時間：2023-09-15 17:14:28
導語：在材料化學與工程專業的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
關鍵詞： 高分子化學 高分子物理 生物功能材料 教學探索
高分子化學和高分子物理是高分子科學相關專業的專業基礎課。在專業課程設計中，一般兩門課程獨立設置，其中各占有48到72學時不等。我校的生物功能材料專業開設了高分子方面的課程，其中高分子化學與物理是該專業的專業基礎課。根據該專業特點，生物功能材料涉及領域較廣，從無機陶瓷材料到有機高分子材料都有涉及。該專業學生只需掌握有關高分子化學和高分子物理的基本理論知識和應用技能，因此我們開設了高分子化學與物理課程，所設學時為56學時，開設時間安排在二年級下學期，為三年級開設《高分子材料化學》等課程打下一定基礎。該課程內容涉及高分子材料的合成與實施方法，高分子材料的結構、性能、成型加工及其應用，是一門多學科交叉、實用性很強的學科。根據該課程具有涵蓋內容廣，物理化學和有機化學知識運用較多等特點，這樣有限的課時設置就給授課帶來了一定困難，導致學生在理解和應用本課程知識方面具有一定難度。另外，我校該專業物理化學課程設置在二年級下學期和三年級上學期，其中物理化學反應動力學部分講授時間較晚，這也給高分子化學與物理的授課帶來了一定困難。那么如何在有限的學時內系統地講授高分子學科基礎知識，是本文需要重點探討的問題。
1.選擇教材，合理安排教學內容
受授課學時的限制，我們選用的教材是化學工業出版社出版的《高分子化學與物理基礎》，由魏無際等主編。該教材系統地闡述高分子化學與物理的基本概念、基本知識、基本原理和基本測試方法，教材內容全面，難度適中，比較適合生物功能材料專業的教學要求。針對課時較少的現狀，我們對教學內容進行了合理安排。對于高分子化學部分，重點講解高分子的基礎概念、縮聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、陰離子聚合等內容，自由基共聚合、陽離子聚合、配位聚合等可較簡單講解，聚合物的化學反應章節主要由學生自學。這樣既保證了學生能夠掌握高分子化學的基本概念及反應，又沒有因為課程過難給學生造成學習困難。對課程中的某些內容，例如聚合動力學的推導，在物理化學中化學動力學部分還沒講解的情況下，我們在教學中不要求學生記住所有推導和公式，僅提出聚合動力學基本知識，引導學生自己進行動力學推導。對于高分子物理部分，我們重點講解高分子的結構、高分子的分子運動、力學狀態及其轉變，簡單講解高分子固體的基本力學性質、高分子溶液的基本性質章節，對高分子電學、熱學和光學的基本性質章節主要由學生自學。這樣課程的安排，重點講解能夠加強學生對高分子學科基本知識的掌握；簡單講解能夠擴大學生的知識面、引導有科研需求的學生課下加強該部分內容的掌握；自學部分主要為了深化學生對高分子學科知識的理解。重點講解、簡單講解與學生自學相結合的教學方法，突出了本課程重點、拓寬了學生知識面，克服了高分子學科教學中內容多、概念多、數學推導多等難于克服的難點。
2.理論聯系實際，提高學生學習興趣
高分子化合物廣泛存在于日常生活中，如穿著用的化學纖維、自然界存在的棉、麻、絲綢等，食品行業中的蛋白質、淀粉、纖維素，建筑行業中用的涂料、各種高分子管材、膠黏劑、有機玻璃，行駛工具中應用的橡膠、工程塑料、增強纖維等。高分子科學在人們的日常衣、食、住、行中發揮著極其重要的作用，其是一門應用基礎型的學科。高分子化學與物理的教學，單純的講解很難引起學生的學習興趣，教學效果不顯著。為提高學生學習興趣，我們在講解基本知識的同時，注重理論和實際相結合，列舉了大量實例。例如講解縮聚反應時，對滌綸、尼龍等一些重要的縮聚物的生產原理進行了重點講解，對聚乳酸生物材料進行了系列概述，包括其生產方法、原理和應用等；自由基共聚合部分，講到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS樹脂）、丁苯橡膠（SBR橡膠）等一些著名共聚物和常見聚烯烴產品及它們的制備原理、主要性能和用途。其中舉例聚四氟乙烯（PTFE）用于流量泵、反應釜內襯和攪拌棒外面涂層，聚氯乙烯（PVC）用于各種集成吊頂和各種垃圾袋等。在高分子發展史中，講授諾貝爾獎成果和獲得者的發明典故，例如電高分子的發現、齊格勒-納塔催化劑的發展，以增強課堂的趣味性；講述了第二次世界大戰期間高分子的發展典故。此外，讓學生翻看塑料水杯的材質、衣服標簽讓學生認識各種標志上一些材質的名稱，指出我們的水杯、服裝由哪些合成高分子構成，并討論目前常用的化學纖維名稱和聚合原理；通過舉例講解方式，激發學生自主學習興趣。
