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材料化学范文1
在无机化学实验教学考核的过程中，仅凭实验报告成绩和期末考试成绩，不能准确地衡量学生的实际实验能力。为了科学地评估学生的实验能力，需要优化传统的实验课程考核体系，建立全面的无机化学实验综合考核办法。将学生的课程成绩分为实验过程成绩、实验报告成绩、实验理论考试成绩，单项成绩不合格，则总成绩不合格。这种考核方式促使学生认真地对待每个实验环节，有效地提高了学生的综合实验素养。实验过程成绩是教师在指导学生实验过程中，根据学生实际操作情况给出的评价;实验报告成绩主要是根据学生的预习实验报告和实验报告书写、数据处理及分析等来评判;在实验理论考试中，除了常见考题外，还结合材料化学专业特点，增加了实验方案设计等考核内容，突出了综合实验能力和创新能力的考核，促进学生实验能力的全面发展。
2创建适合材料化学专业发展需求的无机化学实验教学模式
进入21世纪以来，材料科学发展愈加迅速，新材料、新技术、新产品不断问世，与此相适应，对材料化学人才培养也提出了新的要求。材料化学专业无机化学实验授课模式必需紧跟时展步伐，及时调整课程结构与内容，引入学科发展的最新成果，介绍学科内容中的多种学术观点及学术背景和发展动态，开阔学生学术视野，提高学生的学习兴趣。教无定法，教要得法。要使课程教学生动活泼，教师必须不断更新教学内容，创新教学方法与手段，增强课程教学的趣味性，促使学生积极参与，在实验中勤于动手、动脑，实现教师教学方式和学生学习方法的转变。
2.1采用多媒体辅助教学和建设实验教学网络平台
多媒体教学是利用多媒体软件对文本、声音、图像、图形、动画等信息进行处理，教师配合多媒体放映进行讲解，将教学内容用特技方法显现出来，能充分创造一个有声有色、图文并茂、生动直观的教学环境，从视觉、听觉等多方面给学生留下深刻印象。无机化学实验教学可以采用多媒体(视频)教学，它不仅教学信息量大，而且可以非常直观地演示实验操作和过程。随着现代科学技术的发展，有些实验可以采用多媒体技术进行辅助教学，如基本操作单元、仪器的使用等。这些实验项目信息量大，操作细节多，仅靠教师在课堂教学有限的时间内进行演示和讲解往往是不够的，而且总有学生没有注意到一些具体操作细节，因此，可以将这些实验演示制成多媒体课件或视频资料，放在课程网络平台上，学生可以不受时间、空间的限制，反复观看，自主地开展预习、复习。这样不仅增强了课堂教学的可视性，而且增加了教师演示的可再现性，延长了学生的学习时间，从而有益于提高学生操作的规范性，使实验教学得到延伸。
2.2将生产生活实例和教师科研项目引入实验教学课堂
不同专业对无机化学实验教学的要求是不一样的。我院材料化学专业的培养目标是培养具备材料化学相关的基本理论知识和基本技能的应用型高级专门人才。因此，学生必须掌握物质的结构与性质、性能的关系，这需要在教学中注意教学内容的层次性。在无机化学实验教学中，我们尽可能选择与专业相关的真实实验课题和实验样品，将生产生活实例引入实验课堂，营造实战氛围，做到知识性、实用性、趣味性的统一。同时，我们还选取了一些与生活息息相关的实验，如锂离子电池正极材料的制备、胶囊壳中铬含量测定等，这样的实验学生感兴趣，实验热情高，有助于学生综合能力的培养。为了进一步提高实验课堂教学质量，我们还在课堂教学中引入教师最新科研课题成果，使实验教学更加贴近科研实际，既丰富了实验教学内容，又增加了实验教学的先进性、新颖性，在加深学生对所学知识的理解和实验技能的熟悉时，还能培养他们的科研兴趣，提高理论联系实际的能力，对科研工作产生感性认识。
2.3实施开放性实验教学
在传统的无机化学实验教学中，学生往往处于被动地位，教师处于主动地位。从实验项目选择、实验方案选择、实验仪器与试剂选择，都由实验老师预先完成。在这种照方抓药的实验教学模式中，学生往往兴趣不高，应付了事。在优化实验教学内容结构的前提下，实行开放式实验教学模式，可以提高学生实验兴趣，强化教学效果。在学生自主的基础上，利用学生课余自由时间开放实验室，对于实验技能较差的同学，让他加强基本操作单元和基本技能的练习。在学生较好地掌握实验基本操作技能后，可以让学生自主选择一些设计型、综合型、应用型实验。在教师的指导下，学生独立设计实验方案，独立完成实验，并认真进行总结，以全面锻炼学生的实验能力和提高综合素质。
3结语
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论文摘要：将量子化学原理及方法引入材料科学、能源以及生物大分子体系研究领域中无疑将从更高的理论起点来认识微观尺度上的各种参数、性能和规律，这将对材料科学、能源以及生物大分子体系的发展有着重要的意义。
量子化学是将量子力学的原理应用到化学中而产生的一门学科，经过化学家们的努力，量子化学理论和计算方法在近几十年来取得了很大的发展，在定性和定量地阐明许多分子、原子和电子尺度级问题上已经受到足够的重视。目前，量子化学已被广泛应用于化学的各个分支以及生物、医药、材料、环境、能源、军事等领域，取得了丰富的理论成果，并对实际工作起到了很好的指导作用。本文仅对量子化学原理及方法在材料、能源和生物大分子体系研究领域做一简要介绍。
一、在材料科学中的应用
（一）在建筑材料方面的应用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年，计算量子化学开始广泛地应用于许多水泥熟料矿物和水化产物体系的研究中，解决了很多实际问题。
