[关键词]材料科学与工程专业材料科学基础教学
“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科，是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路和1997年国务院学位办颁发的新专业目录，材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此，各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自2002年设立以来，就依据教育部的要求，将专业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识，在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础，培养学生科学的思维能力”为宗旨，开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机，进一步优化教学内容，探索新的教学模式和教学手段，进一步提高教学质量。
一、课程发展历史、性质与定位
材料是人类文明发展的基石。人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的，可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比，对材料的研究即材料科学的历史比较短暂。19世纪中叶，开始采用金相显微镜研究钢铁，相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代，原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论，x射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代，金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了《金属学》课程。到20世纪60年代，世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立，其代表作分别为wg金格瑞的《陶瓷导论》(introductiontoceramics)和pjflory的《高分子化学与物理》(polymerchemistryandphysics)。前者，wg金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能分析当中，成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而pjflory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征，阐述了高分子材料的结构及性能。到今天，三大材料的研究相互渗透，研究方法相互借鉴，产生了21世纪的材料科学。
“材料科学基础”着眼于材料基本问题诸如材料的结合键、材料的晶体结构及缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形、材料的亚稳态。从金属材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。本课程横向融合金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基础理论于一炉，纵向则充分利用学生已经学过的基础知识(包括高等数学、普通物理、物理化学、材料力学等)，并能连接后续的材料的分析与表征、材料物理、材料加工工艺学等必修课程及高分子材料、无机非金属材料、金属材料等模块的选修课程。
二、教学内容的优化和选择
现代材料工业和技术的发展推动材料从组成、结构和功能的单一化向复合化、一体化发展，使培养大材料、宽专业人才的教学改革迫在眉睫。在此形势下，2002年暨南大学材料科学与工程专业设立并开始招收首届本科学生，确定了《材料科学基础》为专业基础课(必修，72学时，4学分)。本课程内容旨在以物质结构和结构形成为主线将三大固体材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料)的基础知识有机结合，构建大材料专业公共性专业基础课教学体系。该课程体系旨在强化对学生重基础的通才教育模式，在教学内容上力求共性教学，突出个性特点。为此。从选择教材着手，优化教学内容，强化基础教学，着重培养学生科学的思维方法、创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力。
目前，“材料科学基础”教材体系可分为两大类。第一类沿袭“金属学”课程的教学内容，增加了少量无机非金属材料、高分子材料和复合材料等内容，往往侧重金属材料。这类教材基本上适合以金属材料为主导的材料科学与工程专业的教学。第二类教材则是在增加非金属材料、高分子材料、复合材料等新材料内容的同时，对该课程的所有内容进行了全新的组合，将它们有机地融入整个教材体系中，形成新的包含各种类型材料的教学体系。由于低年级本科学生的专业知识有限，这类教材在教学中要突出构建整个教学内容的逻辑性和条理性，避免学生掌握了各材料的个性，却忽视了各材料的共性，从而使整个课程陷入一个“材料学概论”的泥潭。为达到突出共性教学的目的，搭建一个合理材料科学与工程的知识平台，根据整个学科的培养方案和教学计划，我们选择上海交通大学出版社出版的面向21世纪新教材《材料科学基础》作为教材，从教学目标出发，该教材最显著的特点是着重于基本概念和基础理论，便于在教学中掌握深度和广度。根据本专业培养目标的要求和培养方案的特点，在确立教材内容、体系与后续课程的相互关联的基础上，在保持课程自身体系的完整性的条件下，兼顾到不同材料的特点及知识体系与要素课程内各个环节之间的逻辑关系，对该教材的内容进行了“扬弃”，将课程教学内容分为三大模块：
