王 珊，路大勇，韓丹丹

(吉林化工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，吉林吉林132022)

新材料作為高新技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，其戰(zhàn)略地位極其重要，其中固體材料的合成、加工與設(shè)計是我國重點關(guān)注與優(yōu)先發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。隨著全球家電、電腦、電動工具和玩具等加速向我國轉(zhuǎn)移，新材料正逐漸在我國成為全球最大的潛在市場和拉動需求增長的主要動力。其中，無機固體功能材料是該領(lǐng)域中非常重要的和亟需發(fā)展的一部分。小到手機芯片的制備大到航空航天零件的加工，從數(shù)據(jù)存儲、信號計算與處理、光電能量轉(zhuǎn)換、超級電容、到防火耐高溫涂層等等，無機固體功能材料的日趨發(fā)展為我們的生活帶來了日新月異的變化。我校材料科學(xué)與工程專業(yè)于2011年成立并開始招生，無機固體功能材料方向是該學(xué)科專業(yè)的辦學(xué)特色之一。在本科生教學(xué)與培養(yǎng)方面，本專業(yè)力求培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，學(xué)習(xí)并掌握系統(tǒng)的材料科學(xué)與工程專業(yè)基礎(chǔ)理論及工程技術(shù)基礎(chǔ)知識、具有較強的綜合素質(zhì)以及熟練的實驗技能，為地方經(jīng)濟建設(shè)、產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新和社會發(fā)展培養(yǎng)特色人才，使之服務(wù)于國家無機非金屬材料和金屬材料產(chǎn)業(yè)，在材料設(shè)計、材料開發(fā)、材料研究等方面具有熟練的應(yīng)用能力和勇敢的創(chuàng)新精神，能夠在無機固體功能材料和金屬表面處理領(lǐng)域從事材料生產(chǎn)、加工、銷售和管理等工作的高級復(fù)合型應(yīng)用型人才［1］。

新專業(yè)建設(shè)需要在不斷地摸索中逐漸取得進步。為滿足并加強材料科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)建設(shè)，我們針對無機固體功能材料實驗室的規(guī)劃與建設(shè)進行思考并付諸實踐，主要包括以下方面:

一、無機固體功能材料實驗室硬件基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃與建設(shè)

吉林化工學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)始建于理學(xué)院，2013年統(tǒng)編入新成立的材料科學(xué)與工程學(xué)院。作為一個新專業(yè)，需要從教學(xué)環(huán)境、教學(xué)設(shè)施、實驗場地等多方面籌備和建設(shè)。實驗室的硬件建設(shè)很重要，沒有恰當(dāng)先進的實驗設(shè)備，就無法保證高質(zhì)量的實驗教學(xué)課程，無法讓學(xué)生更好地接觸材料科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的前沿課題。無機固體功能材料，同樣離不開材料的四個基本要素:制備與加工、組成與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、使用性能。為此，我們規(guī)劃與建設(shè)的無機固體功能材料實驗室，涵蓋了材料合成實驗室、材料加工實驗室、測試分析實驗室、金相實驗室、XRD測試與結(jié)構(gòu)計算實驗室。為無機固體功能材料實驗室提供實驗場地，科研儀器和教學(xué)研究素材等。依托我校材料科學(xué)與工程研究中心，建立起包含有球磨機、水熱反應(yīng)設(shè)備、旋涂機磁控濺射儀等設(shè)備，可開展高溫固相及水熱等液相合成方法用于材料合成的材料合成實驗室;包含有液壓機、拋光儀、馬弗爐等設(shè)備的材料加工實驗室;依托材料中心的X射線衍射測試分析儀、掃描電子顯微鏡及原子力顯微鏡、紅外測試光譜儀、介電阻抗分析儀等大型實驗設(shè)備以及依托學(xué)校本專業(yè)購置的固體比表面積分析儀、電化學(xué)工作站等實驗測試設(shè)備，建立起能針對無機固體功能材料進行結(jié)構(gòu)、組織成分分析以及材料性能測試的材料測試分析實驗室;此外我們依托學(xué)校購置了數(shù)臺計算機，并配有MS Modeling晶體結(jié)構(gòu)計算模擬軟件，聯(lián)合XRD實驗設(shè)備，建立了XRD測試與結(jié)構(gòu)計算實驗室。在此基礎(chǔ)之上，我們按實驗室的建設(shè)，設(shè)計并規(guī)劃購置實驗室通風(fēng)櫥及實驗臺等基礎(chǔ)設(shè)施，目前也已順利投標(biāo)，在年底即將投入使用。另一方面，師資隊伍的建設(shè)也是實驗室建設(shè)的關(guān)鍵。師資隊伍是實驗室建設(shè)的靈魂［2］。我院領(lǐng)導(dǎo)高瞻遠矚，于2013年成功引入兩位無機固體功能材料方向青年教師，協(xié)助并組織材料科學(xué)與工程專業(yè)無機固體功能材料專業(yè)方向的建設(shè)。沒有好的師資，沒有好的實驗項目，創(chuàng)造不出好的實驗條件，帶不好實驗課程。所以必需有一支踏實進取、有實力的年輕有力的師資隊伍。以材料學(xué)院院長為學(xué)科帶頭人的師資力量正逐漸擴大。因此，為完善實驗室的基礎(chǔ)硬件建設(shè)不僅需要引進先進的科學(xué)儀器設(shè)備為學(xué)生們開闊視野、培養(yǎng)專業(yè)技能，同時也需要加強師資隊伍建設(shè)，引進和發(fā)展高水平人才教學(xué)和科研骨干，更好地開拓本實驗室的學(xué)科特色和功能。

