对南京邮电大学材料化学实验课程的改革研究，充分发挥了学院的学科优势，提高了学生的素质，为高水平研究生的储备打下了良好的基础，对学院可持续发展起到了重要作用。在此课程改革研究的启发下，希望为其他理工类高校的材料化学实践课程的改革提供些许启发和帮助。

参考文献：

[1]粟敏.浅谈大学生创新性实验项目的实践[J].考试周刊，2016，53.

基金项目：南京邮电大学教学改革研究课题（JG03016JX23）。