材料化学实验科研素养的培养

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【摘要】材料化学实验是一门重要的专业实验课程，对学生从本科阶段的学习到研究生阶段的科研的过渡具有重要影响。针对以往材料化学实验中的问题进行探讨，在教学内容、教学形式和课程考查的组织实施方式上进行一定改革，以达到提高学生对课程重视程度和培养学生基本科研素养与团队精神的目的。

【关键词】材料化学实验；教学改革；科研素养；团队精神

正确的、先进的创新教育理念是时代精神的体现，对于高等教育有着导向作用。“怎样培养人”、“怎样培养出社会需要的人”一直是高等教育的核心性课题[1，2]。爱因斯坦认为“学校的目标应该是培养有独立行动和独立思考的个人，不过他们要把社会服务看作自己人生的最高目的。一个由没有个人独创性和个人志愿的规格统一的个人所组成的社会，是一个没有发展可能的不幸的社会”。因此，高等教育对创新型应用人才的培养，日益成为社会各界的共识。随着对创新型应用人才培养模式的不断探索，实验教学也越来越受到关注和重视。材料化学专业实验[3，4]是在学生系统地学完无机、有机、物化、仪器分析等课程基础上，经过设计性实验课程锻炼以后开设的一门科研实践课程，给学生提供一个开展科学研究入门的基本训练，包括文献查阅、实验设计、实验操作、仪器使用、数据处理和论文撰写等环节，对学生从本科阶段的学习到研究生阶段的科研的过渡具有重要影响。作为一门专业实验，与基础实验有质的区别。基础实验的学习目的主要是培养学生的基本实验技能，有标准化的实验过程与实验结果。而专业实验除了要让学生练习基本实验操作外，更重要的是要通过本课程的学习，培养学生具备开展材料化学方向科学研究的基本科研素养，为以后的研究生阶段的科研打下基础。那么我们的实验教学就不是简单的注满一桶水，而更重要的是点燃一把火。一桶水浇下去，还是一桶水，不会有什么主动的反应。一把火点起来却能够越烧越旺，放射出绚烂夺目的火光。教师所要做的事情，就是要像点燃一把火那样，发挥学生的主观能动性，让他们去发现、去创造。因此，根据材料化学实验的课程特点及专业特色，积极探索目前教学中存在的问题，在教学内容、教学形式和课程考查等方面深化改革，直接从教师科研课题中抽取适合学生做的实验内容，重点培养学生的科研素养与团队精神，使学生知识、能力、素质全面协调发展[5，6]。实践表明，这种基于科研课题的实验内容更能激起学生实验的兴趣，更有力于学生自学能力、实践能力和创新能力的培养，同时培养了学生的责任感和团队分工合作意识,为以后科研工作打下基础。

1教学内容的改革

材料化学实验是研究材料组成、合成方法、制备工艺和材料性能测试方法的实践教学课程。目前洛阳师范学院的材料化学实验课程基本都涉及了，内容全面。但各个实验都是独立的，实验时间短，内容简单，缺乏系统性。实验内容也都比较老，与现代材料的科学前沿有很大距离。专业实验与学生之前上的基础实验差别不大，学生积极性不高。这就要求对实验内容进行大的调整和改革,构建更为合理地教学体系。于是，在长期研讨和协商的基础上，本着科研与教学互动的理念，将教师的科研课题融入到材料化学的实验教学中。解决了原实验教学项目单一和重复的问题。新增的基于教师科研项目的创新实践训练课程，不但激发了学生浓厚的科研兴趣，而且使学生能够参与教师科研，对学生创新能力的培养非常有益。科研项目实验中需要很多大型仪器进行材料表征，像X-射线粉末衍射仪、孔隙度分析和比表面仪、热分析仪、红外和紫外可见分光光度等仪器等。请了专业的教师对学生进行培训，使学生了解了大量仪器的基本工作原理和应用范围，能够熟练地使用仪器对材料进行所需要的表征，培养学生独立从事科学研究的能力。新的实验项目更具有设计性和综合性，包括了材料的制备、表征、分析和性能测试。更注重材料分析方法的统一性和连贯性。一个实验包含了多个小实验，各个小实验间有很强的逻辑性和互验性，下一个实验需要前一个实验结果进行佐证，这样这些小实验就有机地整合为一个综合性的材料制备分析实验。新材料化学实验、涉及的技术面广，实验的综合性、探索性和连续性强。既结合了材料相关的基础理论知识，包括了材料的基本合成、表征，又有材料的科学前沿。完美地实现了由单一验证性实验向设计性、综合性和应用性实验的转型。实践表明，基于教师科研课题的材料化学教学新模式，不仅很好地训练了学生基本教学技能，同时也促使学生主动去思考问题，激发学生学习专业基础知识的兴趣和科研探索的热情。全面提升了学生的综合科研素养，为优秀学生进一步深造读研究生打下坚实的基础。