1材料的结构。①微观结构：原子的排列方式、高分子链结构；②结构的完整性：晶体学基础、金属的晶体结构、合金、离子晶体结构规则、共价晶体结构、聚合物的晶态结构；③结构的不完整性：晶体缺陷、表面和界面、非晶态、亚稳态、准晶态。
2固体中原子及分子的运动。①扩散：菲克第一、第二定律、扩散的热力学分析、扩散原子理论、影响因素；②高分子的分子运动：分子链的运动及其柔顺性、分子的运动方式及影响因素。
3材料的组织结构变化。①材料的形变和再结晶：单晶和多晶体的塑性变形、回复和再结晶；②相图。单元系相图：凝固、形核和晶体长大；二元系相图：匀晶、共晶和包晶相图、混溶间隙、相图分析；三元系相图：相图基础、三元匀晶和共晶相图。
为了在上述教学内容中力求共性教学，以最大限度地淡化三大材料各自的专业色彩，力求突出共性的内容。例如，相平衡与相图的内容，选择了相律、相平衡热力学理论、一元、两元和三元基本相图类型的阅读等为重点内容，而淡化与此相关的教材中有关金属材料的冶金和铸造
方面的内容。
通过多年的教学实践，上述教学内容的优化既得到了后续课程教师的肯定，又使学生学以致用，达到了奠定学科专业基础、培养科学思维的目的。
三、教学内容组织方式与目的
本课程教学内容的特点是“三多一少”，即叙述性的原理、规律多，需要记忆的概念、定义多，课程内容知识点多。理论计算少。因该课程内容枯燥、抽象，学生感到难学。具体表现在：不能很好地将数学理论应用到材料科学的基础课程、无法判定从而掌握教学内容中的重点、不能将所学的知识点和实际的材料联系起来。所以，我们在教学内容的组织上做了一些探索：
1突破传统的“一本教科书”的局限性。本课程的教学内容在严格按照教学大纲和教学计划授课的同时，综合多种中文教材、英文教材等，力图做到知识面完整、讲授描述通俗易懂。如针对本专业每年都有数目不等的海外学生的特点，在教学提倡采用台湾晓园出版社出版的《材料科学与工程》作为补充性教材，提升外招学生对学科知识的认同感和认知度。
2探索课堂教学，有所为，有所不为。课堂讲重点、难点，讲思路，留给学生充分的思考时间和空间，以调动他们的主动性和积极性。对难点和重点内容，尽量举出其应用实例，结合学科前沿知识，使学生知道该原理的用处，听课时不感到抽象、空洞，达到了理论联系实际的目的。而且，对重点和难点内容务必做到举一反三，确保学生能够掌握，以达到以点带面，进而掌握所学知识的目的。
3注重教学内容的连贯性，连通性，提高学生对所学知识点的融会贯通能力。本课程在教学过程中，提倡预习，并将即将讲授的知识点与所学基础知识点的关联告知学生，使其掌握学习的主动性。对部分关联度高的章节，采用课堂讨论、换位讲授等方法，调动课堂气氛，使学生自觉地运用基础知识解决教学过程中的难点，从而提高他们通晓所学知识点的能力，达到全面提升专业素质和人文素质的目的。例如，在相图的学习中，尝试让学生利用所学的物理、化学知识换位讲授一元相图和二元相图的基础，一方面使他们学会对所学知识点进行归纳和演绎，另一方面提升他们的口头表达、演讲技巧。
4充分、恰当地采用现代化多媒体教学方法，并辅之以动画，实现图、文、声、像的视听一体化教学。特别是对那些教学难点和需要丰富空间想象力的内容，形象、生动地展示在学生面前，既直观又富动感，可明显提高教学效果。
四、教学方法与教学手段
“材料科学基础”课程内容抽象、概念性强，学生在学习时容易感到枯燥难学。因此，在课堂上应常采用启发式教育，常用提问、问答或引而不发方法，调动学生的积极思维能力。在讲授时使用ppt演示文稿，尽量多用教学模型、挂图、照片和曲线图表等形象化语言。涉及部分教学内容如位错运动等，应结合动画生动地用图像演示给学生，以加深他们对课程内容的理解，提高学习兴趣。对于部分与前期知识关联度高的基本理论如单元相图，组织学生进行课堂讨论(seminar)，并以学生发言为主，让他们直接参与教学。对需要运用较多数学知识且理论性较强的内容，如扩散第一、第二定律，应多采用板书推导，加强逻辑性学习。另外，为了提高学生对那些需要有丰富空间想象力的晶体结构、金相组织的转变和识别、位错、位错增殖和缠结过程等知识难点的理解和掌握，将先进的多媒体现代化教学手段引入材料科学基础教学中，并让它们以二维或三维动画形式生动形象地展示在学生面前，弥补传统教学在时间和空间等方面的不足，以提高教学效果。在课外，还可建立qq空间，在群聊中解决课堂中来不及解决的问题，通过师生交流，提高学生探索性自学能力和学习的积极性。
在“宽口径，大平台”培养模式下开展材料科学与工程教学，“材料科学基础”作为专业必修的主干课程，突出共性教学是打好学科专业知识的必备条件。从时代的需要出发，合理选择及组织教学内容、创新教学手段和方法，使其与教学内容相互协调，是构建新时代“材料科学基础”教学体系的关键。今后，“材料科学基础课程”将继续围绕以符合时展、符合教育规律为中心开展课程建设，不断探索和实践，为成功培养宽专业人才奠定基础。
参考文献：
[1]石德珂，材料科学基础[m]，北京：机械工业出版社,2003。
[21张联盟等，材料科学基础[m]，武汉：武汉理工大学出版社,2004。
[3]刘智恩，材料科学基础[m]，西安：西北工业大学出版社,2003。
[4]donaldr，askeland，材料科学与工程[上下册)[m]台北：晓园出版社，1989。
[5]williamdcallister，fundamentalsofmaterialsscienceandengineering[m]，北京：化学工业出版社,2004。
[6]胡赓祥等，材料科学基础[m]，上海：上海交通大学出版社，2006。
[7]杨雄，材料科学基础－教学大纲和教材的改革与建设[j]，科教文汇,2008，(7)。
