材料化學(xué)工程方向研究生教學(xué)探析

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材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，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(biāo)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?，F(xiàn)代社會，材料已成為國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和人民生活的重要組成部分。材料化學(xué)工程在這種大背景下應(yīng)運而生，本學(xué)科以化學(xué)、化工、物理學(xué)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論和實驗技能，并將其應(yīng)用于材料的合成制備、結(jié)構(gòu)表征、性能檢測及其應(yīng)用等方面的新興學(xué)科，是一門交叉性與工程技術(shù)密不可分的應(yīng)用科學(xué)。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(xué)工程的特點，分析了現(xiàn)今研究生教學(xué)中存在的問題，并提出了解決辦法。

1存在的問題

1．1內(nèi)容廣，概念多

材料化學(xué)工程是以化學(xué)和化工基礎(chǔ)，研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料的工程領(lǐng)域。研修的主要課程包括物理化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料力學(xué)、材料工藝、高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料等。在基礎(chǔ)課程中概念多、公式多，如在物理化學(xué)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(jīng)常接觸。但通過學(xué)習(xí)很多學(xué)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(nèi)容多

關(guān)于三大材料的學(xué)習(xí)主要是敘述性的內(nèi)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(jù)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(xué)有參加過金工實習(xí)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(zhì)、加工方法感到陌生，從而逐漸喪失學(xué)習(xí)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(zhì)是否為目標(biāo)產(chǎn)物。又或者合成一種新的物質(zhì)，也可以通過檢測分析出其結(jié)構(gòu)性能。材料專業(yè)的學(xué)生都有一門必修課《材料結(jié)構(gòu)表征及應(yīng)用》詳細介紹了材料表征中各種檢測手段。但是很多同學(xué)拿到檢測結(jié)果卻不會分析。

1．3課程教學(xué)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(xué)工程是一門應(yīng)用型學(xué)科，與實際應(yīng)用密不可分。課程安排之前的金工實習(xí)，目的是鍛煉學(xué)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(shè)備少學(xué)生多，平均幾人一臺設(shè)備，學(xué)生動手機會操作不夠，有時候老師只能靠演示的方法讓學(xué)生觀摩，學(xué)生完全處于一種被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)。還有部分同學(xué)在實習(xí)中怕臟、怕累，不愿動手操作。另外，在課程結(jié)束后還有參觀見習(xí)，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(fù)雜，很多同學(xué)在見習(xí)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(xué)習(xí)興趣

科學(xué)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(xué)生的最大興趣并使之保持這種熱情。材料化學(xué)工程與我們的生活密切相關(guān)，老師可以在講授過程中結(jié)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(fù)合而成:以木材為主要原料，經(jīng)過處理使其與各種塑料通過不同的工藝復(fù)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(jié)合實際，能激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鼓勵學(xué)生自己查閱資料了解更多信息。

2．2疏通知識結(jié)構(gòu)，掌握各學(xué)科之間的聯(lián)系

在材料化學(xué)工程形成前，高分子材料、無機非金屬材料、金屬材料科學(xué)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(xué)科的發(fā)展。如馬氏體相變本來是金屬學(xué)提出來的，廣泛地用來作為鋼材熱處理的理論基礎(chǔ)。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(shè)備與生產(chǎn)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(shè)備與生產(chǎn)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(xué)性能測試設(shè)備等。在材料生產(chǎn)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)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(yīng)用［3］。再根據(jù)性質(zhì)選擇材料，依據(jù)用途確定工藝路線。抓住這一規(guī)律，學(xué)習(xí)時就不會感到毫無頭緒。

2．3傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)方式相結(jié)合

傳統(tǒng)教學(xué)大都采用“填鴨式”方式，學(xué)生聽課主動性、積極性不高。新的教學(xué)改革中應(yīng)采用啟發(fā)式、互動式和討論式等新的教學(xué)方式。老師在課前布置問題，分小組完成不同的部分，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，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(xué)生的主觀能動性，活躍課堂氣氛，減輕了老師的授課負擔(dān)，還鍛煉了學(xué)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(xué)，計算機匯集了圖像、文字、聲音等元素，極大的豐富了教學(xué)色彩，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)生眼前，增加課堂趣味性，提高學(xué)生的感性認識，有利于知識點的理解和掌握。同時可以結(jié)合一些相關(guān)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(wǎng)絡(luò)上都可以找到，如HOWITISMADE、TEDSHOW等。通過相關(guān)的視頻，既可以活躍課堂氣氛，也能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，甚至激勵學(xué)生自己在課外繼續(xù)學(xué)習(xí)觀看。這種多媒體教學(xué)與視頻教學(xué)相結(jié)合的方法，既減輕了老師的負擔(dān)，同時激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動積極性，促進教學(xué)任務(wù)順利完成。

2．4開設(shè)軟件分析課程

作為材料化學(xué)工程研究生，材料檢測分析應(yīng)該成為一種必備的基礎(chǔ)技能。但是很多時候拿到檢測結(jié)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(jié)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(jié)果。比如JADE，作為一款分析XRD數(shù)據(jù)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(jù)理論基礎(chǔ)來判斷，但軟件分析可以作為一個輔助手段。這樣學(xué)生既掌握了一門技能，而且大大提高了學(xué)習(xí)效率。

2．5課堂教學(xué)與實踐相結(jié)合

俗話說“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。作為一門應(yīng)用型學(xué)科，課堂所學(xué)的最終都是要能應(yīng)用到實際生產(chǎn)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(xí)課。通過參觀實習(xí)，直觀地了解材料加工制備過程，將自己所學(xué)知識配合生產(chǎn)。理論上可行的事情，在實際應(yīng)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(shè)備，體會先進生產(chǎn)力的發(fā)展，感受到世界一流水平的實力。為學(xué)生豐富見聞開闊視野提供機會，這將對培養(yǎng)學(xué)生的自信很有幫助，尤其是對于一些非重點名校的學(xué)生。另外，通過與企業(yè)或者研究單位聯(lián)合培養(yǎng)，即“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”。“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”一般指企業(yè)、學(xué)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(chǎn)學(xué)研結(jié)合是培養(yǎng)工科碩士的最佳途徑，學(xué)位論文的選題和相關(guān)實踐應(yīng)當(dāng)與工礦企業(yè)的工程實際相結(jié)合，密切結(jié)合其技術(shù)改造、革新、引進等技術(shù)難題或科研攻關(guān)項目。這將有利于從根本上解決學(xué)校教育與社會需求脫節(jié)的問題。縮小學(xué)校人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)之間的差距，增強學(xué)生就業(yè)競爭力。

3結(jié)語

按照教育部頒布最新的學(xué)科體系，材料化學(xué)工程是化學(xué)工程與技術(shù)的方向之一，主要以化學(xué)、化工和材料為基礎(chǔ)的應(yīng)用性學(xué)科。因而在材料化學(xué)工程研究生教學(xué)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(xué)習(xí)興趣，疏通各學(xué)科知識結(jié)構(gòu)、掌握它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，教學(xué)中注重傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)方式相結(jié)合，開設(shè)軟件分析等實用性課程，理論教學(xué)與實踐相結(jié)合等解決辦法。

作者：陳志彥 楊億 單位：中南林業(yè)科技大學(xué)