钙矾石相是许多水泥品种的主要水化产物相之一，它对水泥石的强度起着关键作用。程新等[1,2]在假设材料的力学强度决定于化学键强度的前提下，研究了几种钙矾石相力学强度的大小差异。计算发现，含Ca钙矾石、含Ba钙矾石和含Sr钙矾石的Al-O键级基本一致，而含Sr钙矾石、含Ba钙矾石中的Sr，Ba原子键级与Sr-O，Ba-O共价键级都分别大于含Ca钙矾石中的Ca原子键级和Ca-O共价键级，由此认为，含Sr、Ba硫铝酸盐的胶凝强度高于硫铝酸钙的胶凝强度[3]。
将量子化学理论与方法引入水泥化学领域，是一门前景广阔的研究课题，它将有助于人们直接将分子的微观结构与宏观性能联系起来，也为水泥材料的设计提供了一条新的途径[3]。
（二）在金属及合金材料方面的应用
过渡金属(Fe、Co、Ni)中氢杂质的超精细场和电子结构，通过量子化学计算表明，含有杂质石原子的磁矩要降低，这与实验结果非常一致。闵新民等[4]通过量子化学方法研究了镧系三氟化物。结果表明，在LnF3中Ln原子轨道参与成键的次序是：d＞f＞p＞s，其结合能计算值与实验值定性趋势一致。此方法还广泛用于金属氧化物固体的电子结构及光谱的计算[5]。再比如说，NbO2是一个在810℃具有相变的物质(由金红石型变成四方体心)，其高温相的NbO2的电子结构和光谱也是通过量子化学方法进行的计算和讨论，并通过计算指出它和低温NbO2及其等电子化合物VO2在性质方面存在的差异[6]。
量子化学方法因其精确度高，计算机时少而广泛应用于材料科学中，并取得了许多有意义的结果。随着量子化学方法的不断完善，同时由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学在材料科学中的应用范围将不断得到拓展，将为材料科学的发展提供一条非常有意义的途径[5]。
二、在能源研究中的应用
（一）在煤裂解的反应机理和动力学性质方面的应用
煤是重要的能源之一。近年来随着量子化学理论的发展和量子化学计算方法以及计算技术的进步，量子化学方法对于深入探索煤的结构和反应性之间的关系成为可能。
量子化学计算在研究煤的模型分子裂解反应机理和预测反应方向方面有许多成功的例子,如低级芳香烃作为碳/碳复合材料碳前驱体热解机理方面的研究已经取得了比较明确的研究结果。由化学知识对所研究的低级芳香烃设想可能的自由基裂解路径，由Guassian98程序中的半经验方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的从头计算方法和考虑了电子相关效应的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法对设计路径的热力学和动力学进行了计算。由理论计算方法所得到的主反应路径、热力学变量和表观活化能等结果与实验数据对比有较好的一致性，对煤热解的量子化学基础的研究有重要意义[7]。
（二）在锂离子电池研究中的应用
锂离子二次电池因为具有电容量大、工作电压高、循环寿命长、安全可靠、无记忆效应、重量轻等优点，被人们称之为“最有前途的化学电源”，被广泛应用于便携式电器等小型设备，并已开始向电动汽车、军用潜水艇、飞机、航空等领域发展。
锂离子电池又称摇椅型电池，电池的工作过程实际上是Li+离子在正负两电极之间来回嵌入和脱嵌的过程。因此，深入锂的嵌入-脱嵌机理对进一步改善锂离子电池的性能至关重要。Ago等[8]用半经验分子轨道法以C32H14作为模型碳结构研究了锂原子在碳层间的插入反应。认为锂最有可能掺杂在碳环中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子轨道法对掺锂的芳香族碳化合物的研究表明，随着锂含量的增加，锂的离子性减少，预示在较高的掺锂状态下有可能存在一种Li-C和具有共价性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子轨道计算法，对低结晶度的炭素材料的掺锂反应进行了研究，研究表明，锂优先插入到石墨层间反应，然后掺杂在石墨层中不同部位里[11]。
随着人们对材料晶体结构的进一步认识和计算机水平的更高发展，相信量子化学原理在锂离子电池中的应用领域会更广泛、更深入、更具指导性。
三、在生物大分子体系研究中的应用
生物大分子体系的量子化学计算一直是一个具有挑战性的研究领域，尤其是生物大分子体系的理论研究具有重要意义。由于量子化学可以在分子、电子水平上对体系进行精细的理论研究，是其它理论研究方法所难以替代的。因此要深入理解有关酶的催化作用、基因的复制与突变、药物与受体之间的识别与结合过程及作用方式等，都很有必要运用量子化学的方法对这些生物大分子体系进行研究。毫无疑问，这种研究可以帮助人们有目的地调控酶的催化作用,甚至可以有目的地修饰酶的结构、设计并合成人工酶；可以揭示遗传与变异的奥秘,进而调控基因的复制与突变，使之造福于人类；可以根据药物与受体的结合过程和作用特点设计高效低毒的新药等等，可见运用量子化学的手段来研究生命现象是十分有意义的。
综上所述，我们可以看出在材料、能源以及生物大分子体系研究中，量子化学发挥了重要的作用。在近十几年来，由于电子计算机的飞速发展和普及，量子化学计算变得更加迅速和方便。可以预言，在不久的将来，量子化学将在更广泛的领域发挥更加重要的作用。
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[5]程新,陈亚明.山东建材学院学报,1994,8(2):1
[6]闵新民.化学学报,1992,50(5):449
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[9]AgoH,KatoM,YaharaAK.etal.JournaloftheElectrochemicalSociety,1999,146(4):1262
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一、优化材料化学专业课程体系的必要性