3.多媒體與板書教學方法相結合，提高教學質量
高分子化學與物理基礎課程知識面廣，其涵蓋了高分子化學、高分子物理、高分子加工等方面內容。該課程教學信息量大、理論性強，學生理解相對比較困難。因此，我們在教學過程中注意多種教學形式相結合，提高教學質量。課堂主要采用多媒體教學方式，同時輔以板書講解，取得了不錯的教學效果。利用多媒體教學方法既能夠將理論的知識直觀體現出來，又能夠將難于理解的教學內容形象地展示出來，這樣可以使學生更容易理解所學內容。例如，在講解配位聚合時，利用動畫演示雙金屬活性中心機理和單金屬活性中心機理中單體分子的插入過程與鏈增長過程；自由基聚合實施方法中，利用制作動畫模擬懸浮聚合和乳液聚合過程中單體的分散過程，高分子物理中拉伸對高分子結晶形態的影響、動態黏彈性模型，等等。通過多媒體的運用，可以使抽象的教學內容具體化，有效提高學生學習的趣味性。多媒體課件也會存在一些缺陷，比如講課節奏過快，學生難以吸收；教師過于關注幻燈片屏幕，減少了和學生的交流互動，等等。在實際教學過程中，還應注意和板書的有效結合，對重點知識內容采用板書的形式進行講解，取得了不錯的效果。
4.網絡教學方法的運用
針對多媒體教學存在講課節奏過快，學生難以吸收等缺陷和板書教學進度緩慢等特點，對重要章節，我們采取課堂與課下網絡教學相配合的方法。網絡教學在原來多媒體教學基礎上，對教學過程和教學內容提供了全面支持。目前學校構建了一個比較完整的網上教學支撐環境，提供多媒體錄播室進行教學視頻的錄制，最后把課件與錄制視頻統一上傳到網絡教學平臺。網絡教學有許多傳統學習方法無可比擬的優點，例如學生學習自主性增強，真正發揮學習的主觀能動性，學生學習在時間和空間上少了許多限制，學習的探究性更加深入。另外，網絡背景下學生在獲取不同的資源時可以進行比較，相互之間取長補短，知識面更廣。隨著現在網絡技術的發展，學生可以在宿舍、教室和學校多媒體教室通過網絡對課堂內容進行學習。網絡教學方法的運用，大大彌補了課堂多媒體課件存在一些不足，大大提高了教學效率。
5.開展互動式教學，發揮學生的學習主動性
教學是教師和學生的共同行為，學生是課堂的主體，教師是學生學習知識的引導者。目前高校教學方式偏重以教師“教”為主，忽視了學生“學習”的主動性，學生始終處于“被動學習”地位。這樣的“被動學習”，導致學生具有學習壓力大、心理負擔重等特點。針對這一現狀，我們采取課堂互動的教學方式，包括師生提問、討論和學生上講臺相結合的方式進行教學活動，取得了一定效果。比如在下課前教師先提出下一節課的預習內容，提出一些討論問題，例如在講述縮聚反應時，提出不同聚合時間獲得聚合物分子量是否相同、什么樣的單體能夠發生縮聚反應、什么樣的單體能夠獲得支化的高分子等問題。讓學生通過查閱資料，自己尋找答案，并在下次課堂上讓學生進行討論，然后教師補充。這樣既提高了學生的學習思考能力，又增強了學生的學習主動性，提高了學習興趣。另外，我校為農業院校，雖然學習《高分子化學與物理課程基礎》課程的學生是非農業專業，但是部分學生畢業后或許從事涉農相關服務業。考慮到此種情況，我們在授課內容安排上，對目前農業應用的高分子材料和高分子在農業方面的潛在應用進行了討論，給他們提供了創造性思維。比如在講自由基聚合章節時，我們就對強吸水樹脂的制備現狀和發展前景，主要針對其在農業生產中的應用進行了講述，對高分子薄膜在農業中的應用及帶來的“白色污染”與應對措施進行了討論。通過這樣的討論，我們鍛煉了學生分析思考問題的能力，這為學生工作與科學研究的創新思維形成打下了基礎，提高了學生的學習積極性和學習興趣，加深了對本課程的理解。
6.結語
通過對本校生物功能材料專業《高分子化學與物理基礎》課程教學中的一些課程設計特點、面臨的問題及目前采取的措施進行了總結。《高分子化學與物理基礎》雖然是一門專業基礎課，但其理論性強、概念抽象難懂，如何讓學生在掌握該課程基本理論的同時，調動學生的學習積極性，培養學生的自主學習能力和創新意識，是教學工作中需要不斷探索的問題。我們將在總結已有教學經驗的基礎上，繼續對本課程教學方法的改善與創新進行探索，以提高該課程的教學質量。
參考文獻：
[1]魏無際，俞強，崔益華.高分子化學與物理基礎（第二版）.北京：化學工業出版社，2011.
