整合与优化： 农林院校材料化学专业实验教学体系改革

胡冰 肖雯 边红霞 崔彦君 徐玉梅 巩海鹏

摘 要：以甘肃农业大学材料化学专业为例，对农林院校材料化学专业的实验教学改革现状进行分析，探讨农林院校材料化学专业实验教学课程体系和专业特色建设，提出夯实基础、循序渐进、融会贯通、彰显特色、提升素质的材料化学专业实验教学改革目标.

关键词：农林院校;材料化学专业;实验教学

[中图分类号]G642.0   [文獻标志码]A

Research on Integration and Optimization Reform ofExperimental Teaching System of Material ChemistrySpecialty in Agriculture and Forestry University

HU Bing a，b，XIAO Wen a，b，BIAN Hongxia a，b，CUI Yanjun a，b，XU Yumei a，b，GONG Haipeng a，b

（a.School of Science，Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China;b.Institute of AgriculturalResources Chemistry and Application， Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070， China）

Abstract：Taking the material chemistry major of Gansu Agricultural University as an example， this paper analyzes the status quo of experimental teaching reform of material chemistry major in agricultural and forestry universities， and discusses the experimental teaching course system and professional characteristics construction of material chemistry specialty in agricultural and forestry universities， and puts forward the goal of experimental teaching reform of material chemistry majors， which is based on  solid foundation，  gradual progress， integration， highlighting characteristics and improving quality.

Key words：agriculture and forestry universities; material chemistry; experimental teaching

材料、能源、信息是当代技术的三大支柱，而材料又是能源和信息技术的物质基础，新材料被视为高新技术革命的基础和先导，是推动“大国重器”快速发展的战略新兴产业.[1]材料科学对现代农业的发展也起到了巨大的促进作用，为了更好的满足农林经济对材料相关专业人才的需求，国内外具有化学学科基础的农林院校相继开设了面向新农业的材料化学专业.[2]作为一个新兴的具有很强实践性的专业，材料化学涵盖的学科范围较宽，不同高校的专业方向不尽相同，培养方案和课程体系差别较大.农林类院校相比于其他的理工类院校，化学实验基础薄弱，资金投入少，大型测试仪器稀缺，这些都迫使教育者必须探索出具有特色的、针对农林院校的实验教学体系.[3]通过6年的教学实践，笔者对专业综合实验教学内容体系进行了改革，对课程进行了整体优化，以利于培养出具有良好科研素质的应用型、复合型人才，满足当前社会对高素质人才的需求.

1 材料化学专业实验教学改革现状

专业综合实验是材料化学专业教学中重要的实践性教学环节，是培养学生创新意识、创新能力、动手能力、知识应用能力、组织管理能力和工作驾驭能力的关键.[4]专业实验课是衔接材料理论知识、基本实验技能与材料领域科学实验的重要途径，通过开展这一教学环节，可强化学生对专业知识的理解与运用，弥补学制缩短所带来的不利影响，故在专业学习中具有不可替代的重要作用.[5]国内大多数普通高等学校的材料化学专业实验内容涉及材料近代测试技术实验、材料科学基础实验、无机材料实验、高分子材料实验、复合材料实验等.甘肃农业大学材料化学专业是2013年新开专业，开课时段为四、五、六学期，共计160学时，是在学生学完相关专业理论课并开展了一定的实践课程基础上进行的一门综合性、拓展性实验课.先修实践课程包括：无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验、仪器分析实验，共计224学时.前期开设有材料合成常用技术、性能表征以及若干具有实用意义的现代材料综合研究性实验.

2 材料化学专业实验教学课程体系改革与专业特色建设

2.1 课程体系改革

课程改革的目的是使学生在理论学习和必要的实验技能训练的基础上，能更加系统地运用所学专业知识和技能，综合处理实际科研及工作中可能遇到的问题，拓展学生的知识面，培养与训练学生的创新意识，提高学生的独立科研和工作能力.

改革内容一 将以前独立开设的相关材料测试技术的教学内容，融入到对学生自行设计合成出的各类材料的表征环节中，使学生进一步熟悉各类仪器的基本原理、使用方法及其在各类材料测试表征中的应用，并通过表征结果反思合成制备过程中的缺憾.