1．高等教育改革的需要。目前，优化课程体系，改革教学内容，构建合理的知识结构，注重理论联系实际，更新教学手段是高等教育改革的需求。优化课程体系不仅要使它所包含的专业基础课、专业课、实践课等形成相互联系的统一整体，而且要充分体现培养目标和培养规格。
2．现代科学技术发展的需要。近年来，随着材料化学专业教育课程论及教育理念的发展，我们根据材料科学发展规律，对材料化学专业课程体系进行了两次优化调整（分别为2008年下半年和2012年上半年）。我们优化的材料化学专业课程体系能够体现材料化学专业教育特色，完善材料化学专业课程体系，加强材料化学专业的学科方法论教育。
3．市场经济发展的需要。优化材料化学专业课程体系能够反映社会和市场经济对综合性专业人才的要求。优化的材料化学专业课程体系应该充分体现以就业为导向的思想。我们倡导与专业相关的知名企业家走进课堂开展必修课教学，实现在校内与企业的对接，强化学生的就业意识，提高学生的专业技能。
二、现行课程体系存在的问题及其成因
1．办学特色不明确。专业建设存在一些薄弱环节，如材料化学课程体系的基础课平台不够规范，课程设置不够科学，教学进程安排不够合理，等等。此外，由于材料化学专业办学时间短，存在专业学科定位不准，专业人才培养目标不够明确，课程体系不够科学等问题。近年来，为提高教学质量，适应社会对人才的需求，很多高校开展了人才培养和教学体系研究。因此，有必要对材料化学专业课程体系的建设进行思考。
2．课程设置理念滞后。在材料化学专业课程设置中，我们受传统的重视知识传授的狭义专业概念的限制，不够重视独立思考习惯、自学能力、动手能力和生存能力的培养。同时，在课程设置中存在社会需求、学生的就业取向、市场前景等的考虑程度不够周到等问题。合理的课程设置理念是让每一位学生不仅受到本专业的学术训练，而且受到广泛的通识教育，把学生培养成有专业知识、有爱心、有责任心和有雄心的智者。
3．实验教学条件欠缺。优化实践教学应该体现以下三个方面内容：一是毕业实习、毕业论文（设计）实行“分类指导，分流培养”。学生可根据个人从业需要，撰写高水平的实习报告，获取名副其实的学分。二是优化实践教学进程。各专业可根据专业特点和人才培养需要，科学、合理地确定毕业实习的时间和进程。三是增设创业实践环节。学生可通过创业训练、第二课堂与创新活动，获得创新、创业学分。而我们现行的材料化学专业的实践教学环节，因人力资源和物质资源等原因，欠缺根据学生需要安排实习和创新性实践内容。
4．师资队伍建设力度不够。师资队伍是优化课程体系的执行者，也是培养材料化学专业人才的主导者。先有优秀的教师，后有优秀的学生，再有品牌专业［2］。材料化学专业成立以来，我们加大力度引进了固体材料化学、无机功能材料、催化材料、分子生物学等领域的博士研究生数名，充实了本专业的教师队伍。目前我们正在通过各方努力引进高水平教师，加强材料化学专业的师资队伍建设。
三、课程体系的优化策略
课程体系是高校人才培养目标、课程指导思想、课程设置、课程结构及教学管理模式的综合体现，是学校办学特色、学科专业特色和人才培养特色的综合反映。课程体系是构建人才培养方案的核心内容，其是否科学合理，对培养高质量人才目标具有决定性的意义。我们通过选择、整合与调适课程体系等措施优化了材料化学专业课程体系。
1.调整教学计划，优化专业基础课内容。
（1）优化材料化学专业的无机化学课程内容材料化学专业课程体系是材料化学专业人才培养方案的核心，课程体系的科学性直接影响材料化学专业的人才培养质量。因此，随着材料化学专业办学条件的改善和教学理念的科学化，有必要优化材料化学专业课程体系。我们现行的材料化学专业课程体系中无机化学课程是大学一年级学生的必修课程。此门课程的指导思想直接影响学生在大学学习的思维模式和获取知识的习惯，这个阶段也是在大学一年级学生从中学学习模式转变成大学学习模式的关键时期。因此我们有意识地培养学生的独立思考意识和自学能力，为学生将来的学习工作打下良好的基础。无机化学课程内容包括理论部分和元素部分。我们认为无机化学理论部分内容是无机化学课程的核心部分，元素部分内容是辅助部分。目前无机化学课程详细介绍理论部分内容和元素部分内容。我们对材料化学专业的三届（2007、2008、2009级学生）90名同学进行问卷调查，结果80名同学不赞成全部介绍无机化学元素部分内容，而是希望在老师的指导下以自学方式完成无机化学元素部分内容的学习。对元素部分内容我们采取了抓典型元素性质的分析和讨论，引导学生掌握学习元素化学知识的方法；通过实例指导学生去认识一个元素、一族元素或一类元素；逐步了解结构—性能—功能之间的关系；初步掌握如何通过查阅参考书、手册汲取知识的模式。其余元素部分内容我们设置为自学内容。（2）优化材料化学专业的高等数学课程内容高等数学作为高等院校的基础学科，承担着培养学生数学能力，提高学生逻辑思维能力，为专业课程学习提供数学思想和数理方法论的任务。高等数学是化学、生物、物理、材料物理、材料化学专业的基础课程。目前一些普通高等院校的课程设置中有生物、化学、材料化学专业的“生化材”类高等数学教育教学。而随着材料化学学科与数学学科的交叉日益加深，定性定量分析发展迅速，材料结构分析、材料物理性能测试计算时需要更深的高等数学知识，所以我们把材料化学专业的“生化类”高等数学调整为“理工类”高等数学教学。同时我们在材料化学专业的高等数学课程内容中增加了线性代数的内容，以便达到材料结构测试和性能计算的知识要求。（3）材料结构分析方法课程的教学形式的优化测试方法在材料化学专业的发展起着非常重要的作用。随着科学技术的发展，人们对材料性能的要求日益广发和苛刻，对材料性能及其组分和微观结构的关系越来越感兴趣，因而不断出现新的研究方法。