[2]黃海霞.應用化學專業《高分子化學與物理》課程教學探索.廣州化工，2013，41（12）.
2010年12月17日，黑龍江省推出《黑龍江省新材料產業發展規劃》，旨在通過加快發展新材料等新興產業，調整現有產業結構，轉變經濟發展方式，促進老工業基地振興。為加快推進黑龍江省“經濟區”建設和實施“十大工程”發展戰略，黑龍江省著力培育新材料產業以提高經濟發展核心競爭力，計劃在未來5至6年間，重點發展10個新材料產業群，推進100個技術改造、研發和招商引資項目，打造具有較高水平的國家新材料產業化基地，這其中與材料化學密切相關的產業有聚烯烴材料及工程塑料產業群、高性能纖維及復合材料產業群、精細化工材料產業群。基于以上國情、省情，社會迫切需要大量面向基層和生產一線，清楚高分子材料的成分結構、性質、制備合成與使用性能之間的關系，較好地掌握材料化學專業的基礎理論、專業知識和基本技能，能夠在高分子材料與工程、輕工、化工等領域從事科學研究、技術應用、生產及經營管理等方面工作，素質高、能力強、知識面寬的材料化學專業的配方工程師、工藝工程師、研發工程師、質量工程師、環境工程師、安全工程師、銷售工程師、營銷工程師等服務于地方經濟和國家建設的應用型高級專門人才。為此，材料化學專業的培養目標定位為：培養適應國家發展和地方經濟建設需要的，德、智、體、美全面發展，基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高，具有創新精神，系統掌握高分子材料的基礎理論、專業知識和基本技能，具備在生產第一線從事高分子材料應用開發、生產、管理和經營銷售等方面工作的能力與素質，在輕工、化工等原材料生產行業、產品加工行業、生產管理部門、質量監督部門，從事本專業相關的技術、管理、營銷、科學研究或教學等方面工作的具有創新意識和實踐能力的應用型高級專門人才。
培養標準細化
CDIO工程教育將工科專業培養目標歸納為工程推理、個人品質、交流能力和設計能力等四個一級指標，具體分為17個二級指標進而細化分解為73個三級指標，這些詳細的知識、能力和素質要求，為工科專業合理設計課程體系，制定課程目標，組織教學，評估教學效果奠定了基礎，同時也為教師、學生理解專業培養目標、學習效果，明確課程目標提供了依據。依據CDIO工程教育模式，將材料化學專業培養標準細化為以下指標：
1掌握材料化學相關的基礎與專業知識，了解材料化學專業發展現狀和趨勢具有從事材料化學及相關工作所需的科學技術知識及一定的人文和社會科學知識，樹立科學的人生觀、價值觀，具有較強的社會責任感和良好的工程職業道德，具有基本的使用外語、計算機的能力，掌握自然科學基礎知識，了解管理學、技術經濟學等經濟管理知識；掌握從事材料化學及相關工作所需的核心工程基礎知識，建立材料化學知識體系，具有應用所學知識處理、解決高分子材料與工程及相關工程技術問題的能力；建立完整的材料化學及相關領域專業知識結構體系，掌握高分子材料及相關產品的選材、加工、處理、檢測及評價能力，了解材料化學專業發展現狀和趨勢。
2具有適應材料化學及相關工程發展的個人職業技能和職業道德具備推理和解決材料化學及相關工程問題的能力，具有在材料化學及相關工程實踐中發現問題、表述問題能力，并依據專業知識進行定性分析和不確定性分析，根據實際情況可以進行一定的建模，策劃，最后提出解決問題的方法和建議；掌握材料化學及相關工程的實驗與發現知識，掌握常用高分子材料的種類、性能、應用及改性方法，能夠針對產品性能要求合理選材；熟悉本專業有關材料常用的制備與加工方法，了解相關測試設備組成、原理和使用，能夠分析解決生產一線現場出現的問題；具備處理常見的材料化學及相關工程實際問題的能力：原材料選擇，實際加工工藝選擇，具體工藝參數制定，加工工藝實際操作，加工過程操作，成品檢驗方式方法，檢驗結果分析與評價等，具備系統思維能力；具有較強的個人能力與積極的態度，工作積極主動，具有執著、變通的性格，具有創造性思維、批判性思維，具有終身學習的習慣，對自己的實踐和資源能進行高效的管理；具有良好的職業能力與道德，具備嚴謹的職業言行，有強烈的責任感；能主動進行合理的職業規劃，實時了解材料化學及相關專業科技發展現狀與趨勢。
