從材料化學(xué)課程看科研、生產(chǎn)與教學(xué)的關(guān)系

文桂林，陳永紅，鮑 霞

（淮南師范學(xué)院 化學(xué)與化工系，安徽 淮南232001）

從材料化學(xué)課程看科研、生產(chǎn)與教學(xué)的關(guān)系

文桂林，陳永紅，鮑 霞

（淮南師范學(xué)院 化學(xué)與化工系，安徽 淮南232001）

材料化學(xué)是系統(tǒng)研究材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)和性能的科學(xué)，是化學(xué)類專業(yè)的重要課程，其兼具了理論和實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展和高校招生規(guī)模的擴(kuò)大，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)存在大量的問(wèn)題。深入分析材料化學(xué)課程的特點(diǎn)，并結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，理清科研、生產(chǎn)和教學(xué)的關(guān)系，找出應(yīng)對(duì)措施，提高材料化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，對(duì)新材料的研發(fā)和傳統(tǒng)材料的生產(chǎn)具有積極作用。

材料化學(xué)；教學(xué)；科研；生產(chǎn)

材料化學(xué)是系統(tǒng)研究材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)和性能的科學(xué)，是作為基礎(chǔ)學(xué)科的化學(xué)更直接地介入到材料科學(xué)中的一個(gè)具體體現(xiàn)，它同時(shí)也是推進(jìn)材料科學(xué)和化學(xué)發(fā)展的重要內(nèi)容，在當(dāng)今高科技的發(fā)展中起著基礎(chǔ)和先導(dǎo)的作用，它的發(fā)展已成為影響一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的重要因素之一［1－3］。因此，材料化學(xué)是材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生的重要基礎(chǔ)課程，也是其他化學(xué)專業(yè)學(xué)生的重要選修課程。課程的開(kāi)設(shè)有利于學(xué)生掌握新材料發(fā)展的前景，可為學(xué)生畢業(yè)后從事新材料的研發(fā)工作奠定理論基礎(chǔ)，并為提高大學(xué)生的科技素質(zhì)、實(shí)現(xiàn)綜合型人才的培養(yǎng)提供必要的條件［4］。材料化學(xué)課程作為該專業(yè)的主干課程，其受關(guān)注的程度和重要性更是明顯提高。

材料化學(xué)課程既新穎同時(shí)又具有傳統(tǒng)特色，既具有專業(yè)性但是也有廣闊的發(fā)展方向、與相關(guān)專業(yè)的界線越來(lái)越模糊。當(dāng)前，材料化學(xué)課程的主講內(nèi)容一般包括對(duì)以下幾類材料的分析和理論總結(jié)，如：晶態(tài)材料和非晶態(tài)材料；金屬材料；無(wú)機(jī)非金屬材料；高分子材料；納米材料和新型功能材料等［1］。面對(duì)如此復(fù)雜多樣的課程內(nèi)容，傳統(tǒng)的教學(xué)方法以課堂傳授知識(shí)為主要目的，往往采取填鴨式教學(xué)方法，利用黑板板書(shū)、教師講解的教學(xué)手段進(jìn)行授課，并輔以理論考試的評(píng)價(jià)方式，結(jié)果是教學(xué)效果不甚理想［5］。這種教學(xué)方法忽略了材料化學(xué)的課程特色：在理論性的基礎(chǔ)上，課程內(nèi)容與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，并容納了材料領(lǐng)域的最新進(jìn)展。材料化學(xué)課程的這種前瞻性以及實(shí)際應(yīng)用性，決定了教學(xué)方法的多樣性；同時(shí)，正確的課程教學(xué)也應(yīng)該為科研和生產(chǎn)提供技術(shù)儲(chǔ)備和高素質(zhì)的人才。為了促進(jìn)材料化學(xué)的教學(xué)工作，結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及淮南師范學(xué)院的情況，在這里談一些自己在教學(xué)和科研工作中所積累的體會(huì)和認(rèn)識(shí)，以圖理清材料化學(xué)課程中的產(chǎn)學(xué)研三者的關(guān)系。