测试手段也越来越多样化，实验方法的数量随着科学技术的发展而急速增加。因此我们把材料结构分析方法课程的教学形式进行优化。具体做法是任课老师在课堂上介绍材料结构和性能测定仪器的原理，然后到实际仪器设备房间进行教学。学生在仪器管理人员的指导下，利用化学与环境科学学院和内蒙古功能材料物理与化学重点实验室的科学仪器设备完成本课程的学习内容。这样设置学生自己动手测定样品的结构和性能的课程，有助于提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。（4）以专业前沿知识讲座充实课程内容课程内容应当随着社会、企业、科技的发展及时充实新知识。材料化学专业教材的内容常常是数年，甚至数十年前的人类材料科学知识的概括。所以，任课老师要根据自身研究工作经历及时充实现代材料科学知识，优化课程内涵结构。材料化学专业老师可以采用以下三种方法：一是将现代材料科技成果恰当地融入到基础课教学中，用新的材料科技内容去改造、替代、充实陈旧的教学内容，并处理好知识的继承和发展的关系，使其有机地融合在一起；二是开设材料加工新技术课程内容或开展材料设计加工科技活动，激发学生的兴趣，提高他们的动手能力；三是开展能够反映本学科专业前沿知识、最新科技成就的专题讲座。
2.加强实践教学，优化课程类型。
根据“高等院校理工科教学指导委员会通讯”所提倡的高等院校材料化学专业规范讨论稿的要求，材料化学专业的实践课程有基础课实验、专业基础课实验、专业课实验、专业实习、毕业论文等内容［3］。多元化的实践教学是培养学生创新和动手能力的最有效手段，通过实验来研究物质及其变化规律，使学生获取基本的实验动手能力、综合分析问题的能力、解决问题的能力，一定的科学研究能力和创新能力［4］。在材料化学专业实验教学上，充分考虑实验内容的科学性和系统性，选择具有一定难度和较大覆盖面的交叉型综合实验作为实验教学的主要内容，着重培养学生的创新能力。全面开放所有实验室，给学生创造开展专业综合技能训练的场所，提高学生的专业素质。目前，在各级有关部门的支持下，按材料化学课程体系要求能完成基础课、专业基础课和专业课的实验教学任务。但是经济欠发达地区的高等院校的材料化学专业的实践教学课程出现了一些新情况。以往三四十人的实习队伍进入企业、经济实体完成实践教学任务。而今，大型企业自动化程度很高，实习生很难进入车间进行实地实践学习，微小企业又没有能力接收大量实习生，加上专业实习经费的缺乏等原因，材料化学专业的实践教学课程无法实现“大部队”形式的实习任务。所以，我们对材料化学专业实践教学课程进行了优化。我们设置了适合地区特点的、按学生兴趣分成由五—八人组成的“小组”进入不同的微小企业进行不同内容的实践的多元化实践教学模式。在不同的微小企业完成实践教学课程时我们注重学生自身管理和实践指导老师巡视管理相结合，保证实践教学过程中的实习效率和学生安全问题。改变材料化学专业现行毕业论文模式，允许学生做毕业论文时根据自身兴趣爱好和就业取向选择课题，可以在学院老师的指导下完成毕业论文课题，也可以在科研所、企业、经济实体完成毕业论文课题。
3.增设自学选修课程，优化课程结构。
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关键词：材料化学；建设；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）03-0096-03
材料化学是在学科的生长和发展的互相交叉、互相渗透中，由作为基础学科的化学更直接地介入到材料科学而形成的。材料化学是以材料为研究对象，主要研究材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的测量，并不是材料的化学性质。随着科学技术的迅猛发展，材料化学所面临的各种困难，需要通过不同学科之间的相互交叉与融合来解决。而学科的交叉和融合，就是在不断的改革中进行和完善起来的，材料化学的兴起就是一个典型的例子。新材料技术是国家重点发展的高新技术之一，且与重庆市的地方经济紧密相连。作为重要的专业基础课程，《材料化学》是材料类专业的一门专业主干课程，该课程力图融会不同学科，建立起各学科专业基础知识的共同点，汇集各学科专业语言的相同点，并使教学课程系统化、整体化，从而使学生尽快地接近并领悟材料科学的专业和前沿领域。本人结合在西南大学材料学院硕士《材料化学》课程中的教学经验及科研中的实践体会，首先对该课程存在的问题进行了阐述，然后在教学内容、方法和手段、培养要求以及实验教学等方面对该课程进行了探讨并提出了该课程教学对策。
一、《材料化学》课程中存在的问题
首先，材料化学是一门新兴学科，该学科发展时间较短，课程教学资料较少。不像传统的基础化学学科那样，经过长期的教学和科研积累已经产生一些经典而权威的教材和参考资料。近年来，尽管已出版了一些关于材料化学的教科书，但由于教材的侧重点不同，其教材内容大相径庭。在21世纪，随着国民经济的迅速发展以及材料科学和化学学科领域的不断进展，作为新兴学科的材料化学发展日新月异，各种新材料层出不穷，并在基本原理、制备技术、表征手段以及性能研究等方面取得了很大的进步，但针对《材料化学》课程的教材内容较老，更新较慢，以至于本学科的新技术、新成果的研究和进展不能及时充实到教材中。
其次，如何设置材料化学专业相关课程，并建立起相关课程之间内在、合理的联系，以及如何安排好材料学与基础化学学科的相关课程等方面，目前还有很多问题值得探索。另外，《材料化学》课程以化学的基本概念、原理及定律为出发点，阐述材料本身的结构、性质以及它们在外界条件下发生的变化现象，以揭示其变化规律，从而指导材料的科学研究与开发。迄今为止，国内开设材料化学学科的大学有几十所，其地域分布呈现工业布局特点，即东部多于西部，北方多于南方。目前，如何在较短的时间内，让学生了解并掌握材料化学以及相关领域的基础内容和专业语言，是我们研究的一个重要课题。另外，如何在有限的学习时间内，合理安排材料化学及其相关课程的学时比重，也有待于进一步研究。