3在解決材料化學及相關工程的問題時具備良好的人際交往能力通過參加創新人才培養計劃項目，社團活動，各種競賽活動，培養組建高效團隊，獨立分配團隊工作任務和計劃的能力、團結協作的精神、科技創新能力、領導能力、組織和協調的能力；能夠使用多種交流媒介（語言、電子和多媒體、書稿等），在跨文化環境下進行溝通、表達與人際交往；具有在交流中高效地獲得信息回饋，并進行相應加工處理的能力。
4能夠在企業和社會環境下對材料化學及相關工程進行構思，設計，實施和運行了解材料化學工程師在外部和社會環境下的角色和責任，明確材料化學專業對社會的影響，了解社會對材料化學專業的規范和需求；具有認識和融入不同的企業文化，參與制定企業策略、目標和計劃，進行技術創新和成功運行一個團隊的能力；具有獨立設計材料化學及相關工程項目的能力，設計的項目功能完備、體系合理清晰，并具有進行項目實施能力；在外部和社會環境進行成熟的材料化學及相關工程項目系統的設計，具有對項目進行模塊劃分能力，具有在設計中綜合運用所掌握知識的能力，具有再學習，進行知識更新的能力；在外部和社會環境下根據設計內容進行系統的開發和分工協作；具有進行項目實施、產品加工制造、成品測試和檢驗等全過程的綜合能力；熟悉掌握材料化學及相關產品加工制造、成品測試和檢驗過程，對產品檢驗結果進行科學分析評價反饋，修改產品設計書或進行加工技術反饋。
專業教育內容與課程體系的確定
按照頂層設計的方法，在分析材料化學專業畢業生應具備的知識、能力、素質結構等要求的基礎上，遵循高等工程教育規律，將各種要求轉化成通識教育內容、專業教育內容和綜合教育內容三大部分，進而構建知識體系。材料化學專業通識教育內容包括：人文社會科學、自然科學、經濟管理、工具、體育、通識教育實踐訓練等知識體系。材料化學專業教育內容包括：學科專業基礎、本學科專業、專業教育實踐訓練等知識體系。材料化學專業綜合教育內容包括：素質拓展、創新創業教育等知識體系。知識體系由知識領域、知識單元和知識點三個層次組成。在每個知識體系中包含一個或多個知識領域，每個知識領域有核心（必修）知識單元和一般（選修）知識單元，知識單元又包含若干個知識點。核心知識單元是本專業在本科教學中必要的最基本的知識單元。一般知識單元是指未包含在核心知識單元內的那些知識單元。在探索人才培養模式進行課程設置的同時，組織教師學習和理解CDIO工程教育的理念，并落實到每門課程的教學和實踐之中，要求教師在教學之前先搞清楚所授課程在本專業知識結構中的地位和作用，以相互有機聯系的方式傳授知識和培養能力。教師以培養目標為導向，明確列出每門課程的知識點和學習的要求，以及對卓越工程師能力培養的貢獻，使學生對所學習的專業知識形成較清醒的認識。在教學過程中教師應結合自己的工程經歷，從實際或教材提供的工程技術及產品中，提出問題，引導學生思考，并引導學生帶著問題尋找解決方案，同時應用所學知識探究新的規律和知識。#p#分頁標題#e#
1專業知識體系的調整