二、完善實驗教學(xué)內(nèi)容

材料科學(xué)與工程專業(yè)以無機固體功能材料方向為專業(yè)培養(yǎng)特色。在實驗教學(xué)內(nèi)容上，根據(jù)材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)要求，針對材料科學(xué)與工程專業(yè)不同年級學(xué)生的理論基礎(chǔ)水平，設(shè)計開展多層次、多角度的實驗課程，包括材料無機化學(xué)實驗、材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗、材料化學(xué)實驗及材料科學(xué)專業(yè)實驗等實驗教學(xué)內(nèi)容。為實現(xiàn)材料科學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)特色，在基礎(chǔ)實驗材料無機化學(xué)實驗中為學(xué)生安排基礎(chǔ)玻璃工操作、高精密天平的使用、多種化學(xué)藥品溶液的配制等基本功操作訓(xùn)練的實驗內(nèi)容，同時設(shè)計和帶領(lǐng)學(xué)生練習(xí)五水合硫酸銅晶體的制備、粗食鹽的提純等實驗，不僅使學(xué)生將高中以及大學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容與實踐很好地結(jié)合起來，同時也為后續(xù)實驗課程打下良好實驗操作基礎(chǔ)。在材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗與材料化學(xué)專業(yè)實驗中，注重專業(yè)培養(yǎng)特色，為學(xué)生設(shè)計并開展具有專業(yè)特色的水熱法、共沉淀法等基礎(chǔ)固體材料合成方法，合成包括具有鈣鈦礦型、尖晶石型等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的無機固體功能材料;在稀土摻雜母體鈦酸鋇介電陶瓷材料的合成與表征綜合實驗中，借助吉林化工學(xué)院材料研究中心實驗室的實驗平臺，實驗進展順利，鍛煉了學(xué)生系統(tǒng)的科研工作思想、動手能力及分析解決問題的能力，得到了良好的效果。在材料科學(xué)與工程專業(yè)實驗中，我們設(shè)計安排了“傳統(tǒng)高溫固相合成方法合成無機固體功能材料及表征”的開放性實驗，在學(xué)生查閱文獻及相關(guān)參考資料的基礎(chǔ)上，自主進行實驗設(shè)計及操作，鍛煉學(xué)生的自主動腦及動手能力。實驗內(nèi)容的設(shè)計包括實驗室硬件設(shè)備及學(xué)生培養(yǎng)需要等多方面的考量。目前實驗內(nèi)容已基本成型并順利開展，為適應(yīng)學(xué)科發(fā)展及學(xué)生培養(yǎng)方向，實驗內(nèi)容還將進一步完善。