1 材料化學(xué)課程內(nèi)容的設(shè)置

在本世紀(jì)初，我國(guó)單獨(dú)設(shè)置材料化學(xué)專業(yè)的高等院校僅有二十幾所，其來(lái)源大致分為三個(gè)方面：部分由無(wú)機(jī)化學(xué)或高分子材料專業(yè)演變而來(lái)；部分是由非金屬材料專業(yè)演變而來(lái)；還有一部分是由電子、金屬材料、物理、硅酸鹽、化學(xué)等各專業(yè)中多個(gè)研究方向混合發(fā)展而來(lái)［6］。近年來(lái)，材料化學(xué)專業(yè)得到了迅速的發(fā)展，各高校和研究所相繼開(kāi)設(shè)材料化學(xué)專業(yè)，目前國(guó)內(nèi)已有90余所高校建立了材料化學(xué)專業(yè)，還有許多高校正在積極準(zhǔn)備申辦［7］。相應(yīng)地，師資類研究生也受到各高校和研究所的熱捧。大量高校開(kāi)設(shè)材料化學(xué)課程，有一定共性：偏重于化學(xué)課程的基礎(chǔ)性，如在基礎(chǔ)部分著重于闡述化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)→晶體化學(xué)→相圖理論；在新材料部分的教學(xué)中存在大量的概念定義和原理規(guī)律，晦澀難懂。另一方面，各高校也各有特色和偏重，突出優(yōu)勢(shì)，如：四川大學(xué)偏重于高分子材料方面；中南大學(xué)突出金屬材料；浙江大學(xué)偏于無(wú)機(jī)非金屬材料方面等等。

總體來(lái)說(shuō)，材料化學(xué)課程的理論教學(xué)內(nèi)容包含如下一些方面［1，8］：（1）基本理論知識(shí)，如固體化學(xué)與價(jià)鍵理論，晶體學(xué)理論與晶體缺陷，相圖與相變理論，X射線衍射學(xué)等；（2）各種材料的基本特性介紹，如晶體特征的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，金屬特性與金屬鍵，離子晶體，分子間作用力，高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，納米科技及納米材料應(yīng)用進(jìn)展等；（3）新材料和傳統(tǒng)材料的展示，如晶態(tài)和非晶態(tài)材料包括非整比化合物材料、液晶材料、玻璃和陶瓷，金屬材料含有金屬單質(zhì)材料、合金結(jié)構(gòu)、金屬材料，無(wú)機(jī)非金屬材料包括超分子化合物材料、硅酸鹽，高分子材料含有塑料、橡膠、纖維、復(fù)合材料、醫(yī)用高分子材料、導(dǎo)電高分子材料、高吸水性高分子材料，納米材料，以及新型功能材料：光學(xué)功能材料，半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料、熱電、壓電、和鐵電材料、功能轉(zhuǎn)換材料等。各高校雖然各有偏重，但基本都涵蓋了以上這些方面。同時(shí)，在教學(xué)用時(shí)上，也有不同的對(duì)策，如有些高校精簡(jiǎn)為36學(xué)時(shí)，有些高校為72學(xué)時(shí)，而淮南師范學(xué)院教學(xué)規(guī)劃為54課時(shí)，并側(cè)重于“玻璃陶瓷”和“水泥混凝土”兩個(gè)方向課程模塊［9］。

針對(duì)材料化學(xué)課程具有實(shí)驗(yàn)課程的特色，合理開(kāi)設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程有利于理論與實(shí)踐的結(jié)合。根據(jù)課程特點(diǎn)，可以開(kāi)設(shè)兩大體系的實(shí)驗(yàn)課程：材料制備與合成實(shí)驗(yàn)和材料結(jié)構(gòu)與性能實(shí)驗(yàn)。如臺(tái)州學(xué)院，其材料制備與合成實(shí)驗(yàn)包括無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料三大材料；材料結(jié)構(gòu)與性能表征實(shí)驗(yàn)對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料主要涉及到物相結(jié)構(gòu)的測(cè)定、光催化性能、致密度、粒度與比表面積、電阻－溫度特性、導(dǎo)熱性能、熱膨脹性能等；對(duì)高分子材料及其聚合物基的復(fù)合材料主要有拉伸性能、硬度、抗沖擊強(qiáng)度測(cè)試等力學(xué)性能測(cè)試與電阻與介電常數(shù)等電學(xué)性能測(cè)試［10］?；茨蠋煼秾W(xué)院也開(kāi)設(shè)了極具材料化學(xué)課程特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如“溶膠凝膠法制備納米二氧化鈦粉體”、“低溫自蔓延燃燒法合成納米氧化鈰粉體”、“粉體粒度分布的測(cè)定”、“塊體材料體積密度、氣孔率、吸水率的測(cè)定”、“粉體比表面積的測(cè)定”、“材料折射率的測(cè)定”、“粉體真密度的測(cè)定”、“NanoTiO2修飾電極的制備”、“粉體造粒、干壓成型工藝”、“材料表面硬度的測(cè)定”、“粉體流延成型工藝”、“熱膨脹系數(shù)測(cè)定”等，這些實(shí)驗(yàn)課程，也大致從屬于材料的制備和表征兩個(gè)方面。