2006年教育部全國高等學校教學研究中心、材料科學與工程教學指導委員會聯合制定的《高等學校材料化學專業規范(討論稿)》(以下簡稱“規范”)中所制定的專業知識體系對于我校應用型人才培養來說，顯得內容偏多，理論偏深，要求偏理，工程意識不強，因此，結合我校應用型人才辦學實際，對“規范”中所界定的專業知識體系中內容做了相應的調整，從而形成了我校材料化學專業發展的專業知識體系。該體系內容調整的思路和原則是:精簡內容，保證基本理論和必要的基本知識，降低難度，突出應用特色，體現學科進展;達到學生具備繼續學習的理論基礎和應用所學知識于工程實踐的能力，適于培養應用型、創新型人才的要求。如“規范”中的量子力學基礎、計算化學、電子論、材料科學中的數學等理論性強的內容一律刪除。調整后，體系由化學基礎知識、材料科學基礎知識、專業方向知識三個部分所組成，其中化學基礎知識包括基本的化學知識，化學原理、化學方法;材料科學基礎知識包括材料的結構、材料的化學制備，材料的分析測試、材料的物理性質以及材料的成型加工等;專業方向知識包括高分子材料的制備、結構、性能、加工以及應用等，詳見表1。
2課程體系的設置
設置什么樣的課程來貫徹實施上述專業知識是我們一直以來探索的一個重要的教學改革問題。課程設置不同所獲得的教育效果也就不同。在這方面各學校辦學情況不同其做法也不一樣［2－4］。經過幾年的教學實踐，我們認為，材料化學既然是研究材料的化學問題的科學，材料化學專業人才培養理當強調化學基礎的學習，只有具備厚實的化學基礎，才有可能弄清材料的化學問題，并用化學方法去研究和解決材料的化學以及其他問題，未來發展才有后勁;另外，化學基礎好更有利于學生就業。因此，我們設置了無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、化工原理、高分子化學、材料化學和材料科學基礎、高分子材料等9門核心課程來完成化學基礎、材料學基礎和專業方向等三部分知識，并做到統一考慮內容取舍、不重疊，處理好課程的相對完整與課程間融合銜接;精簡繁多的數學推導和敘述性的內容，做到“簡明”而不弱化基本理論，以滿足材料化學專業本科教育專業認證的基本要求;引進學科近展的新內容，反映學科發展的方向。在教學內容上，無機化學、有機化學、化工原理、高分子化學和高分子材料等都緊密聯系工業生產實際，滲透工程意念;分析化學以儀器分析方法為主;物理化學強化熱力學基礎和界面與膠體化學及其在材料化學中的應用;材料化學注重材料制備和分析測試;材料科學基礎主要介紹材料的物理性質和材料的成型與加工(如表1所示)。
3課程標準的制定
教學的規范化、標準化是課程實施質量的保障，為此，我們陸續制定了上述核心課程的課程標準。在課程標準中規定了各門課程的性質、課程目標、課程內容，以及學生在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等方面的基本要求，全面體現素質教育、創新教育的理念和課程功能。課程標準是教材編寫、教學及其評估的依據，同時也是管理和評價課程、加強課程建設的基礎，它的制定和實施，將全面推動教學質量的提高，這對于培養素質全面、富有應用型、創新型人才具有深遠意義［5］。
化學變化有新的物質生成，可以認為是指由于分子、原子或離子等核外的電子運動狀態改變而引起的物質組成的變化；而化學變化是由物質的化學性質所決定的，研究物質的性質，首先要弄清物質的組成、結構，探索和把握物質變化的規律和特性，通過探索研究，推陳出新，開發新產品，為人類所用，這也是我們化學研究的范疇和目的。通過介紹化學研究對象，解決了學生們“學什么”的問題，對他們學好化學有著積極的促進作用。
二、以發展的觀點介紹化學發展史，激發學生的求知欲和探索欲
化學經歷了上古時代工藝化學時期、中古時代煉丹術和醫藥化學時期、近代化學的孕育時期、近代化學的發展時期及現代化學時期。每一個歷史時期，都有其標志性的化學原理、現象及其所做的巨大貢獻。縱觀化學發展史，和其他自然科學一樣，化學也是源于勞動人民的生活、生產實踐，無數化學家為化學發展做出了巨大貢獻，有的甚至獻出了寶貴的生命。通過化學發展史的介紹和學習，同學們既豐富了化學史知識，又對一些化學現象和原理所產生的背景及其歷史局限性有一個辯證客觀的認識。由此，使他們明白大學學習的特點，已不僅僅局限于課本知識，而應當抱著的態度來學習，培養其敢于否定和創新的精神。例如，對于酸堿的定義，在不同歷史時期產生了酸堿電離理論、酸堿質子理論、酸堿電子理論及其它酸堿理論等約6種，這些理論在當時條件下有其成功的一面，也有其自身的缺陷。在學習這些知識時，全盤的否定和肯定都是不可取的，藉于此，也讓同學們不再像中學時期一樣崇拜課本和已有的化學理論，同時也給了他們一種心理啟迪———創新其實距離我們并不遙遠。