三、完善教學(xué)手段，設(shè)計考核方式

學(xué)校在教育思想定位中能否堅持以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以能力為根本，是提高教學(xué)質(zhì)量的前提，是檢驗教學(xué)成果的標(biāo)準(zhǔn)，是學(xué)校發(fā)展成敗的關(guān)鍵［3］。在實驗教學(xué)中，同樣要本著以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的原則。積極發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，做好課前準(zhǔn)備及課堂講授工作［4］。在實驗課備課中，首先要熟悉實驗講義，做到“我與他相識，我請他跳舞，他在我心中”的三個境界，講實驗講義與所講專業(yè)理論課融會貫通，明確實驗?zāi)康?其次要做好實驗準(zhǔn)備工作，即做好預(yù)實驗。在學(xué)生進入實驗室開展實驗前，教師必需做好預(yù)實驗工作，細化實驗步驟，積極發(fā)現(xiàn)并解決實驗過程中可能出現(xiàn)的問題，做好實驗記錄。在講授實驗課程時，做好課程導(dǎo)入，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)動手興趣。在實驗課進行過程中，注意發(fā)現(xiàn)總結(jié)學(xué)生實驗操作過程中存在的問題，及時指導(dǎo)學(xué)生改正。

在教與學(xué)的關(guān)系中，教師的教為外因，學(xué)生的學(xué)為內(nèi)因［5］。實驗前規(guī)定學(xué)生做好實驗預(yù)習(xí)工作，并寫好預(yù)實驗報告。在預(yù)習(xí)的過程中，讓學(xué)生自己提出問題，“學(xué)起于思，思源于凝”，學(xué)生自主提出的問題往往會帶來更好的學(xué)習(xí)效果。在實驗過程中，隨著實驗的進行，教師要及時提出適時地發(fā)現(xiàn)問題并提出問題，同時學(xué)生遇到問題時，要讓學(xué)生積極自主解決問題。努力培養(yǎng)學(xué)生從“要我學(xué)”向“我要學(xué)”的過程積極轉(zhuǎn)變［6］。

實驗課程的考核分為三個部分。第一部分為學(xué)生實驗預(yù)習(xí)的效果，占總成績的10%，第二部分為學(xué)生實驗操作成績，占總成績的20%，第三部分為對實驗的總體理解學(xué)習(xí)成果，以課堂提問及實驗報告的形式進行考核，占總成績的70%。部分實驗課程安排開放型實驗，運用已學(xué)的實驗及理論知識制定具體要求，由學(xué)生自行選題，在規(guī)定時間內(nèi)進行實驗方案設(shè)計并實施［7］。最后以論文形式結(jié)課。綜合評定學(xué)生成績。調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題能力及創(chuàng)新能力。

四、結(jié) 語

材料科學(xué)與工程學(xué)院剛剛成立兩年，作為一個新專業(yè)，無機固體功能材料實驗室的建設(shè)還有很多需要進一步發(fā)展和完善的地方。我們將秉承以培養(yǎng)專業(yè)特色人才為原則，加快加強實驗室建設(shè)，在實驗室硬件、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容上不斷摸索進步。隨著材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗室的建設(shè)工作逐步完善，材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生能夠得到與專業(yè)相關(guān)的動手能力的培養(yǎng)，使學(xué)生將專業(yè)理論知識與實踐內(nèi)容有機的結(jié)合，形成對自身所學(xué)專業(yè)更為直觀、更為形象、更為深刻的認(rèn)識。既能培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，又能訓(xùn)練學(xué)生在實踐中動腦思考的能力，讓本專業(yè)學(xué)生得到全方位的訓(xùn)練、擁有更為全面的材料科學(xué)與技術(shù)的技能。在他們走出校門進入、社會之時，擁有更強的競爭力，成為有用的的高水平高素質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)的開發(fā)和建設(shè)人才。

［1］ 曲明洋，路大勇，王珊，等．金屬表面特色專業(yè)方向建設(shè)的探討與思考［J］．吉林化工學(xué)院學(xué)報，2014(31):53-55．

［2］ 齊昕，徐宏．加強高校實踐教學(xué)建設(shè)的探索［J］．科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2007(17):234-235．

［3］ 陳遠志．《無機材料化學(xué)》課程教學(xué)的探討和實踐［J］．高等工程教育研究，2009(11):42．

［4］ 張亮亮，趙書林．淺談如何提高無機固體材料化學(xué)教學(xué)質(zhì)量［J］．廣州化工，2014(42):214-216．

［5］ 洪林．國外應(yīng)用型大學(xué)實踐教學(xué)體系與基地建設(shè)［J］．實驗室研究與探索，2006(12):1587-1588．

［6］ 張忠福．建立以能力培養(yǎng)為中心的實踐教學(xué)體系［J］．實驗技術(shù)與管理，2011(28):11-14．

［7］ 周立亞，龔福忠，蘭宇衛(wèi)，等．《無機固體材料化學(xué)》實驗改革的思考［J］．實驗科學(xué)與技術(shù)，2012(10):86-88．