2 材料化學(xué)課程教學(xué)與科研的關(guān)系

材料化學(xué)專業(yè)是一個(gè)全新的專業(yè)，作為主干課程的材料化學(xué)也應(yīng)該是一門(mén)新課程?？紤]到高等教育的全球性和前瞻性，有必要在課程教學(xué)中穿插一定程度的雙語(yǔ)教學(xué)，才更能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要［11］。雙語(yǔ)教學(xué)集中于科技領(lǐng)域，也有利于學(xué)生較早接觸國(guó)外的先進(jìn)學(xué)術(shù)思想，培養(yǎng)一定的科研精神，了解學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)。如（一）有意識(shí)地向?qū)W生灌輸專業(yè)詞匯的構(gòu)詞方法，比如甲、乙、丙、丁等數(shù)字的詞匯前綴表達(dá)方法 metha－、etha－、propa－、buta－，烷烴、烯烴、炔烴等詞后綴的表達(dá)方式－ane、－ene、－yne。由于專業(yè)詞匯的詞根重復(fù)頻率較高，通過(guò)構(gòu)詞法的學(xué)習(xí)，學(xué)生能在較短時(shí)間內(nèi)掌握基本的專業(yè)詞匯。（二）材料的身影在實(shí)際生活中無(wú)處不在，英語(yǔ)也如影隨形，如課本中對(duì)英語(yǔ)詞匯的借鑒：滌綸、特氟隆、派瑞克斯玻璃等，實(shí)際產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)對(duì)英語(yǔ)的部分依賴：PE、PP等，通過(guò)教學(xué)提高學(xué)生的觀察能力和英語(yǔ)實(shí)用能力，為今后的科研工作儲(chǔ)備必要的英語(yǔ)基礎(chǔ)。（三）到了教學(xué)中后期，學(xué)生已經(jīng)積累了一定量的專業(yè)英語(yǔ)詞匯，針對(duì)材料化學(xué)課程的特點(diǎn)，指導(dǎo)學(xué)生閱讀一些初步的專業(yè)文獻(xiàn)，如美國(guó)化學(xué)會(huì)的Chemistryof Material、NanoLetters，英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)的Journalof MaterialChemistry、ChemicalCommunications等，用英語(yǔ)表述專業(yè)知識(shí)、解析專業(yè)詞匯，只在重點(diǎn)和難點(diǎn)的教學(xué)時(shí)輔以中文解釋。從而讓學(xué)生較早地認(rèn)識(shí)文獻(xiàn)工作的重要，掌握閱讀技巧，同時(shí)，對(duì)文獻(xiàn)的把握也能激發(fā)學(xué)生對(duì)材料化學(xué)課程的興趣，讓學(xué)生的興趣集中于書(shū)本而又超出書(shū)本。針對(duì)材料化學(xué)課程中大量涉及新型材料的介紹，如：非整比化合物材料、液晶材料、功能陶瓷、超分子化合物、復(fù)合材料、高吸水性高分子材料、納米材料、以及新型功能材料，要求授課教師有較高的科研技能和一定的學(xué)術(shù)背景，否則容易照本宣科，更甚者教師都不能理解以至于一知半解。課程不僅要求對(duì)這些材料有定性的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也要有一定程度的了解，如，在超分子化學(xué)模塊中，包含了分子識(shí)別、超分子自組裝、晶體工程和拓?fù)鋵W(xué)等；在納米材料中，又涵蓋了納米粉體、納米薄膜、碳納米管等新領(lǐng)域。作者的研究方向源于這兩個(gè)模塊，對(duì)這兩個(gè)方面的基礎(chǔ)知識(shí)和科研進(jìn)展有一定的理解，可以在教學(xué)中適度展開(kāi)，闡述理論意義、領(lǐng)域動(dòng)態(tài)和科研熱點(diǎn)。同時(shí)，也可具體到該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外各高校和研究所，以至于各實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生了解新材料的動(dòng)向和知名課題組?？紤]到授課對(duì)象是大三下學(xué)期的學(xué)生，有些學(xué)生則要繼續(xù)深造，對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的詳解有利于較早培養(yǎng)他們的興趣，不再只是跟風(fēng)考研而不明白報(bào)考志愿的意義。另一方面，針對(duì)材料化學(xué)課程的廣泛性，配備教師時(shí)可以不拘泥于一人，而是組成教師團(tuán)隊(duì)，特別是在講解各類材料時(shí)，利用各位教師的學(xué)有所長(zhǎng)，有針對(duì)性的講解更有效果。