二、根据学科特点，用心组织教学内容
材料化学融合了材料学和化学两大类学科，材料化学专业的基础课程主要涉及物理学、热力学、材料化学、冶金学、电化学等方面知识，特别是无机化学、物理化学，因此该学科涉及的内容极为广泛；同时，针对研究生的教学层次，在内容的深度、广度和新颖性上又有一定的要求。因此，教师在材料化学课程教学内容的组织上，必须根据本课程的学科特点，兼顾广度和深度，体现内容的新颖性，还要力求反映当代材料化学前沿理论、科技成果、应用前景和最新发展动态，以及材料学与工程产业的发展状况。在教学内容方面，我们务必要使学生从材料自身的结构、性质、制备和表征等基本要素出发，理解材料科学中的相关化学问题，做到理论与实践相结合，从而将自己所学的化学知识应用到材料的研究与开发中。另外，通过对该门课程的学习，使学生充分了解材料科学的发展状况，并掌握一些新概念、新技术、新工艺；同时还要使学生掌握纳米材料、能源材料等新材料的基础知识和理论，以及物理化学、电化学、催化化学等化学知识在材料化学中的应用。目的是培养学生运用化学知识解决实际问题的能力，使学生理解并运用新型材料的制备方法。本课程教学中，我选择了朱光明教授编写的《材料化学》作为教材，另外，还选择了唐小真教授编写的《材料化学导论》和石德珂教授编写的《材料科学基础》作为主要参考书。根据材料化学的学科特点，我们将教学内容分为两大部分：第一大部分是材料化学的理论部分，其内容主要包括材料的结构、固相反应和热力学基础等；第二大部分系统阐述材料的设计、化学制备和表征技术等，是理论部分的延伸和应用，同时，这部分内容还结合本校材料专业的一些科研成果和研究进展，重点突出新型功能材料的化学制备方法。这样就加深了学生对前面理论知识的理解和掌握，开阔了他们的视野，激发了他们的学习兴趣、增强了他们的创造激情，为新材料的研究和开发奠定了坚实的理论和应用研究基础。
三、结合课程特点，灵活选用多种教学方法和手段
相对于本科生来说，研究生的思维更加活跃、思路更加清晰、动手实践能力较强、自学能力更强、更喜欢去主动学习，因此，在教学中，我们要充分利用这一特点，改进传统课堂以教师为主、学生为辅的教学方法，积极实行启发式、互动式和讨论式教学，有意识地采用设疑或质疑的方式，引导学生独立思考，分析讨论得出正确的结论，由接受知识转变为创造知识。同时注重启发学生的思维方式，着重培养学生的逆向思维和发散型思维，培养学生创新意识和创新能力，从而提高学生的综合素质。例如在讲授各种新型材料时，我们要多留给学生一些自学和独立思考的时间。为培养学生的自学能力和提高学生学习的积极性，我们实行了学生参与教学这一新体制，改变了传统以教师为中心的教学方式。在每次上新课前，我们让学生课下通过图书馆和互联网等媒介积极查阅相关资料，制作成PPT参与讲解，并回答同学的疑问。通过这种方式可以提高学生学习的兴趣和主动性，能够使学生主动地参与到课堂教学中，活跃课堂气氛，从而有助于锻炼了学生的逻辑思维能力和语言表达能力，使学生由被动学习变为主动学习；有助于帮助学生发现自己在学习中的问题，并及时进行解决和纠正，使教学方式呈现多元化；有助于师生之间相互沟通、交流、启发，形成良好的学习氛围。实践证明，这种教学方式比原来单一以教师为主的课堂讲授方法效果要好，且更受学生们欢迎。此外，教学手段也需要灵活多样。随着多媒体技术的快速发展，传统板书式的教学越来越少，而采用现代化教学手段（如投影、CAI教学课件、胶片）越来越多。当然，多媒体教学手段因其能大大提高信息传输量，快捷、方便等特点而备受人们青睐，但同时也有自己的弊端：因此，在《材料化学》课程教学过程中，我们采用传统的板书教学和现代的多媒体教学相结合，营造活跃的课堂气氛，使师生更好地交流和沟通，做到畅所欲言。多媒体能将文字、图形、图像、动画和声音等展现出来，使原本枯燥的教材内容变得生动有趣，从而调动了学生学习的积极性，使其主动参与到课程学习中来。总之，教学手段必须与学生自身情况相结合，必须与教学内容相适应。因材施教，才能做到事半功倍。
四、面向未来，将培养学生的科技创新能力放在首位
培养学生的科技创新能力，建立多模块、分层次、相互衔接的课堂教学体系，是我国课程教学改革的主线。我院围绕人才培养目标，改进课程结构，创新教学体系与内容，以课程教学体系改革为切入口，以“培养创新、应用型人才”为核心，这也是“培养能力、开拓创新、服务社会”的指导思想的基本要求。对学生科研能力和创新精神的培养不是短期内所能达到的，这是一个逐渐积累的过程，主要取决于教学过程中教师的启发和引导以及学生自己的自学能力。在对学生的培养过程中，要重视科研与教学相结合，并积极、生动地进行实例教学。在教材内容的选择上，力求做到精益求精。我们删减了内容陈旧、分析手段落后以及与时代脱节的内容；融入了当前材料化学研究的新成就，引入了科技创新成果，让学生真切地体会到当今科技发展的进展和趋势，从而激发学生学习的潜能和兴趣。在教学过程中，我们会适时地穿插一些科学研究的最新成果及其典型事例，目的就是提高学生对科研的兴趣，同时鼓励他们积极参与到导师的科研中去。通过学生亲自动手做实验使其不断受到锻炼和启发，从而培养了他们严谨的科学态度，提高了他们的动手能力和科研创新能力，使《材料化学》这门课程展现出前沿性、时代性和趣味性。
五、适应《材料化学》课程要求，精心组织实验教学