[8]董兵海等，材料科学基础课程教学模式探讨[j]，新课程研究(职业教育)，2008，(135)：18—20。
[9]齐义辉，韩萍，材料科学基础课程的教学改革与实践[j]，辽宁工学院学报,2007，9(2)：138—139。
[10]崔占全等，材料科学基础的教学改革与实践[j]，教学研究,2007,30(1)：53-57。
关键词：高分子专业《环境保护》课程改革措施
全世界高分子材料年产量不断上升，废弃物相应增加，由此引起的环境污染已成为一个很大的问题。高分子材料的污染包括生产高分子材料过程中引起的污染，以及高分子废弃物引起的污染。前者比如：在泡沫塑料生产中如果采用氟氯烃做发泡剂，气化的氟氯烃会破坏臭氧层；后者比如：包装材料、塑料膜和管材、建筑塑料、电器塑料及医用塑料等材料的废弃物由于不容易降解或有毒性，对土壤、水源和大气等都造成污染。
但高分子材料同时也可用于环境保护，比如：在水处理方面可以制造水处理设施、离子交换树脂及离子膜等，在废气处理方面可以制成抗菌网等净化材料，在噪声控制方面可以制成消音材料。
所以，高分子材料对于环境保护起到正负两方面的作用，正确利用这种材料就显得至观重要。高分子专业的教师尤其应注意在教学过程中加强对学生环保意识的培养，对于如何做好《环境保护》课程的教学工作，本专业系提出了如下改革措施。
一、精选组织教材内容
本课程所选教材是刘天齐主编的《环境保护》，课程内容全面丰富，主要分为环保基础知识、各类环境污染的危害与防治、环境质量评价、环境管理、环境标准及环境保护法等内容。针对本专业特点，专业系挑选了前三部分内容进行重点讲授，着重介绍环境与健康的关系，以及与人们生活密切相关的水、大气、噪声及固体废弃物等各类污染的产生机理、治理方法、国内外最新治污技术和设备等内容。另外还对环境管理、环境监测、环保法规等内容进行简单介绍，通过合理分配教学时数，使学生学起来条理清晰，重点突出，主次分明。这样就能利用有限的教学时数学到尽可能多的知识，并学以致用，适应工科应用型本科人才培养的需求。
二、改进课堂教学方法
在课堂教学中，除理论教学外，还特别补充了一些从网络、报纸和杂志上能反映当时环境现状的文字和影像资料进行直观教学，增强学生的感性认识，提高学生的学习兴趣。
课堂上特别注重教学互动，调动学生的积极性，采用启发式教学法，既活跃了课堂气氛、又使学生学到了更多的知识。如在讲固体废弃物污染一章时，介绍什么是高分子废弃物引起的“白色污染”，让大家寻找日常生活中的“白色垃圾”，询问这些污染物产生污染的原因、途径及危害，让学生思考治理途径。此问题的提出引起了学生的注意，因为与其所学专业有关，所以会利用已学过的知识进行深入分析和讨论，大家提出各自的见解，发言踊跃。随后教师引导学生对各种治理方法进行比较，指出其优缺点，筛选综合治理的最佳途径，这样引导学生建立系统的思维方式。这样的启发讨论，使学生温故知新、学以致用，调动了他们的学习积极性。
另外，还组织学生进行专项讨论。如现在的家庭装修热中，要注意哪些室内环境污染？其中有哪些又是因高分子材料引起的污染，如何避免呢？这些问题的讨论都使学生受益匪浅。课堂讨论气氛热烈，教与学更加融洽，教学效果良好。
三、在其它教学过程中穿插环保知识
目前对于大学生的教育，既要强化素质教育，又要拓宽知识面，这样可以考虑将环保教学的一些内容融入到其它学科的教学之中，高分子专业系的另外一些专业课，比如《高分子合成工艺学》、《高分子材料成型加工》、《塑料成型模具》等，在教学过程中就可对生产或加工过程中的一些污染产生机理、治理方法等作适当介绍，对常用及最新的环保设备也可作部分介绍。
例如，教师在讲授《高分子合成工艺学》时，除了讲解各类高分子材料的基本性质、制备方法、工艺过程及工艺设备等内容外，还应该向学生介绍合成高分子材料的两面性，即有可能在合成过程中带来的一系列对生态平衡、环境保护的负面影响，穿插介绍各工艺的循环利用及废物处理的过程，并加入废旧高分子材料资源利用等内容，这些应用实例不仅吸引了学生注意力，而且在不知不觉中灌输了环保知识。这样既使各学科相互渗透，增加了教学的深度和广度，又加强了理论与实践的联系，开阔了学生的视野。
在实践教学环节上，在生产实习、毕业实习等阶段将环保现场教学穿插其中，这样既节约了经费和时间、起到了事半功倍的作用，又加深了学生的环保意识，增强了教学趣味性。
在实验教学上，可以考虑通过计算机辅助教学，引进应用新实验技术，更新实验内容，选用对环境友好的化学试剂和反应，实验微型化、系列化研究等手段，推进高分子专业的实验向“绿色化”方向进行改革。从点滴入手，不断研究、发现和探索绿色反应及条件，加强绿色化学教育和环保意识，才有可能从根本上切断污染源。这样，学生不仅会对实验课会产生浓厚的兴趣，而且会切身体会到环保的重要意义。
四、改进考试方法，巩固教学效果
在考试方法上，常规的闭卷考试模式需要学生花费大量的时间与精力背诵一些基础概念，但考试过后可能会遗忘掉很多内容，教学效果并不能体现出来。我们采取开卷形式，内容灵活多样，包括用大作业检查课堂教学内容掌握情况；作社会调查，提出环保治理方案或无污染生产方案；设计出新型环保设备，等等，既能考查学生对环保知识的掌握程度，促进他们对文化课的学习，又能使他们学以致用，充分发挥他们的主观能动性和创造性，综合运用所学各科知识，提出创造性见解，提高教学效果。
五、教学体会
通过对《环境保护》课程的教学改革可知，教学过程是一个复杂的动态过程，必须不断地探索，不断地改进。教学内容应该不断更新、不断完善，使其适应社会发展和人才培养的需求；教学方法要灵活多样，教学手段和教学观念要不断更新，教与学要协调一致，相互促进，这样才能保证教学质量和效果不断提高。随着近年来环境问题的日益凸显，加强对学生的环保意识的培养也越发显示出其必要性与紧迫性，广大高校教师应该把握一切传授知识的机会，将环境教育真正落到实处。
参考文献：
［1］刘天齐，黄小林，邢连壁等.环境保护［M］.北京:化学工业出版社，2004.
