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浅析应用型材料化学专业实验教学的新探讨论文
材料化学专业是研究材料的制备、组成、结构、性能及应用的科学，它从化学的角度探索材料的微观结构对其宏观性能的影响。材料化学专业是我国许多高等学校开设的重要专业，是打造出系统掌握材料科学的基本理论和技能，能在材料科学与工程及其相关领域从事科研、教学和管理工作的材料化学高级应用型人才。材料化学专业的学生必须有宽口径的材料学基础知识和化学理论，同时又必须具有现代化仪器操作技能和创新能力，善于创造性地把化学理论及材料学基础知识成功地转化为科学技术和社会生产力。材料化学专业实验是材料化学专业课程的重要组成部分，其目标不仅要传授学生掌握材料化学常规的实验方法和技能，训练学生敏锐的观察和分析问题的能力，更重要的是培养学生具备严谨的科学态度和创新思维。武汉工程大学2005 年建立了材料化学专业，经过多年的实验教学探索，建立了以前沿科学研究融入至材料化学专业实验的新型教学模式、教学方法以及先进的实验室教学管理办法，更好的培养我校材料化学专业学生的实验探索能力和创新思维。下面，结合本校多年来材料化学专业的办学经验和基于应用型人才培养的目标要求，主要就专业实验教学方面做一些探索和研究。
1 材料化学专业实验课程体系的发展特点
材料化学专业实验教学在专业教学活动中具有重要的作用，它是培养学生理论知识的应用能力、锻炼职业和岗位技能、实现应用型人才培养目标的重要教学环节。材料化学专业实验是在学生开设了化学基础课和材料化学专业主干课，并进行了基础化学实验后开设的课程。其主要特点有:
( 1) 面向大材料的实验课程体系。美国国家研究委员会的专题报告强调，材料科学与工程本科生的课程应尽可能强调学习和研究各种材料，正确评价各类材料之间的竞争关系，应让学生从总体上去理解材料科学与工程。而材料化学专业实验是根据大材料为目标，在材料化学基础课程上开设的专业课程;
( 2) 能体现科研与应用能力培养的密切联系。材料化学专业实验与科学研究课题结合紧密，如材料化学专业综合实验是将专业理论知识运用到相关产品的研发和实际生产中，在实验过程中培养学生解决实际问题的能力，提高学生的实践应用能力。
( 3) 多层次实验体系。材料化学专业实验包括基础技能型、设计型以及综合型等多个层次，每个层次的侧重点以及培养目标均有所差别。材料化学专业实验课程体系设置以加强对材料化学专业知识的理解和应用，加强专业实践技能训练，培养学生的创新思维和创新能力为目标。其教学理念，教学方法，实验内容以及考评制度等均是专业实验教学改革和探讨的内容。
2 传统材料化学专业实验教学模式存在的不足
材料化学专业是一门理工科专业，其发展与当今科学技术的进步和国民经济的快速发展具有很大的关系。材料化学专业实验教学是国家实施大学生素质教育、促进知识向实践能力转化的重要而有效的科学途径，其注重激发学生的创新意识和主动探索科学实验的精神，启迪学生的学习方法，培养学生的自主学习能力、动手能力、分析和解决问题的能力。目前，国内许多高校开设了材料化学专业实验，主要包括材料的合成与制备实验、材料的加工与设计实验以及材料的性能与测试实验等，其内容大部分是重复性和验证性的实验。然而，传统的实验内容、陈旧的教学材料、设备以及填鸭式的教学模式不足以培养学生的学习自主性、创新思维和应用能力。因此，在实验教学过程中，教学内容、教学方法以及策略急需优化和改革，让学生能自主去学习和创新，让学生在“学会”的基础上上升到“会学”和“会用”的高度，于是，改革现在材料化学专业实验陈旧的教学模式是培养出适用新世纪应用创新性人才急需解决的问题。近年来，我校及其他学校均积极进行了实验教学改革与有利的探讨，摸索出了许多新型的教学模式和教学方法。
3 应用型材料化学专业实验教学模式的建立
3. 1 改革专业实验教学内容
传统的材料化学专业实验内容是一些基础技能的培训和经典的实验项目，不能反映出材料化学专业的新知识、新技术对其发展的要求。因此，要改革优化传统的实验教学内容，增加一些应用型、设计型和综合型的新实验内容。在优化实验教学内容时，需要遵循以下几个方面的依据:
( 1) 材料化学专业实验内容应尽量丰富，包括高分子材料、无机非金属材料和金属材料等，充分的体现专业宽口径人才培养模式;
( 2) 不要与基础实验的有关内容重复，注重各种材料功能改性、性能测试分析以及新技术邻域的应用;
( 3) 必须结合材料化学科学研究前沿，注重实验设备、技术的先进性;
( 4) 以设计型、综合型实验为主，重点培养学生的实践应用能力和创新能力。如我校材料化学专业实验在增加了一些新型碳材料、能源材料、功能膜材料、热电材料以及高性能工程材料的基础上，同时将热分析仪、纳米粒度仪、X - 射线衍射仪、扫描电镜、万能试验机以及电化学分析仪等先进设备的应用融入到实验中去，使学生在日后毕业论文和科研工作中对材料的检测技术的应用提前打下良好的基础。
3. 2 建立一支高效的教师队伍