材料化学课程毕竟是一门新兴学科，为了让让学生更好地理解并学好该课程，我们还精选了《材料化学实验》课程与之相配套，目的是做到教学和科研实践相结合，使之成为一门实用性强的课程。为此，在配套实验课程中，我们专门设置了一个设计型实验：把学生分成几个小组，在老师的启发引导下，各小组独立设计实验方案，并将预习报告提交给老师，在实验方案审核通过后，各小组按预先制定的实验方案进行实验，同时观察、记录实验现象，分析实验结果，并针对实验过程中产生的问题提出切实可行的解决方案，得出实验结论，并组织学生互相点评，以熟悉操作技巧。设计型实验具有创新性，能够增强学生自主学习和实践的兴趣；激发学生的学习兴趣和拓展知识面；有效地提高实验教学的效果。这种设计型实验和专业教学相辅相成，产生了很有效的共鸣效应，使学生能在专业课程实验的基础上，为科研和以后的毕业设计环节打下了坚实的基础。通过设计型实验，一方面要求教师不能够只满足于书本上的知识，必须要不断地学习，同时加强自身科研能力，掌握好本专业的最新成果和前沿动态。
《材料化学》作为一门专业主干课程，对人才的培养起着重要作用。本人从教学实际出发，通过革新教学方法、优化教学内容、增强教学实践环节等途径实现该课程的建设与改革，但如何更好对该课程教学体系进行建设，仍需要进一步深入探讨与实践。
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材料化学范文5
目前，有关工科化学课程的教材很多，如江棂主编的《工科化学》、强亮生主编的《工科大学化学》、徐瑛等主编的《工科化学概论》、唐和清主编的《工科基础化学》、高发明等主编的《简明工科基础化学》等，针对不同学科、专业和适用对象，教材知识体系的设置和侧重点各不相同。根据该课程的专业基础课性质，按照突出物质的结构-性能与定量分析并重的原则，三峡大学选用了史启祯主编的《无机化学与化学分析》作为该门课程的主要教材。该教材的特色是包含主篇和副篇两大块。主篇主要是铺就一个基础知识平台，为后续专业基础课程做铺垫，副篇主要是引用化学的应用实例及趣事培养学生的专业学习兴趣。[1]它吸取了国内外同类教材的精华，教学内容难度适中，语言形象生动，适用性强，较适合作为三峡大学新能源材料与器件专业的专业基础课教材，该教材内容可以很好地为目前新能源材料与器件专业的学生提供相应的智力储备。同时，为帮助学生进一步加深对工科化学的认识和了解，还将曹锡章等主编的《无机化学》、武汉大学主编的《分析化学》等教材作为教学参考书。此外，鉴于新能源材料与器件专业的学生特点及工科化学教学内容较多大，有关的价键理论等知识抽象难懂，因此，在实际的课堂教学中，笔者注重学科知识的拓展及实用化，除讲授教材内容外，还穿插介绍当前新能源材料方面的科技发展动态、工科化学方面最新的科研成果以及自身的科研工作进行讲解，不断优化和充实教学内容。例如，在讲授金属有机配合物材料时，笔者介绍了目前比较热门功能配合物材料当前的研究热点，并以自己在多功能金属配合物材料方面研究的成果介绍给学生。这些相关教学内容拓宽与延伸不仅提高了学生对该课程的学习兴趣，也激发了学生的科研兴趣，达到了较好的教学效果。
二、改革教学模式，探索新的教学方法和手段
在实际的教学过程中，专业基础课的特点决定了它的教学方法不同于选修课，它不仅强调教学内容的系统性、学习方法的引导，而且更需要调动学生学习的主动性，激发学生的学习兴趣。[2]针对“工科化学”课程的专业必修课性质及其教学内容众多，需要理解和识记的知识点较难的特点，笔者坚持“教师正确引导，学生积极参与”的教学原则，采用了多媒体教学与传统教学相结合的教学模式，结合课堂讨论、课外辅导、学生自主学习等多变的教学方法和手段，以增强教学效果。
1.采用传统教学与多媒体教学相结合的教学模式
在传统的教学过程中，教师可以通过讲解、板书、提问、讨论等方式组织课堂教学。然而，一些形象化、具体化的影音视频资料很难展现给学生。而多媒体作为一种新生的现代化教学手段，可以很好地弥补传统教学的不足。它能将抽象的概念直观化、具体化，并容纳较多的信息量，使课堂教学变得形象丰富有新意，教学效率高。[3]“工科化学”课程涉及无机化学中的基本概念和理论、元素化学和基础分析三大块内容。知识面广，内容枯燥，为尽可能调动学生的主动性，引导学生更好地理解和记忆，笔者结合新能源材料与器件专业培养方案，对所选用的教材中的教学内容进行了调整和压缩，制作多媒体课件，在实际的教学活动中，采用了传统教学与多媒体教学相结合的教学模式。通过浅显易懂的课堂讲授和内容丰富的课件展示，增加了学生对工科化学基础知识的认识，加深了学生对教材中的核心知识的理解，取得了较好的教学效果。
2.积极开展互动教学，活跃课堂气氛
根据工科化学专业基础课的性质，在实际的课堂教学中采用引导式讲授和学生讨论相结合的互动教学方法，可以很好地调动学生的学习主动性，营造良好的课堂氛围，提高教学质量，增强教学效果。[4]因此，在教学过程中，笔者既重视发挥教师的引导作用，又充分调动学生学习的主动性和兴趣。课堂上，笔者会针对教材上相关的知识，常常向学生设定问题，留给学生课后查资料，下次课展开讨论。这种教学方法不仅能激发学生学习的主动性和兴趣，而且可以活跃课堂气氛。例如，在讲授绪论中物质的状态时，笔者提出“物质按其存在状态可以分为几类”；讲到新材料的分类时，提出“什么是等离子体”和“什么是液晶材料”等许多在生活中涉及到的化学类新名词、新概念，让学生进行思考和讨论，然后教师再进行讲解，这样一来课堂气氛十分活跃。这种互动教学方式使学生对工科化学的兴趣大增，学习的积极性和主动性也随之增强，对教材中的基本知识点理解更透彻，记忆更深刻，收到了理想的教学效果。
3.及时进行课外答疑，解决学生课后学习遇到的问题