在《材料化学》绪论课的教学过程中，采用启发引导教学方式，以材料、材料与化学、材料化学”为主线进行教学设计，通过讲解材料发展中的化学，引入材料科学与化学的区别与联系，重点从材料结构、制备、性能和应用四个方面讲授了材料研究中的化学问题，使学生对本课程的内容有了清晰的认识，激发了学生学习本课程的信心和兴趣，并取得了满意的教学效果。
关键词:
材料化学;绪论课;教学设计
材料化学是材料科学与化学的交叉学科，伴随着材料科学的发展而诞生和成长，即是材料科学的重要部分，又是化学学科的一个分支［1］。目前，很多高等学校的化学和材料类专业开设了《材料化学》这门课程。《材料化学》是南阳师范学院材料化学专业的核心基础课程，对于培养学生的材料科学基础知识，分析和解决材料制备和应用中的化学问题的能力起到了关键作用。但是该课程涉及的知识面广泛，内容庞杂、概念甚多、加上课程改革，理论课时数减小，学生在学习《材料化学》课程过程中，普遍存在概念混淆、重点难以掌握等问题。绪论是一门课程的开场白和宣言书，是师生之间学习和交流的起始点，能为学生建立起一门课程的知识轮廓。通过对绪论进行学习，学生可以了解课程在所学专业中所处的地位和作用，以及该课程的教学内容、学习方法和考核方式等问题［2］。如何激发学生学习该课程的兴趣，提高课程的教学质量，绪论课在整个课程教学中有着举足轻重的地位。结合近年来的教学实践，就如何讲好《材料化学》绪论课谈一些心得。
1首先明确课程性质、特点及地位
教学之初，首先明确该课程作为专业核心课程的重要地位，是学习后面材料专业课程的基础课程，同时明确考核方式，加强学生对本课程的重视程度。材料化学是材料科学和化学学科的交叉学科，课程内容既涉及工程材料应用中的实际问题，又包括材料结构及制备中的化学问题。作为一门交叉学科，很多知识点与材料学和化学课程中的相关内容重复，很多学生以为学过相关知识，就会从思想上松懈。然而，相关知识点虽然出现重复，但在不同学科中讲授的重点是不同的。在讲授材料化学课程的过程中，要着重培养学生利用化学的思维解决材料科学中的问题，使学生深刻领会化学与材料科学交叉的重要意义。通过一些实例，讲解本课程与化学和材料相关课程的区别和联系，使学生更加深入了本课程的性质和地位。材料科学是偏实际应用的工科课程，化学是偏理论的理科课程，材料化学则是利用化学的理论解决材料应用中的实际问题。
2材料
以材料的实际应用为引子，如材料在航天航空、交通运输、电子信息、生物医药等领域的应用，带领学生进入学习状态，引导学生回想什么是材料?材料的种类?提出材料是对人类有用的物质，是人类赖以生存和发展，征服自然和改造自然的物质基础;是人类进步的里程碑。然后介绍材料的发展历史，说明人们对材料的使用，是从最早的天然材料，依次经历了陶瓷、青铜、铁、钢、有色金属、高分子材料以及新型功能材料。根据材料的发展史，启发学生思考材料研究和发展过程中的规律和特点。人们对材料的使用经历了从天然材料到合成材料，从传统材料到新兴材料。传统的材料主要以经验，技艺为基础，材料靠配方筛选和性能测试，通过宏观现象建立的唯象理论对材料宏观性能定性解释，不能预示性能和指明新材料开发方向，而新型材料则以基础理论为指导。材料科学的历史表明，当一种全新的材料在原子或分子水平上合成后真正巨大的进展就常常随之而来。化学的发展往往导致材料技术的实质性进步。在新材料的研发和材料工艺的发展中，化学一直担当着关键的角色［3］。任何新材料的获得都离不开化学，以石墨烯为例，物理学家主要关注其电子结构及输运理论，材料学家主要测试材料的电磁、光电、传感和催化等性能，而化学家的任务则是利用化学气相沉积和插层剥离等方法制备该材料。只有通过化学气相沉积法制备出高质量大尺寸的石墨烯，才能推动石墨烯在电子信息领域走向实用化。
3材料与化学
材料化学是材料科学与化学学科的交叉，很多学生容易混淆材料科学和化学的研究范畴。在本课程的第一节课，一项重要的任务是使学生明确材料科学和化学的研究内容和范畴，这对于后续相关概念的讲解至关重要。材料科学的研究对象是材料，材料是对人类有用的物质，指的是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。而化学的研究对象是物质，物质是构成人类物质世界的基础。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料;材料科学是一门研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能及应用之间相互关系的科学;而化学则是从原子和分子角度研究物质的组成，结构、性质及相互转变规律的科学。因此，化学研究的尺度范围是原子、分子、分子纳米聚集体。材料科学最早研究的尺度范围在微米以上，如钢和陶瓷的组织结构。随着一些新兴材料的出现和发展，人们对材料的研究甚至小到电子结构。如近些年发现的拓扑绝缘体，其表面导电，体内不导电的性质由其拓扑的能带结构决定，而该拓扑结构则与电子的自旋运动有关，研究拓扑绝缘体必须从电子自旋角度认识其结构。因此，材料科学的研究范畴不断拓展，并于其它学科交叉。
4材料化学