開(kāi)設(shè)材料化學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，也應(yīng)該考慮到未來(lái)科研的發(fā)展，以及學(xué)生繼續(xù)深造的需要。有針對(duì)性的開(kāi)設(shè)具有啟發(fā)性的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)利用先進(jìn)儀器開(kāi)設(shè)材料表征方面的儀器分析實(shí)驗(yàn)。以淮南師范學(xué)院為例，上面列舉的一些教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大多數(shù)是對(duì)科研工作有啟蒙意義的實(shí)驗(yàn)。在大型儀器方面，學(xué)院已有X射線衍射儀、傅立葉紅外光譜儀、紫外光譜儀、熒光光譜儀、質(zhì)譜儀、掃描電子顯微鏡、元素分析儀、激光粒度儀、比表面測(cè)定儀及熱分析儀等在正常運(yùn)行并能接受測(cè)試工作，目前已經(jīng)訂購(gòu)高分辨率的冷場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡，對(duì)于材料工作者來(lái)說(shuō)，這些儀器已經(jīng)能夠基本滿足科研工作的需要，讓學(xué)生接觸這些儀器，也就等同于提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室工作，對(duì)科研工作有了切身體會(huì)和實(shí)際選擇，同時(shí)也對(duì)課程的理論知識(shí)有了現(xiàn)實(shí)認(rèn)識(shí)。另一方面，積極支持學(xué)有余力的學(xué)生在教師的科研工作中從事一定的獨(dú)立工作，真正擔(dān)負(fù)一定的任務(wù)，完成一些科研工作的分解步驟，有條件的可以指導(dǎo)學(xué)生積極申報(bào)和承擔(dān)科研項(xiàng)目。如淮南師范學(xué)院設(shè)立了“支持百名優(yōu)秀學(xué)生課外科技實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)基金”項(xiàng)目，并從資金上進(jìn)行了積極的扶助和支持。

3 材料化學(xué)課程教學(xué)與生產(chǎn)的關(guān)系

材料化學(xué)課程不僅涉及到大量的新型材料，而且對(duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行了羅列和分析，如玻璃、陶瓷、鋼鐵、各種合金材料、碳素材料、塑料、橡膠、纖維等，這些材料已經(jīng)形成大批量的工業(yè)產(chǎn)品，并成為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要材料。課堂教學(xué)上對(duì)這部分知識(shí)的認(rèn)識(shí)往往晦澀難懂、脫離實(shí)際，如果教學(xué)能和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，課前指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行社會(huì)調(diào)查，到相關(guān)企業(yè)參加生產(chǎn)實(shí)習(xí)、了解工藝流程，對(duì)照理論教學(xué)，應(yīng)該能起到事半功倍的作用。同時(shí)，學(xué)?？梢越?shí)訓(xùn)中心，或者利用社會(huì)資源，由企業(yè)來(lái)投資興建實(shí)驗(yàn)室，提供實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，模擬企業(yè)的生產(chǎn)條件和工作壞境，訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力和社會(huì)適應(yīng)能力。如，淮南師范學(xué)院在2009年6月召開(kāi)了第五次教學(xué)工作會(huì)議，針對(duì)應(yīng)用型本科學(xué)校的辦學(xué)定位，明確提出了“寬口徑、實(shí)基礎(chǔ)、強(qiáng)技能、能創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)規(guī)格和新一輪人才培養(yǎng)方案的修訂原則。之后，學(xué)校積極轉(zhuǎn)變辦學(xué)思路，不再局限于圍墻里面辦學(xué)，開(kāi)展了大量的實(shí)際工作，一方面，積極聯(lián)系學(xué)生進(jìn)行社會(huì)實(shí)習(xí)，讓學(xué)生真正成為企業(yè)一員，練就熟練技能；另一方面，花巨資建立實(shí)訓(xùn)中心，讓學(xué)生不出門(mén)就能了解企業(yè)；同時(shí)，利用實(shí)驗(yàn)室條件開(kāi)展簡(jiǎn)單的工業(yè)試驗(yàn)，如燒制陶瓷制品、進(jìn)行塑料制品的加工等。因此，學(xué)生在畢業(yè)之前，基本都能熟悉1－2個(gè)行業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際操作，做到理論聯(lián)系實(shí)際，考慮到有些學(xué)生畢業(yè)后要進(jìn)入企業(yè)參加工作，這樣可以保證學(xué)生在就業(yè)方面具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