考虑到要在48个学时内完成工科化学教学大纲的教学任务，而且知识点庞杂，难以让学生在短时间内消化和掌握，笔者只能在实际的课堂教学过程中很紧凑地按照教学计划安排好教学内容，课堂上没有充足的时间解决学生课后学习或完成作业过程中遇到的问题。为了能让学生及时解决学习教材内容中遇到的问题，笔者每周专门安排一次课后答疑。通过实践发现，学生很珍惜与代课老师交流的机会，会把自己在学习教材、完成课后作业过程中遇到的困惑整理出来让老师做答。通过这种方式，学生对教材中知识点的理解和掌握就更为透彻，极大地提高了学生学习工科化学的积极性。
4.选择部分章节让学生主讲，提高学生语言表达能力
在传统教学模式中，教师的主要任务是站在讲台上“讲授”，学生的主要任务是“听讲”，在讲课过程中，教师设置一些教学活动，与学生进行互动，调节课堂气氛。然而，这种以课堂为中心、死板灌输的教学模式严重制约了学生课堂学习积极性。学生只能按照教师设计好的课程教学内容被动学习，在课堂上基本没有表达自己想法的机会，即使偶尔被提问，也会因缺乏足够的准备，发言效果不佳，导致缺乏自信心。大学的三尺讲台，不仅仅属于教师，还属于学生，学生也可以借助这个讲台得到必要的锻练。如果能够给学生提供上台讲解的机会，学生就能够深刻体会站在讲台上的责任，就必须按照教师的要求将自己准备的内容用简洁明了的语言展现给其他学生。另外，学生在走上讲台之前，课前会做充分的准备，然后把自己准备好的知识传递给其他学生，无形中提高了学生学习的主动性。例如，工科化学中，其中一章为《氢》，这一章主要讲解氢、制备、用途、同位素、氢化物分类、氢能源等，没有较难的理论。因此，笔者提前两周安排学生课后查资料和素材，做多媒体课件，课堂抽出一个学时让准备好的学生上讲台讲解。从4~5名同学上讲台讲解的情况来看，学生课前都做了精心的准备，而且最大限度地利用了网络等媒体资料。学生的多媒体课件制作简洁，图文并茂，讲解结束后，其他学生可以提问，共同参与问题的讨论。这样一来，不仅锻炼了学生的语言表达能力以及沟通能力，而且为学生将来毕业时能够更好地在应聘中表现自己提供了锻炼机会。
三、探索新型考核方式，提高教学效果
在整个教学活动中，考核环节是一个必不可少的重要环节。专业基础课的考核不同于专业选修课灵活多样的方式，一般采取传统的闭卷考试，需要学生记忆的知识点多，容易使学生思想负担过重，给学生学习带来压力。而新能源材料与器件专业的“工科化学”课程作为专业基础课，其主要任务是简明地介绍化学中的部分原理，在中学化学的基础上，重点掌握元素及化合物的物质本性及变化规律，建立一个化学意识，在以后遇到相关问题时能够从化学的角度去解决。鉴于该课程的专业基础课性质和内容多、知识面广、学生掌握知识点难度大等情况，为提高学生的学习主动性和教学效果，笔者对该课程的考核方式也进行了相应的改革，采取了中期课程小论文与期末闭卷考试相结合的方式。具体的成绩考核核算方法为：课堂表现、出勤情况和课后作业完成情况占成绩的10%，课程小论文成绩占10%，实验成绩占10%，期末试卷卷面成绩占成绩的70%。这种考核方式不同于以往的“1+2”模式（总评成绩=卷面+平时+实验），既可客观地反映学生对课堂所学知识的理解和掌握情况，同时可以真实地反映学生课后学习这门课程的积极性和主动性，最终期望能够全面反馈出这门课程的教学效果。
四、结语
材料化学范文6
本课题分为两部分.第一部分从日常生活用品很多是用金属材料制成的入手，说明金属材料包括纯金属和合金两类，并从社会发展的历史说明铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料.教材注意联系学生的生活经验，配合实物照片介绍了金属具有金属光泽，能传热、导电，有延展性等重要物理性质，同时采用列表的方式，给出了一些常见金属物理性质的数据，为如何利用金属的物理性质提供了重要依据.教材把重点放在“讨论”及对物质的性质与用途关系的了解上，注意培养学生综合分析问题的能力.
第二部分重点介绍合金.教材用厨师在炒菜时常会在菜里加入各种调料以改善菜的色、香、味的事实作比喻，说明在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，可以制得与纯金属性质不同的合金，如生铁和钢等，这些合金具有某些比纯金属更好的性能.教材接着通过实验让学生亲身体验合金与纯金属性质的不同，了解为什么合金比纯金属具有更广泛用途的原因.教材以列表的方式简略地介绍了一些常见合金的主要成分、性能和用途.教材还介绍了21世纪的重要金属材料――钛和钛合金，连同在“化学 技术 社会”中介绍的高新科技的内容――形状记忆合金，在一定程度上体现了21世纪金属材料的发展趋势，有利于拓宽学生的眼界.
二、教学过程
投影展示生产、生活中金属制品的图片.
学生看图、思考.
提问图片中的制品主要由什么材料制成？
讲解金属材料包括纯金属以及它们的合金.
展示本节课的知识要点
根据生活经验，你所知道的金属有哪些？你见过哪些金属制品？请完成下表.
我所知道的金属…我所见过的金属制品…学生联系生活和所学化学知识，完成表格.
小结：金属的种类有很多，而我们最常见的金属有铁、铝和铜.
设计意图创设情景，增加学生的信息量，让学生了解金属材料在高新技术、国防建设、美化生活中的广泛用途.
加深学生对金属材料的认识，让学生感觉到我们的生活离不开金属材料，并培养学习兴趣.
投影展示铜和铁是人类使用较早的金属，我国劳动人民在商代就制造出精美的青铜器，春秋战国时期就会冶铁和炼钢.铝的利用要比铜和铁晚得多，那仅仅是100多年前的事情.但由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，现在世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位.
设计意图历史介绍.
下面我们就以铜、铁为例，来对金属的物理性质进行探讨.(投影探究活动的主题)
1.观察它们的颜色和光泽.