通过学习材料的发展历程、材料科学与化学之间的区别和联系，学生已经对材料化学有了一定的认识，引导学生给材料化学下一个定义。材料化学是关于材料结构、制备、性能和应用的化学。本校材料化学专业选用曾兆华、杨建文编著第二版《材料化学》作为教材，教材的章节也是按照材料结构、制备、性能和应用进行安排的［4］。在这部分内容讲授过程中，可以让学生以教材目录为参照，讲到相关内容可以与教材相关章节进行对应。
4.1材料的结构
从三个层次讲解材料的结构，分别是电子原子结构、晶体学结构和组织结构。电子原子结构在很大程度上影响材料的电、磁、热和光的行为，并可能影响到原子键合的方式，因而决定材料的类型。在这个层次上研究的化学问题主要涉及原子序数、相对原子量、电离势、电子亲核势、电负性、原子及离子半径等。原子序数决定了材料的化学组成，电负性决定材料内部原子之间的键合方式，从而影响材料的导电性、强度和热膨胀系数等。晶体学结构主要指原子或分子在空间排列的方式，根据原子排列的有序性，将材料分为晶体和非晶体。晶体中出现局部无序，或对理想晶体的产生偏离，则出现缺陷。缺陷的存在影响材料的力学性能和电学性能等。如在本征硅内部掺杂磷元素，磷原子替代硅原子的位置，形成杂质原子缺陷，增加本征硅的导电性，形成N型半导体。组织结构主要指材料的物相组成及结构、晶粒的大小和取向等。在大多数金属、某些陶瓷以及个别聚合物材料内部，晶粒之间原子排列的变化，可以改变它们之间的取向，从而影响材料的性能。一般来说，减小金属的晶粒可以降低其熔点。在这一结构层次上，颗粒的大小和形状起着关键作用。大多数材料是多相组成的，控制材料内部物相的类型、大小、分布和数量可以调控材料的性能。
4.2材料制备
材料合成与制备就是将原子、分子聚集在一起，并转变为有用产品的一系列过程。材料制备的方法和工艺影响材料的结构，从而影响材料的性能。根据制备原理的不同，材料制备方法可以分为物理法和化学法。物理法指在材料制备过程中，仅改变材料内部原子或分子的聚集状态，不涉及化学反应的方法。如真空镀膜、溅射镀膜、脉冲激光沉积法等。化学法则在材料制备过程中，涉及化学反应，并且有新物质的生成。如固相反应法、有机合成法、水热法、沉淀法、化学气相沉积法等。以石墨烯材料为例讲解材料的制备方法。石墨烯作为二维单原子层材料，既可以采用物理法制备，也可以采用化学法制备。2004年发现石墨烯的报道，便是采用简单的胶带对撕方法制备，该方法依靠外力使石墨片层克服层间范德华力，使层与层之间分离，从而获得单层石墨，该方法也称为物理机械剥离法。利用甲烷、乙烯等烃类气体作为碳源，镍、铜、金等金属作为基片，采用化学气相沉积法则可以制备高质量大尺寸的石墨烯。另外，以石墨为原料，利用化学插层剥离的方法也可以用来制备石墨烯［5］。但不同方法制备获得石墨烯的尺寸及性能差别较大，在不同的应用领域采用的石墨烯制备方法是不同的。
4.3材料性能
材料的性能由其结构决定，与材料制备的工艺和方法有关。性能是指材料固有的物理、化学特性，材料性能决定了其应用。广义地说，性能是材料在一定的条件下对外部作用的反应的定量表述，例如力学性能是材料对外力的响应、电学性能是对电场的响应、光学性能是对光的响应等。因此，材料的性能可分为力学性能和特殊的物理性能。常见的力学性能包括材料的强度、硬度、塑性、韧性等。力学性能决定着材料工作的好坏，同时也决定着是否易于将材料加工成使用的形状。锻造成型的部件必须能够经受快速加载而不破坏，并且还要有足够的延性才能加工变形成适用的形状。微小的结构变化往往对材料的力学性能产生很大的影响。材料特殊的物理性能包括电、磁、光、热等行为。物理性能由材料的结构和制造工艺决定。对于许多半导体金属和陶瓷材料来说，即使成分稍有变化，也会引起导电性很大变化。过高的加热温度有可能显著地降低耐火砖的绝热特性。少量的杂质会改变玻璃或聚合物的颜色。
4.4材料应用
材料化学已经渗透到现代科学技术的众多领域，如电子信息、环境能源、生物医药和航天航空等领域。例如，在电子信息领域，现代芯片制造离不开化学。光刻过程使用的光刻胶和显影液，镀膜过程中的化学气相沉积和原子层沉积，刻蚀过程中的反应离子刻蚀，这些工艺过程都离不开化学的作用。在环境能源领域，新型光催化材料和太阳能电池材料的研究和开发，离不开化学法制备材料和对材料进行化学掺杂改性。在生物医药领域，对传感材料进行化学改性提高其传感特性，对仿生材料进行表面改性可以提高其生物相容性。在航天航空领域，各种轻质、耐高温、耐摩擦等结构材料和功能化智能材料的研发都离不开化学。
5结语
通过对材料化学”绪论课的精心设计，使学生明确了该课程的性质和重要地位，大量的实例激发了学生学习的兴趣和求知欲，树立了学生学好该课程的信心，为课程的深入学习起到了奠基石的作用。以材料、材料与化学、材料化学”为主线进行讲授，使学生对本课程的内容有了更加清晰和深入的认识，取得了良好的教学效果。
参考文献
［1］禹筱元，罗颖，董先明.材料化学专业人才培养模式的改革与实践［J］．高教论坛，2010，1(1):23－25.
［2］杨卓娟，杨晓东.关于高校课程绪论教学的思考［J］．中国大学教学，2011(12):39－41.
［3］唐小真，杨宏秀，丁马太.材料化学导论［M］．北京:高等教育出版社，1997.
［4］曾兆华，杨建文.材料化学.2版［M］．北京:化学工业出版社，2013.
