文桂林，陳永紅，鮑 霞

（淮南師范學院 化學與化工系，安徽 淮南232001）

從材料化學課程看科研、生產(chǎn)與教學的關(guān)系

文桂林，陳永紅，鮑 霞

（淮南師范學院 化學與化工系，安徽 淮南232001）

材料化學是系統(tǒng)研究材料的制備、組成、結(jié)構(gòu)和性能的科學，是化學類專業(yè)的重要課程，其兼具了理論和實際應用的特點。隨著科技的發(fā)展和高校招生規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的課堂教學存在大量的問題。深入分析材料化學課程的特點，并結(jié)合教學經(jīng)驗，理清科研、生產(chǎn)和教學的關(guān)系，找出應對措施，提高材料化學課程的教學質(zhì)量，對新材料的研發(fā)和傳統(tǒng)材料的生產(chǎn)具有積極作用。

材料化學；教學；科研；生產(chǎn)

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

材料化學課程既新穎同時又具有傳統(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)的界線越來越模糊。當前，材料化學課程的主講內(nèi)容一般包括對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；無機非金屬材料；高分子材料；納米材料和新型功能材料等［1］。面對如此復雜多樣的課程內(nèi)容，傳統(tǒng)的教學方法以課堂傳授知識為主要目的，往往采取填鴨式教學方法，利用黑板板書、教師講解的教學手段進行授課，并輔以理論考試的評價方式，結(jié)果是教學效果不甚理想［5］。這種教學方法忽略了材料化學的課程特色：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)域的最新進展。材料化學課程的這種前瞻性以及實際應用性，決定了教學方法的多樣性；同時，正確的課程教學也應該為科研和生產(chǎn)提供技術(shù)儲備和高素質(zhì)的人才。為了促進材料化學的教學工作，結(jié)合自身的教學經(jīng)驗以及淮南師范學院的情況，在這里談一些自己在教學和科研工作中所積累的體會和認識，以圖理清材料化學課程中的產(chǎn)學研三者的關(guān)系。

1 材料化學課程內(nèi)容的設(shè)置

在本世紀初，我國單獨設(shè)置材料化學專業(yè)的高等院校僅有二十幾所，其來源大致分為三個方面：部分由無機化學或高分子材料專業(yè)演變而來；部分是由非金屬材料專業(yè)演變而來；還有一部分是由電子、金屬材料、物理、硅酸鹽、化學等各專業(yè)中多個研究方向混合發(fā)展而來［6］。近年來，材料化學專業(yè)得到了迅速的發(fā)展，各高校和研究所相繼開設(shè)材料化學專業(yè)，目前國內(nèi)已有90余所高校建立了材料化學專業(yè)，還有許多高校正在積極準備申辦［7］。相應地，師資類研究生也受到各高校和研究所的熱捧。大量高校開設(shè)材料化學課程，有一定共性：偏重于化學課程的基礎(chǔ)性，如在基礎(chǔ)部分著重于闡述化學鍵與分子結(jié)構(gòu)→晶體化學→相圖理論；在新材料部分的教學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，如：四川大學偏重于高分子材料方面；中南大學突出金屬材料；浙江大學偏于無機非金屬材料方面等等。

總體來說，材料化學課程的理論教學內(nèi)容包含如下一些方面［1，8］：（1）基本理論知識，如固體化學與價鍵理論，晶體學理論與晶體缺陷，相圖與相變理論，X射線衍射學等；（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)特點和性能，納米科技及納米材料應用進展等；（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，無機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、復合材料、醫(yī)用高分子材料、導電高分子材料、高吸水性高分子材料，納米材料，以及新型功能材料：光學功能材料，半導體材料、超導材料、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，在教學用時上，也有不同的對策，如有些高校精簡為36學時，有些高校為72學時，而淮南師范學院教學規(guī)劃為54課時，并側(cè)重于“玻璃陶瓷”和“水泥混凝土”兩個方向課程模塊［9］。

