材料化學工程方向研究生教學探析

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材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，與信息、能源并稱為社會文明的三大支柱。人類社會的發(fā)展歷程，是以材料為主要標志的。從人類以石頭為工具的舊石器時代到對石器進行加工進入新石器時代，再到后來的青銅器時代、鐵器時代、鋼鐵時代，人類的發(fā)展歷程可以說就是材料的發(fā)展史。現(xiàn)代社會，材料已成為國民經濟建設、國防建設和人民生活的重要組成部分。材料化學工程在這種大背景下應運而生，本學科以化學、化工、物理學為基礎，系統(tǒng)學習材料科學與工程的基礎理論和實驗技能，并將其應用于材料的合成制備、結構表征、性能檢測及其應用等方面的新興學科，是一門交叉性與工程技術密不可分的應用科學。但隨著社會進步，舊的研究生教育模式的弊端逐漸顯示出來。本文基于材料化學工程的特點，分析了現(xiàn)今研究生教學中存在的問題，并提出了解決辦法。

1存在的問題

1．1內容廣，概念多

材料化學工程是以化學和化工基礎，研究、開發(fā)、生產和應用金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料的工程領域。研修的主要課程包括物理化學、材料科學基礎、材料力學、材料工藝、高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料等。在基礎課程中概念多、公式多，如在物理化學中的熱熔、積分溶解熱、積分稀釋熱等，有些概念相似如果不仔細區(qū)分容易混淆。在諸如高分子材料這類介紹性的課程中名稱特別多，如聚丙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧樹脂等，這些材料在我們的生活中經常接觸。但通過學習很多學生還是不能識別基本的材料，掌握它們的基本制備工藝和用途。

1．2敘述性的內容多

關于三大材料的學習主要是敘述性的內容多，比較抽象。例如，金屬加工中熱處理的四把火:退火、正火、淬火、回火，退火又分好幾個種類，每種鋼材根據用途不同，而選擇不同的工藝條件。但是只通過課本的敘述，對于很多材料依舊沒有直觀的認識。雖然很多同學有參加過金工實習課，但是時間不長，很難做到全面深入的了解，對一些材料的性質、加工方法感到陌生，從而逐漸喪失學習興趣。另外，在材料的合成中，每合成一種材料，需要通過一系列檢測看所得物質是否為目標產物。又或者合成一種新的物質，也可以通過檢測分析出其結構性能。材料專業(yè)的學生都有一門必修課《材料結構表征及應用》詳細介紹了材料表征中各種檢測手段。但是很多同學拿到檢測結果卻不會分析。

1．3課程教學與現(xiàn)實聯(lián)系不夠緊密

研究生與本科生最大的不同就在于，在接受系統(tǒng)知識的同時，必須加強研究意識、創(chuàng)新意識和研究能力的培養(yǎng)［1］。材料化學工程是一門應用型學科，與實際應用密不可分。課程安排之前的金工實習，目的是鍛煉學生動手能力，對材料的加工有所了解。此外，還有一些實驗操作課，但是很多時候由于時間安排不合理又或者設備少學生多，平均幾人一臺設備，學生動手機會操作不夠，有時候老師只能靠演示的方法讓學生觀摩，學生完全處于一種被動的學習狀態(tài)。還有部分同學在實習中怕臟、怕累，不愿動手操作。另外，在課程結束后還有參觀見習，對材料的加工制作有個直觀的認識，但是很多時候由于人員過多，加上工廠環(huán)境復雜，很多同學在見習過程中往往走馬觀花，只停留在看熱鬧的表面功夫上。

2解決辦法

2．1培養(yǎng)學習興趣

科學家愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師。”老師首先要做的就是激發(fā)學生的最大興趣并使之保持這種熱情。材料化學工程與我們的生活密切相關，老師可以在講授過程中結合我們實際生活中的用途。比如高分子材料中的聚丙烯腈，常與羊毛混紡制成毛織物等，可以制作毛毯、軍用帆布、帳篷等。被稱為“人造羊毛”。又如我們生活中常見的木制家具，其實很多都是由木塑復合而成:以木材為主要原料，經過處理使其與各種塑料通過不同的工藝復合而成。既保留了木材良好的加工性能，同時具有塑料的耐水、耐腐蝕、使用壽命長等優(yōu)良性能，還符合環(huán)保的大前提。通過這種理論結合實際，能激起學生學習興趣，鼓勵學生自己查閱資料了解更多信息。