一、结合现代科技发展，重视吸收新的知识
化学的发展除了对物质世界的认识具有重要的理论意义外，还与国民经济、人类生活及社会的进展有着非常密切的关系。在面向21世纪的今天，现代化学正在帮助人类更好地解决能源、农业、衣着、环保、医疗、交通等生产和生活的重大问题。这种发展趋势决定了化学在新的科学技术革命中具有十分重要的地位，其中突出的是化学与材料科学、能源、环保科学、生命科学、农业生产等的联系。所以化学教育要跟上现代化的步伐，就应该结合化学学科的特点，把这些新的知识引进教材，纳入教学体系。
材料是人类、社会进步的重要标志，新材料的发明和利用与技术进步的关系非常重大。如果没有半导体材料的工业化生产就不可能有目前的计算机技术，没有现代化的高温、高强度结构材料就没有今天的宇航工业，没有低损耗的光导纤维就没有当前正在快速发展的光通讯……凡此种种说明新材料是新兴技术的基础，是高新技术的突破口。新教材用一定的篇幅以必学、选学、阅读或资料的形式编入了这方面的有关知识。如在“硅”（第二册第七章）中增加了“新型无机非金属材料”，向我们展示了高温结构陶瓷、半导体陶瓷、光导纤维等材料的性能和它们在现代原子能工业、半导体工业、激光、电子、航天等科技领域里所发挥的独特作用以及今后的研制方向。随着材料科学的不断发展，金属材料已从传统的钢铁材料、有色金属材料及合金材料发展为包括稀土金属、贮氢金属、金属结构材料等在内的金属材料体系。为使中师生了解这一发展，教材在“几种重要的金属”（第二册第九章）中编入了“新型的金属材料”作为选学内容。原有教材对有机高分子材料的介绍只限于传统的塑料、合成橡胶、合成纤维三大类，而事实上高分子材料种类的增多和产量的增长远远超过无机材料。所以对新型的有机高分子材料进行适当介绍，对于开阔学生视野、扩大知识面是很有必要的。教材在第二册第十二章中选编了光敏性、导电性、生物活性等高分子材料。为体现化学学科特点，对这些功能高分子材料的性能和用途的叙述主要突出了与化学的关系，如用感光树脂印刷制版来实现印刷工业的完全自动化，利用高分子膜淡化海水等。
能源是维持人类生存和发展的物质条件，发展工业、农业、国防、科学技术以及提高人民生活水平都需要有充足的能源。面对新技术革命的挑战，常规能源已无法满足需要，人类面临的迫切问题是一方面要想方设法提高常规能源的使用效率，另外要积极探索和开发新型能源。在开发新能源的过程中，化学学科发挥了巨大的优势。教材在“烃”（第二册第十章）中编入了“新能源的开发和展望”简要介绍了太阳能、核能、生物能、海洋能、氢能等几种新型能源的基本知识及其发展情况。配合“原电池及其应用”教材在阅读中介绍了几种新型化学电池的构造、工作原理及主要用途。
在世界人口日益增长，生产不断发展、人类生活水平持续提高的过程中，环境保护已成为当前和未来一项全球性的重大课题，保护和改善生产与生态环境，防治环境污染和其它公害是我国的一项重要国策。化学与环境有着密切联系，在大多数情况下，环境污染主要是由化学污染造成的。教材在元素化合物知识的介绍中有机地渗透了有关环境知识。如在氧族元素中增加了臭氧层的作用、臭氧层减少和恶化对人类、对环境的危害等内容；结合硫的氧化物的性质，教材叙述了酸雨的形成及危害；在氮族元素中，分析了氮氧化物作为大气的主要污染物的来源、危害及其防治；在石油和煤一节中教材指出了燃煤造成的污染、“三废”对大气、土壤、水域的污染方式，对生态的破坏和对人类健康造成的危害。在“环境保护”（第一册第四章）一节中，教材比较全面地介绍了环境污染的主要方面：大气污染、土壤污染、水碱污染、食品污染、固体废物、放射性、噪声等污染及其防治的重要措施。以使学生了解环境和社会发展的关系，使学生认识到环境污染的严重性，环境保护和环境改造的迫切性和可能性，进一步增强了学生的环保意识。
此外，教材还充分挖掘当今科学前沿新研究项目所包含着的基本知识和基本理论，使中师生逐步学会用已经掌握的知识和概念去接近和理解前沿科学的新发现。如教材在叙述碳的同素异形体时引进了C[,60]，教材还在选学中编入了化学元素与人体的关系、8千万年以前的琥珀化石中的空气成份与现代空气成分的区别等知识，以期使中师化学教材更具时代感。
二、适应培养现代人才注意学科间的联系渗透
自然界本身是一个相互联系着的整体，我们所遇到的一些问题如能源、材料、生态环境等很难把它们绝对归属于某一学科领域，因为它们都是综合性问题。各传统的分科课程，长期以来已形成了体系的完整性和逻辑的严密性，有它们不少的优点。但由于课程之间缺乏必要的横向联系故不易使学生从知识整体与联系中来理解和掌握知识，而易与现实脱节，不利于学生把学习与认识世界和改造世界的实际需要结合起来。
为适应培养现代化人才的需要，教材在叙述新增加的材料、能源。环境等知识时，注意了与其它学科的交叉。在介绍半导体陶瓷、光导纤维、超导材料的性能和应用时结合了一些
物理学知识，在彩色摄影中用到了加色法成色原理和减色法成色原理；在石英晶体的重要用途中提到了压电效应等；在叙述呼吸作用、固氮、酶以及三大营养物质时联系了有关生物学知识。