2.感觉一下同体积不同金属块的质量大小，由此判断它们的密度大小.
3.试试不同金属片是否容易被弯曲、折断，并感觉它们硬度是否相同.
4.用电池和小灯泡等试试他们能否导电，并比较灯泡的亮度是否相同.
5.用手拿着金属片的一端，在酒精灯火焰上方烘烤它的另一端(注意：时间不要长，防止烫伤)，试试它能不能传热. 分组实验 使实验探究更有针对性，目的性.加强学生动手能力及合作精神.体验科学发现的过程，尝试探究成功的快乐.
分组进行活动与探究、完成报告、交流讨论；教师巡视.
实验现象说明金属具有什么性质举例说明该性质的用途实验一实验二实验三实验四实验五学生完成报告交流讨论.
设计意图培养学生表达能力、分析能力.强化评价功能，通过评价，拓展学生的思维空间.
教师板书.
实验1的结论金属都有颜色、有光泽.
实验2和实验3的结论不同金属的密度、硬度不同.金属常能被弯曲，而且不易折断.
实验4的结论金属具有导电性，不同金属的导电能力各不相同.
实验5的结论金属具有导热性.在学习《酸碱盐》时，我就采用激趣引入：“一日三餐，我们离不开食盐；改良土壤酸性，少不了熟石灰；化学实验，常用到酸、碱、盐.”之后告诉学生，我们已经感受到了酸碱盐的广泛应用.在讲《二氧化碳和一氧化碳》时，对二氧化碳的密度、溶解性、是否支持燃烧及是否与水反应的学习，是让学生先猜想，再通过教师演示实验及学生分组实验探究来验证其猜想.课堂上将雪碧碳酸饮料振荡后打开瓶盖，观察到冒出很多气泡后，将气体通入澄清石灰水，发现石灰水变浑浊.提出问题：为什么碳酸饮料会产生CO2？CO2如何检验？从而明确CO2与石灰水反应的原理，得出CO2检验方法，从生活走进化学.通过学生熟悉的碳酸饮料来探究物质的性质，调动学生的学习兴趣，培养学生分析推理能力.展示细铜丝、薄铜片等.
介绍抽成细丝的性质为延性，打轧成薄片的性质为展性.金属的延展性决定了金属一般具有良好的机械强度.
总结并板书有颜色和光泽，常温下为固态(汞除外)；不同金属的密度、硬度不同；金属有良好的导电性、导热性和延展性，且熔点较高.
学生在教师的指引下归纳金属的物理性质.
设计意图整理知识点，并让学生学会如何整理知识.
讨论1.制造飞机和制造机器底座，对所用金属的密度和硬度会有什么要求？
2.电灯泡的灯丝是用金属钨制成的，你认为它利用了钨的哪些性质？
学生思考，讨论.
设计意图体现知识的应用性，联系社会，联系生活.增强学生用化学知识服务生活的意识.
教师：金属不仅具有以上共性还有各自的特性.
学生分析、比较，讨论交流汇报.
投影一些金属物理性质的比较.(P3表8-1)
设计意图增强化学课堂的趣味性，知识性.让学生通过讨论、比较，归纳出物质的用途与哪些因素有关.
投影金属之最(课本P4)
教师：(投影展示)
1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？
2.银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？
4.用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？
学生阅读并短时记忆.
设计意图从生活入手，从学生已有的经验出发符合新课程理念.为比较合金和组成它们的纯金属的性质的差异做铺垫，激发学生的探究欲望.
师生总结用途主要由性质决定.还需考虑价格、资源，是否美观，使用是否便利，废料是否容易回收利用以及对环境的影响等.
投影展示飞机图片，思考制造飞机的材料中为什么大量使用铝合金而不用纯铝？
设疑什么是合金？
合金的性质与其组分金属有何不同？
合金的应用范围怎样？
我们常用的合金有哪些？
哪些合金最有前途？
学生阅读课本P4-5《合金》的内容，并归纳出结论.
讲解1.合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属特征的物质.
介绍生铁和钢.
比较2.合金与组成它们的金属性质比较.
实验探究实验8-1(备注：焊锡和锡的比较课外完成)
1.比较黄铜片和铜片的光泽、颜色.
2.将黄铜片和铜片互相刻划，比较它们的硬度.
性质比较现象黄铜铜焊锡锡光泽和颜色硬度结论设计实验比较黄铜片和铜片、焊锡和锡的硬度.学生回答.
设计意图培养学生自主学习能力、动手能力和创新能力.
合金的熔点与其组分金属相比，又有何特点呢？组织课本第五页“讨论”：
查阅资料，了解焊锡和武德合金(铅、铋、锡和镉组成的合金)的用途.根据下表提供的数据，你能得到什么启示？
纯金属合金铅镉铋锡焊锡武德合金熔点/℃32732127123218370启示合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，从而使合金更容易适合于不同的用途.
学生分析表中数据，交流讨论得到的启示.
设计意图比较合金与组成它的纯金属熔点不同.
讲解3.合金比纯金属具有更广泛的用途.
学生举例说明.
展示几种常见合金的主要成分、性能和用途.
设计意图师生互动，通过投影展示增强直观性.
叙述合金在人类生活和生产中具有极为广泛的应用，尤其是在科学技术日益发展的今天，新的金属和合金一直在被不断的发展和应用.例如，钛和钛合金就是近30年来引起人们普遍重视和关注的一种新型金属材料.
4.钛和钛合金新型金属材料
展示钛和钛合金、新型金属材料的有关资料.
小结课本P7.
学生举例说明.
学生展示课前查阅有关“未来金属──钛和钛合金”的资料(钛合金的广泛应用，优良性能，发展前景……).
让学生逐步认识化学科学的发展在开发新材料提高人类生存质量方面的重大贡献.
布置课外作业习题4、5.
做一做家庭小实验――淬火与回火
布置学生在家里做一做淬火和回火的实验，并写好实验报告，在化学小组内交流实验现象和结果.
设计意图以学生发展为本，体现化学学习的可持续性.