改革内容二 将以前独立开设的材料性能试验融入到学生自行设计合成后处理各类材料和对实验材料进行性能检测的综合实践环节中.学生通过对自己加工制备出的产品的性能进行检测，反思材料配方设计过程中的不足，深化理解结构决定性质的重要理论，进一步提升學生将所学的理论知识及基本实验技能综合应用于实践研究中的能力.

改革内容三 课程内容跟踪国际上材料领域的最新进展，结合材料化学专业教师的科研成果，使教学内容更加注重实验的综合性、设计性、研究性及学科发展的前瞻性，加强反映近代材料科学技术发展的实验项目.

整合后的部分实验项目见表1.优化后的综合性实验一方面提高了教学效率，另一方面具有更加完整的实验逻辑性，能使学生站在更高的层次上去思考多学科之间的交叉结合，同时允许学生在进行实验的过程中出现配方设计方面的疏漏，在成绩评定方面更加侧重学生是否能通过实验结果更加明晰所制得的材料存在瑕疵的原因及采取的改进措施.

2.2 专业特色建设

材料化学专业实验教学课程体系更注重专业特色建设 注重农林院校的专业特色，开展了一些与生物质材料、农用功能材料等相结合的实验项目.加开了环氧氯丙烷交联淀粉的制备、木质素脲醛基载药微胶囊的制备及性能研究、天然橡胶配方设计及加工实验、农用功能性聚烯烃覆盖材料的制备、表征及性能研究、吸水保水缓释多功能复合肥制备及性能研究、食品涂膜保鲜工艺的研究及以生物质材料为原料制备炭材料及其电性能研究等具有农科院校特点的相关实验内容，进一步增强了毕业生就业的竞争力.

2.3 改革成果

材料化学专业实验教学课程体系改革后，内容涉及纳米材料、无机功能材料、高分子材料、生物质材料、新能源材料等多方面，加大了对学生动手能力培养的力度，使学生从2年级开始就对材料学研究领域有更深一步的直观了解，对材料制备工艺、组成、结构与性能之间的相互关系及其规律有更加明确和深刻的认识.

笔者对材料化学专业已完成专业实验学习的115名学生进行了匿名问卷调查，结果表明，65.79%的学生表示对综合性、设计性实验有浓厚的兴趣，33.33%的学生表示对该类实验项目有兴趣，只有0.88%的学生表示对该类实验项目没有兴趣.39.13%的学生认为综合性、设计性实验项目对创新意识、创新能力、知识应用等能力的提高有显著帮助，56.52%的学生表示该类项目对以上方面有所帮助，只有 4.35%学生认为帮助不明显，没有学生认为无帮助.40%的学生认为通过综合性、设计性实验的学习和训练，对开展本科生科研训练计划（SRTP）、本科毕业论文及专业实践很有帮助，53.91%的学生认为有一定帮助，5.22%的学生认为帮助不明显，只有0.87%的学生认为没有帮助.通过调查问卷也发现，有6.96%的学生认为综合性、设计性实验项目的难度非常大，37.39%的学生认为较难，53.04%的学生认为难度适中，2.61%的学生认为较容易.

3 结语

通过实施优化后的课程教学，为材料化学专业学生顺利开展SRTP、本科毕业论文等实践环节打下了坚实的基础，对帮助学生提高专业兴趣，提升专业素质及技能，增强毕业生就业竞争力等方面都具有积极的作用，为构建“夯实基础、循序渐进、融会贯通、彰显特色、提升素质”的材料化学专业实验教学新体系具有积极的作用.

参考文献

[1]N. A. Spaldin， R. Ramesh. Advances in magnetoelectric multiferroics[J]. Nature Materials， 2019，18， 203-212.

[2]郑文旭，董先明，倪春林，等. 农林院校材料专业实验教学改革的探索[J]. 实验室研究与探索，2015，34（7）：199-203.

[3]沈勇，滕占才，王亚飞. 高等农业院校化学实验教学体系的研究[J]. 牡丹江师范学院学报：自然科学版，2008（4）：76-77.

[4]董先明，喻鹏，胡冰 . 材料专业实验教程[M]. 北京：中国农业出版社，2017：133-222.

[5]刘艳辉，贺燕，门爽. 面向工程实践的高分子专业工作室教学模式构建[J]. 牡丹江师范学院学报：自然科学版，2012（3）：63-65.

编辑：吴楠