中师化学教材在保持自身的知识结构的相对完整性和系统性的基础上，还注意了与初中化学和小学自然的纵向联系。如初中化学是中师化学教学的基础，小学自然中的很多知识如空气、氧气、二氧化碳、溶液等都是初中化学的内容。但仅靠初中化学的学习，学生将来难以胜任小学自然的教学，特别困难的是不能独立完成有关实验的教学任务。所以教材通过有关实验习题和选做实验与初中化学合理衔接。在系统元素化合物知识的某些章节中，通过选学、阅读、资料以及讨论题对小学自然的有关教学进行深入学习和研究，使中师化学教学内容和教学方法能适应小学自然教学改革的需要。
关键词：应用型本科高分子课程考核方法
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0197-01
应用型本科教育的培养目标定位于技术工程师，既要具有较强的专业基础理论知识，又能够解决生产实际中的具体技术问题。而在培养过程中，专业基础课和专业课起到了从书本的理论到实际应用的过渡。因此，应用型本科院校在这类课程的设置上减少了理论课的课时，增加实验和实践课的课时[1-4]。而在教学过程中，我们发现学生往往不能将理论与实践相结合，对于理论的掌握也往往通过死记硬背的方式，对于实验和实践中出现的问题也不太会分析解决。究其原因，目前评价学生学习的好坏主要是通过考试成绩来判定，而考核形式单一，笔试为主，这就使得学生的学习也常常以成绩为导向，以考试为目标，考试之外的东西他们很少去关心思考。因此，在应用型本科人才的培养过程中，对于专业课和专业基础课的考核方法、考核体系的改革势在必行。该文以笔者在实际教学工作中在高分子系列课程上的一些教学思考提出了一些改革措施。
1构建包括基本理论、基本知识在内的基础理论考核系统
高分子是材料科学与工程专业知识体系构建的一个重要方向，主要由高分子化学、高分子物理、高分子材料检测、聚合物成型加工、高分子材料等构成了这个专业方向的主要的专业课与专业基础课。这些课程讲述的内容实现了从小分子变成实际使用的高分子材料的过程，如图1所示。其中高分子化学是讲述从单体变为高聚物的聚合过程，而高分子物理是讲述高聚物的结构与性能，聚合物成型加工是讲述从聚合物变为材料的成型加工过程，高分子材料是讲述高分子制品的应用，高分子材料检测是讲述高分子材料的性能检测。
对高分子化学、高分子物理、高分子材料、高分子材料检测、聚合物成型加工等系列课程中的基本理论、基础知识内容，在原有闭卷考核方式的基础上，建立涵盖系列课程知识的试题库，题型包含：基本概念的名词解释和填空、基本理论的比较和是非判断、基于基本知识的简答和计算。相关课程的老师根据自己课程的需要，选择考核试题，注重考查学生对高分子知识体系关联性的理解。
2构建以实际工程问题的理论分析为主的基础理论应用考核系统
在教学过程中注重教学内容的变革，积极推行案例教学、专题性教学、研究性学习，积极开展观摩教学与评教活动，并构建以实际工程问题的理论分析为主的基础理论应用考核系统，建立案例分析试题库，让学生用已有的基本理论和基本知识来分析实际案例。例如，如何制备既具有弹性，又具有一定强度的尼龙纤维？首先涉及的知识是聚合物成型加工中的尼龙纤维的制备方法，尼龙纤维可以通过湿法纺丝来实现，这样学生可以加深对湿法纺丝的过程的了解；其次如何实现材料的高强度，这就可以从高分子物理里面的聚合物的聚集态分析，具有结晶、取向等状态的高聚物的力学强度较好，因此要想纤维具有高强度就必须通过一定的方式使其结晶或取向，而结晶和取向两者之间又是相互影响的，取向会促进结晶，因此在成型加工过程中需要通过一定的方式使其取向，这又回到成型加工的过程中，通过定向拉伸的方法使其取向；最后要使纤维具有一定的弹性，这就需要使纤维能在一定程度解取向，恢复高分子的弹性，而解取向的方法可以利用热处理来实现，这就要求增加材料制备的后处理过程。总之，通过这样以实际工程问题的理论分析为主的考题，使学生建立基本理论和实际应用的联系，深入理解相关课程理论知识间的关联。
3建立实际问题解决能力考核系统
建立以能力培养为目标的考核体系，改单一的试卷考核方式为大作业、小论文、课题答辩等多种考核方式，改一次性课程终结考核为过程监测考核、理论和实践动手综合考核。通过目前科学和工程上存在的问题，考核学生解决实际问题的能力，并将相关的问题贯穿相关的专业基础课、专业课和实践课程的教学与考核中。例如，实际高分子材料制备中的问题可以在高分子物理中作为案例分析题；经过分析后的问题又可以在聚合物加工工艺中做为一个大作业，让学生自己提出解决方案，并给出评分；然后在实践课上让学生完成此方案，并在实现的过程中学会利用已有的知识对方案做出优化和调整，给出实践课的评分；最后通过高分子材料检测课程分析材料的结构与性能。
4结语
考核方法是课程建设的重要组成部分，是评价学生学习以及能力的最直接的方法，也是对教学效果最直接的评价方法。因此在课程改革过程中，考核方式的改革成为推动课程建设，实现应用型本科院校的培养目标必不可缺少的环节，在应用型本科院校工程类专业上有着很好的推广价值。
参考文献
[1]胡小红，王淮庆，郝凌云，等.应用型本科院校材料科学与工程专业材料物理课程教学中的几点思考[J].金陵科技学院学报，2010，29（6）：39-42.
[2]陈晓宇，郝凌云，胡小红.“情景”教学法在高分子材料检测课程教学中的应用[J].中国科教创新导刊，2013（32）：118.