2．2疏通知識結構，掌握各學科之間的聯(lián)系

在材料化學工程形成前，高分子材料、無機非金屬材料、金屬材料科學都已自成體系，而且他們之間存在著很多相似之處，可以相互借鑒，促進本學科的發(fā)展。如馬氏體相變本來是金屬學提出來的，廣泛地用來作為鋼材熱處理的理論基礎。但在氧化鋯陶瓷材料中也發(fā)現(xiàn)了馬氏體相變現(xiàn)象［2］，并用來作為陶瓷增韌的有效手段。另外，各類材料的研究設備與生產手段也有很多相似之處。雖然不同類型的材料各有專用測試設備與生產裝置，但更多的是相同或相近的，如顯微鏡、電子顯微鏡、物理性能測試和力學性能測試設備等。在材料生產中，很多加工裝置也是通用的。比如生活中很多塑料用品大多是通過注塑成型加工而成，但其實與粉末冶金工藝中的壓坯過程相似。隨著科學技術的發(fā)展，各學科間已無明顯界限，甚至不同材料之間能相互代替。不過凡事都有規(guī)律可循，只要掌握規(guī)律很多問題便迎刃而解。作為材料的規(guī)律就是:組織決定性能，性能決定應用［3］。再根據性質選擇材料，依據用途確定工藝路線。抓住這一規(guī)律，學習時就不會感到毫無頭緒。

2．3傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代教學方式相結合

傳統(tǒng)教學大都采用“填鴨式”方式，學生聽課主動性、積極性不高。新的教學改革中應采用啟發(fā)式、互動式和討論式等新的教學方式。老師在課前布置問題，分小組完成不同的部分，讓學生帶著問題去學習，查找資料，每組選擇代表在課堂進行發(fā)言，然后再各組進行討論。這樣不但發(fā)揮了學生的主觀能動性，活躍課堂氣氛，減輕了老師的授課負擔，還鍛煉了學生自己分析問題、解決問題的能力，達到事半功倍的效果。相比傳統(tǒng)教學，計算機匯集了圖像、文字、聲音等元素，極大的豐富了教學色彩，調動學生學習積極性，具有直觀、生動、形象的元素，可以將抽象的理論知識和工藝方法生動的展現(xiàn)在學生眼前，增加課堂趣味性，提高學生的感性認識，有利于知識點的理解和掌握。同時可以結合一些相關視頻比如:注塑成型、擠出成型、模壓成型以及金屬材料的冷加工熱加工等。這些視頻網絡上都可以找到，如HOWITISMADE、TEDSHOW等。通過相關的視頻，既可以活躍課堂氣氛，也能調動學生學習積極性，甚至激勵學生自己在課外繼續(xù)學習觀看。這種多媒體教學與視頻教學相結合的方法，既減輕了老師的負擔，同時激發(fā)學生學習興趣，調動積極性，促進教學任務順利完成。

2．4開設軟件分析課程

作為材料化學工程研究生，材料檢測分析應該成為一種必備的基礎技能。但是很多時候拿到檢測結果卻不會分析。軟件分析課程可以很好的解決這個問題。所有的檢測結果都有軟件可以分析，比如FTIR、XRD、NMR等，借助這些軟件，可以快速地分析所得結果。比如JADE，作為一款分析XRD數據的軟件，它可以對物相進行定性定量分析。雖然軟件分析不一定完全正確，更多的時候還是根據理論基礎來判斷，但軟件分析可以作為一個輔助手段。這樣學生既掌握了一門技能，而且大大提高了學習效率。

2．5課堂教學與實踐相結合

俗話說“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。作為一門應用型學科，課堂所學的最終都是要能應用到實際生產中去。在涉及如注塑成型、擠出成型等高分子材料成型工藝時，可以穿插一些參觀實習課。通過參觀實習，直觀地了解材料加工制備過程，將自己所學知識配合生產。理論上可行的事情，在實際應用中還需要考慮到原材料、工藝條件的控制、銷售渠道、成本控制等。如果有可能，可以盡量選擇一些大型的工廠基地，接觸現(xiàn)代化的機器設備，體會先進生產力的發(fā)展，感受到世界一流水平的實力。為學生豐富見聞開闊視野提供機會，這將對培養(yǎng)學生的自信很有幫助，尤其是對于一些非重點名校的學生。另外，通過與企業(yè)或者研究單位聯(lián)合培養(yǎng)，即“產學研結合”。“產學研結合”一般指企業(yè)、學校、研究單位之間的相互合作和優(yōu)勢互補。李元元等認為產學研結合是培養(yǎng)工科碩士的最佳途徑，學位論文的選題和相關實踐應當與工礦企業(yè)的工程實際相結合，密切結合其技術改造、革新、引進等技術難題或科研攻關項目。這將有利于從根本上解決學校教育與社會需求脫節(jié)的問題。縮小學校人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)之間的差距，增強學生就業(yè)競爭力。

3結語

按照教育部頒布最新的學科體系，材料化學工程是化學工程與技術的方向之一，主要以化學、化工和材料為基礎的應用性學科。因而在材料化學工程研究生教學中存在理論多、知識點多、概念多及與實踐聯(lián)系不夠緊密等問題。針對上述問題提出了激發(fā)研究生學習興趣，疏通各學科知識結構、掌握它們之間的內在聯(lián)系，教學中注重傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代教學方式相結合，開設軟件分析等實用性課程，理論教學與實踐相結合等解決辦法。

作者：陳志彥 楊億 單位：中南林業(yè)科技大學