針對材料化學課程具有實驗課程的特色，合理開設(shè)相關(guān)實驗課程有利于理論與實踐的結(jié)合。根據(jù)課程特點，可以開設(shè)兩大體系的實驗課程：材料制備與合成實驗和材料結(jié)構(gòu)與性能實驗。如臺州學院，其材料制備與合成實驗包括無機非金屬材料、高分子材料、復合材料三大材料；材料結(jié)構(gòu)與性能表征實驗對無機非金屬材料主要涉及到物相結(jié)構(gòu)的測定、光催化性能、致密度、粒度與比表面積、電阻－溫度特性、導熱性能、熱膨脹性能等；對高分子材料及其聚合物基的復合材料主要有拉伸性能、硬度、抗沖擊強度測試等力學性能測試與電阻與介電常數(shù)等電學性能測試［10］?；茨蠋煼秾W院也開設(shè)了極具材料化學課程特色的實驗教學，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”、“粉體粒度分布的測定”、“塊體材料體積密度、氣孔率、吸水率的測定”、“粉體比表面積的測定”、“材料折射率的測定”、“粉體真密度的測定”、“NanoTiO2修飾電極的制備”、“粉體造粒、干壓成型工藝”、“材料表面硬度的測定”、“粉體流延成型工藝”、“熱膨脹系數(shù)測定”等，這些實驗課程，也大致從屬于材料的制備和表征兩個方面。

2 材料化學課程教學與科研的關(guān)系

材料化學專業(yè)是一個全新的專業(yè)，作為主干課程的材料化學也應該是一門新課程?？紤]到高等教育的全球性和前瞻性，有必要在課程教學中穿插一定程度的雙語教學，才更能適應社會發(fā)展的需要［11］。雙語教學集中于科技領(lǐng)域，也有利于學生較早接觸國外的先進學術(shù)思想，培養(yǎng)一定的科研精神，了解學術(shù)動態(tài)。如（一）有意識地向?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)字的詞匯前綴表達方法 metha－、etha－、propa－、buta－，烷烴、烯烴、炔烴等詞后綴的表達方式－ane、－ene、－yne。由于專業(yè)詞匯的詞根重復頻率較高，通過構(gòu)詞法的學習，學生能在較短時間內(nèi)掌握基本的專業(yè)詞匯。（二）材料的身影在實際生活中無處不在，英語也如影隨形，如課本中對英語詞匯的借鑒：滌綸、特氟隆、派瑞克斯玻璃等，實際產(chǎn)品說明書對英語的部分依賴：PE、PP等，通過教學提高學生的觀察能力和英語實用能力，為今后的科研工作儲備必要的英語基礎(chǔ)。（三）到了教學中后期，學生已經(jīng)積累了一定量的專業(yè)英語詞匯，針對材料化學課程的特點，指導學生閱讀一些初步的專業(yè)文獻，如美國化學會的Chemistryof Material、NanoLetters，英國皇家化學會的Journalof MaterialChemistry、ChemicalCommunications等，用英語表述專業(yè)知識、解析專業(yè)詞匯，只在重點和難點的教學時輔以中文解釋。從而讓學生較早地認識文獻工作的重要，掌握閱讀技巧，同時，對文獻的把握也能激發(fā)學生對材料化學課程的興趣，讓學生的興趣集中于書本而又超出書本。針對材料化學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。課程不僅要求對這些材料有定性的認識，同時也要有一定程度的了解，如，在超分子化學模塊中，包含了分子識別、超分子自組裝、晶體工程和拓撲學等；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模塊，對這兩個方面的基礎(chǔ)知識和科研進展有一定的理解，可以在教學中適度展開，闡述理論意義、領(lǐng)域動態(tài)和科研熱點。同時，也可具體到該領(lǐng)域的國內(nèi)外各高校和研究所，以至于各實驗室，讓學生了解新材料的動向和知名課題組?？紤]到授課對象是大三下學期的學生，有些學生則要繼續(xù)深造，對各個領(lǐng)域的詳解有利于較早培養(yǎng)他們的興趣，不再只是跟風考研而不明白報考志愿的意義。另一方面，針對材料化學課程的廣泛性，配備教師時可以不拘泥于一人，而是組成教師團隊，特別是在講解各類材料時，利用各位教師的學有所長，有針對性的講解更有效果。