教师是引领、指导和管理学生日常学习进程、提高学生综合素养的重要力量。高效、专业的教师队伍在专业实验教学过程中的作用至关重要。材料化学专业实验涉及到的内容宽广、科学交叉性强，学生要在短暂的实践内掌握老师传授的实验教学内容并非易事，因此，具备专业知识扎实、专业技能深厚的实验教学队伍是必不可少的。针对此问题，我们应对专业实验教师队伍进行重组，改革以往教师组成单一的不利局面，组建一支高学历、专业性强且在科研领域经验丰富的实验教学教师队伍。例如，可将之前分管一些高端先进设备的老师纳入到实验教学老师队伍中，因为他们具备专业的设备测试技能，可指导学生材料测试实验课程。专业、高效的师资队伍才能培养学生的专业实验技能、提高学生的创新意识和实践应用能力。
3. 3 专业实验教学与科研互动结合
专业实验必须能有利于培养学生将化学、材料学科的理论知识转化为科学技术和生产力的能力，使学生具备现代化仪器设备的操作技能和创新能力。常规的实验缺乏科学研究的系统性和连贯性，与现实生产技术脱离较远。因此，将最新的材料学科研究成果引入至专业实验教学体系中，扩大学生的知识面，开阔学生的科学视野，是培养创新应用型高级技术人才的必要途径。实验教学过程中，可以依托国家级、省级或校级重点实验室，以及各专业科研教师的自然科学基金项目或与企业签订的横向项目支持，来保证给学生开展优质的材料化学专业实验。坚持专业实验与科研及生产实践相结合，鼓励相关专业老师吸纳本科生直接参与科研实验过程，以此来激发学生学习的兴趣和潜能，丰富专业实验的内容，为学生提供良好的实验环境。
3. 4 建立开放式的专业实验教学模式
“自主开放式”专业实验教学是一种新型的实验教学模式，即结合教师的科研课题，学生通过自主参与探索研究，使研究成果转换成本科专业实验教学内容。学生可以根据自己的爱好进行选题，综合运用之前学习的理论基础知识，自主设计实验方案，并完成实验过程，主动发现、解决研究过程中出现的技术问题。例如，在涉及到材料测试方法的实验课程时，学生除了掌握一些先进设备如X - 射线衍射仪、红外/紫外光谱仪、扫描电子显微镜等的基本原理和简单用途之外，还可以利用课余时间参与到使用这些仪器设备的科研实验中，进一步掌握该仪器的具体操作、测试时碰到简单问题的解决方法以及仪器的维护保养等知识。
专业实验课教师基本都是学校的科研骨干，其研究的课题一般均具新颖性、探索性、前沿性和系统性的特点。因此，学生在课余时间，可主动找相关老师进行请教，完成自己专业实验研究，这不仅有利于学生紧跟科研热点和激发自己的科研潜能，更有利于提高学生的科研素养和专业实验的教学效果。此外，在实施“自主开放式”专业实验教学的计划时，我们必须要做好“自主开放式平台的搭建”、“实验教学环节的制定”以及“科学完善的能力评定体系”三个环节。近几年来，武汉工程大学材料化学专业在开放式实验教学方面做了不少工作，也取得了较好的成效。本专业每届均有不少本科生参与到了老师的科研课题中，提高了学生的科研兴趣和科研能力，毕业后大部分学生进入了更好的学校继续深造。
3. 5 完善专业实验室管理体制
随着学生数量的增加和培养要求的提高，本科生实验较多，学生人数和指导教师也较多，实验室出现使用混乱、仪器设备使用效率低以及卫生条件差的现象常有发生。因此，制定出科学完整的实验室管理体制是保证教学和科研质量的必要途径。例如，实验室仪器和药品的采购管理办法、实验室开放管理办法以及实验室日常管理条例等规章制度必须制定完整。仪器设备作为学校的固定资产，必须确保固定资产卡片、账目以及实物的一致性。每台设备必须有使用情况记录本，详细记录每次使用时的具体时间、使用人以及设备的运行情况等内容，并定期有专人进行检查。此外，每台仪器必须落实到个人进行保养、维护和检查管理。只有健全、科学和系统的一套实验室管理体制才能保证实验室安全、正常的高效运行，才能提高实验教学和科学研究的质量。
4 构建科学的考评制度，提高实验教学质量
构建科学的考评制度能有效的促进专业实验教学效果，对学生的实验课程评估应采取多元化和实验全过程的评定方法，即最终总成绩应主要包括: 实验预习( 占20%) 、实验过程( 占50%) 和实验报告( 占30%) 三个学习部分的成绩。
( 1) 实验预习，该阶段由老师课前查看预习报告，主要考察学生的文献查阅能力等准备工作以及检查学生对基础知识的掌握程度;
( 2)实验过程，该部分成绩占最终成绩的50% 比率，由指导教师现场观察和记载。主要考察学生的学习态度、动手能力、观察能力、对专业知识的运用能力和解决实际问题的能力;
( 3) 实验报告，由教师课后评阅，主要考察学生的学习效果，材料的撰写能力和书写的态度。
对于开放性的设计实验，学生在老师的帮助下选取课题、设计实验，自主完成实验以及最后提交实验报告，指导老师会从上述各部分分别进行评定，最后综合给出总成绩。科学、规范、标准化的成绩评定体系能有效的调动学生的学习积极性，培养学生严谨的治学态度，大大的提高专业实验的教学效果。
5 结束语
材料化学专业是随着时代科学技术不断发展而产生的一个新型专业，每一个学校的专业特色和侧重点不一样，但经过改革优化实验教材的内容、重组实验教学人员、加强科研与专业实验的紧密结合、探索出新型的开放式实验教学模式以及制定出系统、科学、健全的实验室管理体制，均能不同程度的提高材料化学专业实验的教学质量和培养效果。实验教学思想观念、教学手段和方法以及科学的教学管理制度的改革和实践，不仅有利于拓宽学生的专业知识面，提高其科研技能，更有利于培养学生的创新思维、科研素养和综合应用能力。
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