关键词：高分子材料；教学；探索和实践
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）24-0219-02
《高分子材料》是材料科学与工程学科的重要组成部分，是材料专业类学生的一门重要课程。但对于非高分子专业的学生，一般只有这一门高分子专业课，且学时有限。为使学生掌握广泛的基础知识、扎实的专业知识，该课程要将《高分子物理》、《高分子化学》、《高分子材料加工》等课程内容融为一体，并加强与其他材料科学的相互贯通。笔者在几年的教学实践中不断探索，对这门课的教学内容、教学方法和教学效果评价体系等方面进行了总结。
一、明晰教学目标、突出教学重点、合理安排教学内容
通过《高分子材料》的教学，需要学生掌握“高分子材料科学基础”、“高分子化学”、“高分子物理”、“高分子成型加工”、“通用高分子材料”等理论知识。在有限的学时条件下，要使对于高分子完全陌生的学生理解并掌握这些基本概念与原理，授课内容的选择是非常重要的。在内容选取上，我们的原则是既要让学生掌握相关的理论知识，又要有所侧重，并注重课程与先修课程的联系和课程前后内容的衔接等。高分子材料的制备、结构、加工及性能之间存在着一系列的有机联系，我们讲述的内容既要有独立性又应注意前后的关联性。首先，结合以前所学知识，让学生掌握高分子材料科学的基础知识。其次，高分子化学部分，我们着重讲解聚合反应机理。高分子的合成按机理主要分为逐步聚合与连锁聚合。连锁聚合中，以自由基聚合研究得最为透彻，我们分别结合反应过程的热力学和动力学，分析自由基聚合各个阶段的特点。至于离子聚合和定向聚合等内容，给定思考题安排学生课后学习。对于学生自学有疑问的地方，教师可以在答疑时给予指导。逐步聚合中，又可分为线形缩聚和体型缩聚，我们一般只讲述线形缩聚部分，体型缩聚安排为课后学习内容。高分子物理部分，我们集中讲述高聚物的结构与性能间的关系。通过掌握高分子材料的合成原理和方法，了解高分子材料结构与性能之间的关系，从而逐步形成较为完整的高分子材料科学知识体系。为了培养实用性、创新型人才，我们在教学中还及时更新教学内容，将新知识、新理论和新技术充实到教学内容中，为学生提供符合时代需要的教学内容。
二、积极探索教学方法，提高课堂教学效果
在《高分子材料》的几年教授过程中，为提高课堂教学效果，笔者一直不断探索，总结了一系列教学方法。
1.表格教学法。《高分子材料》的课程中，有很多教学内容可以通过对比进行讲解，比如聚合物的聚合机理中的连锁聚合和逐步聚合、自由基聚合的各种实施方法等。笔者在实践中，发现表格教学法是个很有效的教学方法。该方法运用比较，比传统直述法更清晰，利于学生掌握相关知识的区别和联系，从而更好地接受知识，并对各知识点有更深刻的理解。比如在讲述高分子材料的合成方法时，可以先用表格列出本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合四种实施方法，再在第一列列出配方、聚合场所、聚合机理、生产特征、产品特性、生产实例等与各实施方法对应的属性，然后一边讲解，一边将各属性填充，让学生接受知识点的同时也学习各属性的异同，从而加强对相关内容的理解和接受，也更利于学生记住相关内容。
2.示例教学法。示例教学法可以引发学生的学习动机，帮助学生理解抽象的事物和概念，发展学生的求知欲望。学生刚开始学习高分子材料，对有关知识和内容了解不多，专业术语比较陌生，但是日常生活中都接触过多种性能各异的高分子材料制品，对高分子材料性能的差异性有一定的感性认识。在讲课时可以引入这些实际的材料，既能提高学生的学习兴趣，也有利于更好地理解所学知识。比如在讲述高聚物粘弹性这部分内容时，高聚物区别于其他材料的最大特点是其粘弹性，由于高聚物分子运动的松弛时间正好我们能用肉眼观察到，所以才表现出这些现象。
3.启发教学法。《高分子材料》的教学中有不少抽象的概念、逻辑推理的演绎过程。老师在课堂上一味讲授专业知识和术语，学生学习热情不高。通过一边讲解，一边结合学科知识适当提出问题的启发式教学方式，能提高学生的学习兴趣和积极性，并能把一部分走神的学生拉回来。如讲到高分子结构时，先提出一个问题：“为什么橡胶和塑料的力学性能有这么大的差异？”给予学生适当时间思考后，再具体讲解高分子材料的结构，让学生带着问题听课，不但启迪了学生的思维，也使他们对所学内容有了更深刻的理解。
4.互动教学法。为了培养能解决实际问题的高素质人才，《高分子材料》的教学中，不应让学生死记硬背和生搬硬套，而应结合实际问题让学生思考，激发学生的发散思维。如讲到橡胶性能时，请同学们思考“如何提高橡胶的耐热温度”，再提示学生利用所学的高分子物理部分知识，从优化橡胶的结构入手，发动学生积极讨论，启迪思维，培养运用基础理论知识分析实际问题的能力。这种讨论式的教学方法，既活跃了学习气氛，启发学生思考问题，又可使学生对知识更好理解和掌握。在讲述高分子材料的合成时，经常通过合成反应式来表示合成过程和机理。我们一方面在课件编写中注意到让所有的反应方程式都不是一下显示出来，而是模仿板书一步一步显示，让学生有充分思考、接受的时间；另一方面，部分反应方程式让学生自己来写，旁边同学互相检查。通过这种方式，使学生更加熟悉并能深刻理解反应过程，其他同学的检查也能让同学发现自己意识不到的细节上容易出错的地方，了解出错的原因，补充没有掌握的知识点。
三、改革考核方式，提高学生综合素质
《高分子材料》的教学评价不但要考查学生基本理论知识的掌握情况，也要考查学生的再学习和独立思考解决问题的能力。为此，我们改变单一的一份试卷定成绩这种缺乏准确性和全面性的考试制度，将成绩的考核纳入每个教学环节中，为每个学生制订具体考核表，跟踪学生学习进展，使学生在学习中能随时了解自己的学习情况，督促自己不断学习、不断提高。其中考试方面根据课程的要求建立了《高分子材料试题库》，逐年对试题库的内容进行改进和更新，每年从试题库中抽取试题组成A、B两份试卷，严格考试要求和评分标准；另一方面，让学生选择一种新型高分子材料，查阅相关文献资料，描述它的合成、制备、结构、性能及应用前景，并撰写小论文；同时，增加学生课堂讨论、实验、作业等平时成绩的评分标准和比例。通过改革考核和评价体系，激励了学生的学习热情，锻炼了学生的实际能力，有利于培养高素质人才。
通过《高分子材料学》教学的探索和实践，初步探索了课程的教学思路和方法。在今后的教学中，我们还将不断总结经验，进一步完善教学过程中的各个环节，培养出既掌握专业知识，又具备分析问题、解决问题能力的能适应以后工作和科研需要的高素质人才。
参考文献：
[1]刘晶如，俞强，张洪文，等.高分子物理课程教学改革与实践[J].高分子通报，2010，（11）：111-113.
[2]张镭.高分子化学教学的改革与探索[J].高分子材料科学与工程，2002，18（3）：202-203.
[3]毛瑞.《陶瓷工艺学》教学的探索与实践[J].陶瓷研究与职业教育，2007，5（4）：44-46.