開設(shè)材料化學課程的實驗教學時，也應該考慮到未來科研的發(fā)展，以及學生繼續(xù)深造的需要。有針對性的開設(shè)具有啟發(fā)性的實驗，同時利用先進儀器開設(shè)材料表征方面的儀器分析實驗。以淮南師范學院為例，上面列舉的一些教學實驗中，大多數(shù)是對科研工作有啟蒙意義的實驗。在大型儀器方面，學院已有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、比表面測定儀及熱分析儀等在正常運行并能接受測試工作，目前已經(jīng)訂購高分辨率的冷場發(fā)射電子顯微鏡，對于材料工作者來說，這些儀器已經(jīng)能夠基本滿足科研工作的需要，讓學生接觸這些儀器，也就等同于提前進入實驗室工作，對科研工作有了切身體會和實際選擇，同時也對課程的理論知識有了現(xiàn)實認識。另一方面，積極支持學有余力的學生在教師的科研工作中從事一定的獨立工作，真正擔負一定的任務，完成一些科研工作的分解步驟，有條件的可以指導學生積極申報和承擔科研項目。如淮南師范學院設(shè)立了“支持百名優(yōu)秀學生課外科技實踐創(chuàng)新活動基金”項目，并從資金上進行了積極的扶助和支持。

3 材料化學課程教學與生產(chǎn)的關(guān)系

材料化學課程不僅涉及到大量的新型材料，而且對傳統(tǒng)材料進行了羅列和分析，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)系國計民生的重要材料。課堂教學上對這部分知識的認識往往晦澀難懂、脫離實際，如果教學能和實際生產(chǎn)相結(jié)合，課前指導學生進行社會調(diào)查，到相關(guān)企業(yè)參加生產(chǎn)實習、了解工藝流程，對照理論教學，應該能起到事半功倍的作用。同時，學?？梢越嵱栔行模蛘呃蒙鐣Y源，由企業(yè)來投資興建實驗室，提供實驗儀器和設(shè)備，模擬企業(yè)的生產(chǎn)條件和工作壞境，訓練學生的動手能力和社會適應能力。如，淮南師范學院在2009年6月召開了第五次教學工作會議，針對應用型本科學校的辦學定位，明確提出了“寬口徑、實基礎(chǔ)、強技能、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，學校積極轉(zhuǎn)變辦學思路，不再局限于圍墻里面辦學，開展了大量的實際工作，一方面，積極聯(lián)系學生進行社會實習，讓學生真正成為企業(yè)一員，練就熟練技能；另一方面，花巨資建立實訓中心，讓學生不出門就能了解企業(yè)；同時，利用實驗室條件開展簡單的工業(yè)試驗，如燒制陶瓷制品、進行塑料制品的加工等。因此，學生在畢業(yè)之前，基本都能熟悉1－2個行業(yè)生產(chǎn)的實際操作，做到理論聯(lián)系實際，考慮到有些學生畢業(yè)后要進入企業(yè)參加工作，這樣可以保證學生在就業(yè)方面具有較強的競爭力。

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

總之，在目前素質(zhì)教育越來越受到重視的情況下，在國家提出新建本科院校建立應用型本科學校的指導下，針對材料化學課程的特點，材料化學要積極適應社會的發(fā)展，打破單一地課堂教－學的桎梏，開展實踐教學，與科研結(jié)合，聯(lián)系實際生產(chǎn)，走產(chǎn)學研相結(jié)合的道路，為學生畢業(yè)后從事新材料的研發(fā)工作奠定理論基礎(chǔ)，同時，為社會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［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［2］朱光明.材料化學課程的內(nèi)容設(shè)置及其與材料科學的關(guān)系［J］.大學化學，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》課程教學的探討與實踐［J］.廣州化工，2009，（8）：228－230.

［5］胡長員，李文魁，多樹旺，婁謹，沈友良.材料化學教學內(nèi)容和課程體系改革［J］.江西化工，2009，（1）：82－83.

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

［7］曹 楓，潘國祥，唐培松，等.材料化學專業(yè)課程建設(shè)與改革思考［J］.湖州職業(yè)技術(shù)學院學報，2010，（1）：29－32.

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

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

［10］陳桂華，閆瑞強.材料化學專業(yè)實驗教學研究［J］.洛陽師范學院學報，2009，（2）：150－151.

［11］宋 娟.納米材料化學的雙語課程教學與實踐［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。

安徽省教育廳自然科學基金項目（KJ2010B202），淮南師范學院科研啟動資助資金

2010－07－11