反過(guò)來(lái)，在實(shí)際生產(chǎn)中能從感官上了解傳統(tǒng)材料的工藝，繼而輔以課堂教學(xué)中的基本原理，能使對(duì)傳統(tǒng)材料的認(rèn)識(shí)更為深刻，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有良好的指導(dǎo)意義，熟悉國(guó)家的工業(yè)布局和個(gè)人從業(yè)方向，畢業(yè)找工作也不至于盲目；同時(shí)也利于文字知識(shí)的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，具備理論聯(lián)系實(shí)際的能力，從而舉一反三，激發(fā)學(xué)生研究新型材料的興趣和攻克科技難題的決心，因而對(duì)畢業(yè)后打算繼續(xù)深造的同學(xué)也有很好的作用。

總之，在目前素質(zhì)教育越來(lái)越受到重視的情況下，在國(guó)家提出新建本科院校建立應(yīng)用型本科學(xué)校的指導(dǎo)下，針對(duì)材料化學(xué)課程的特點(diǎn)，材料化學(xué)要積極適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，打破單一地課堂教－學(xué)的桎梏，開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)，與科研結(jié)合，聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)，走產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的道路，為學(xué)生畢業(yè)后從事新材料的研發(fā)工作奠定理論基礎(chǔ)，同時(shí)，為社會(huì)輸送具有嫻熟技能和綜合型素質(zhì)的人才。

［1］李 奇，陳光巨.材料化學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［2］朱光明.材料化學(xué)課程的內(nèi)容設(shè)置及其與材料科學(xué)的關(guān)系［J］.大學(xué)化學(xué)，2004（6）：16－18.

［3］Teruo Kishi.Materials Outlook for Energy and Environment［M］.National Institute for Materials Science，Japan，2008.

［4］李本俠，王 靜.《材料化學(xué)》課程教學(xué)的探討與實(shí)踐［J］.廣州化工，2009，（8）：228－230.

［5］胡長(zhǎng)員，李文魁，多樹(shù)旺，婁謹(jǐn)，沈友良.材料化學(xué)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革［J］.江西化工，2009，（1）：82－83.

［6］周風(fēng)山.地礦類院?！安牧匣瘜W(xué)”課程建設(shè)特色探討與實(shí)踐［J］.中國(guó)地質(zhì)教育，2006，（1）：89－91.

［7］曹 楓，潘國(guó)祥，唐培松，等.材料化學(xué)專業(yè)課程建設(shè)與改革思考［J］.湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（1）：29－32.

［8］夏志國(guó)，陳代梅，周鳳山.“材料化學(xué)”課程的理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)關(guān)聯(lián)與創(chuàng)新探索［J］.中國(guó)科技信息，2009，（22）：250－251.

［9］陳永紅，鮑 霞，魏亦軍，等.應(yīng)用型本科高校大化學(xué)類專業(yè)人才培養(yǎng)方案的構(gòu)建與思考［J］.淮南師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，（5）：9－11.

［10］陳桂華，閆瑞強(qiáng).材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究［J］.洛陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，（2）：150－151.

［11］宋 娟.納米材料化學(xué)的雙語(yǔ)課程教學(xué)與實(shí)踐［J］.考試周刊，2010，（3）：182－183.

G642

：A

：1673－1794（2010）05－0071－03

文桂林（1980－），男，博士，講師，研究方向：功能配位聚合物材料、納米材料化學(xué)。

安徽省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目（KJ2010B202），淮南師范學(xué)院科研啟動(dòng)資助資金

2010－07－11