2教学形式的调整

材料化学的实验的任务可以概括为完善知识结构、实验技术和方法，培养操作能力、创新能力，培养理论联系实际的科学素养。针对材料化学的实验任务，我们对教学形式做了以下两方面的调整。一方面重点培养和提高学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力。主要从三方面能力的培养入手。首先是自学能力，课前要求学生认真预习实验内容，提前做好实验准备，包括实验用试剂和仪器。不再像基础实验那样给学生备好实验用品。实验过程中学生遇到问题，要求自己查阅资料解决，尽量避免跟着教师做实验，离开教师就不转的现象。其次，注重学生动手能力的培养。简单的仪器设备教师不再手把手教使用方法，要求学生自己借助教材和仪器说明书，正确使用仪器。对实验中出现的现象和实验结果，要求学生自己根据所学理论进行初步分析判断。要求学生自己处理实验数据、绘制曲线、说明实验结果和撰写实验报告。最后是注重学生创新能力的培养，让学生利用所学知识，对教师科研课题相关实验自己设计。另一方面重点培养和提高学生的科研素养。实验教学不仅要培养实验技能，形成感性认识，提高动手能力，更重要的是要培养和提高科研素质。注重学生团队精神的培养。科研实验任务量大，担任无法独立完成，必须要多人分工合作。对学生进行分组，每组作为一个团队来共同完成实验。这就要求小组成员要有高度的凝聚力和团队精神，发挥集体的力量，促进小组成员惯性系融洽，培养团队协作能力，为将来真正的可养工作打下基础。

3课程考核方式的变化

教学和考试是任何课程中不可或缺的两个重要部分，抓好实验教学的考试关，即可以提高教学质量，又可以发现教学中存在的问题。以往主要依靠学生实验报告为材料化学实验教学成绩依据，这样容易照成学生重报告轻实验的弊端。因此，在材料化学实验的考核办法上也进行了改革，将以前单一的考核办法改为综合评定。平时成绩和考试成绩各占50%：平时成绩主要依据课前预习、实验操作水平、课堂提问和实验报告；实验成绩由教师选择一个综合实验，只给学生实验方案，不再讲解实验原理、方法、操作过程和注意事项，由学生按分组自主预习，查资料来完成实验。不单一的靠考核实验结果来定成绩，更注重学生实验过程中的操作、解决问题和团队合作情况，来综合打成绩，这样大大激发了学生的实验热情，培养了自主实验和团队合作的科研素养。据统计，学生近些年的毕业论文有70%以上来自老师的科研课题。通过将教师的科研课题融入到材料化学实验的教学中，不但解决了学生实验经费不充足的问题，而且极大地提高了学生实验的兴趣，圆满的完成实验教学任务。学生在科研实验的过程中培养了自学、创新、和实践能力，养成了良好的团队合作精神。另外有部分兴趣浓厚的学生将实验结果整理写成论文，发表在国内外相关期刊上，不但在学生中引起极好的反响，也为他们进一步的科研奠定了基础。总之，基于教师科研项目的新型材料化学教学模式，不但可以增加实验教学的先进性、实用性和多样性，而且培养了学生良好的科研素养和团队合作精神，对培养新世纪全面发展的综合性人才有不可估量的作用。

参考文献：

[1]李继利,赵军伟,付芳,等.应用技术型大学转型过程中功能材料课程教学改革初探[J].轻工科技,2015,(11):141-145.

[2]杨海燕.建立与科研课题结合的研究生实验技术教学新模式[J].西北医学教育,2007,15(3):443-444.

[3]葛金龙.材料化学专业教学实践[J].长江大学学报(自然科学版),2011,8(10):134-135.

[4]周静.材料物理、材料化学专业实验创新研究[J].实验科学与技术,2006,(3):48-50.

[5]张小强.教学型地方高校科研与科研工作互动实践研究[J].钦州学院学报,2007,22(5):85-89.

[6]禹筱元,罗颖,董先明.材料化学专业人才培养模式的改革与实践[J].高教论坛,2010,(1):23-25.

作者:许春莺 吉保明 刘献明 单位:洛阳师范学院化学化工学院