三、以廣博的知識介紹化學與社會的廣泛聯系，提高學生的學習興趣
首先，利用文獻及國家權威部門的統計分析，介紹化學工業對國內生產總值（GDP）所提供的直接或間接貢獻，說明化學與社會、人類、生活的密切關系，將學生的思維帶到一個化學與現實世界密不可分的程度，使其認識到學習的必要性和重要性。例如，當今世界有五個熱點問題———能源、環境保護、功能材料、生命奧秘及信息科學，從能源開發及利用的角度來分析開發新能源的緊迫性。如，現在銷售的新概念電動環保汽車，就需要大功率的化學蓄電池，其蓄電能力與所選用的化學材料是分不開的；又如，在中央政府大力推廣新能源政策的支持下，四川省目前集中了眾多的“多晶硅”企業，而“多晶硅”是電子工業和太陽能光伏產業的基礎原料。硅的結晶形態和純度，直接影響其應用于電子或太陽能產業，也決定了其光電轉化效率。據此，向同學們簡單介紹了硅產業相關化學知識及與太陽能電池的工作原理，從而使同學們能真實感受到化學對改進我們的生活所起的巨大作用。列舉身邊實例，使學生能真切感受到化學對各個領域的影響。如，以化學對體育項目的巨大推動作用為例，介紹本校體育場所用的化學合成塑膠跑道對傳統硬面跑道的顛覆；籃球架及玻璃鋼籃板材料的變革及其意義；在2009年8月世界游泳錦標賽上，由新型合成材料“聚亞氨酯”制作的高科技泳衣對成績的迅速提升等等。由此說明，即使對于體育這個表面上看來與化學沒什么聯系的行業，化學也對其發展產生了很大影響。
四、結合高校土木工程專業的教學計劃和知識結構，介紹普通化學學習的必要性
在國內高校所開設的土木工程專業知識體系中，有些課程如材料力學、建筑工程材料、混凝土結構設計原理、砌體結構等都與化學緊密聯系。普通化學作為一個基礎必修課，不僅對上述專業課程，尤其是對土木工程材料的發展與改進提供理論支持，同時也使他們認識到一項大的土建工程會涉及到環境保護、工程質量、還有結構防腐等一系列與化學有關的問題。例如，在跨海大橋設計和施工中，針對水中基礎鋼結構和砼結構的防腐問題，需要采用諸如使用防滲防裂混凝土、用環氧涂層鋼筋或不銹鋼筋、采用外加電流陰極防護法保護鋼筋、防腐涂料涂裝混凝土外表面等一系列技術來處理。由此可見，如果沒有相關的化學知識，要順利完成如此龐大工程的設計和施工是不可能的。在世界名校美國加州大學伯克利分校土木與環境工程系本科教學計劃中，化學或與化學相關的課程占有相當比重。相比之下，我國高校土木工程專業中不同程度地存在著輕視化學的現象，學時數有逐漸被壓縮的趨勢，有的甚至取消了普通化學教學，是需要商榷的。
五、以敏銳的眼光介紹化學與土木工程學的結合，激發學生的學習熱情
為了解決學生們對普通化學的困惑，使他們了解化學與本專業的聯系，增強學習熱情，作者結合土木工程的歷史和實踐，對化學與土木工程學的聯系作簡單介紹。
1.從土木工程的不同發展歷史時期來闡釋。土木工程的發展大致經歷了古代、近代和現代三個歷史時期，每個歷史時期都有其代表性的工程材料。古代時期，土木工程材料最初主要是天然材料如泥土、木材、茅草、石頭等，后來出現了人工燒制的瓦和磚，這是土木工程發展史上的一件大事；近代時期，工程材料方面已經開始并日益廣泛地使用鑄鐵、鋼材、混凝土、鋼筋混凝土，直至早期的預應力混凝土；現代土木工程是以現代工程材料為基礎的，所用材料進一步輕質和高強化。中國從60年代起普遍推廣了錳硅系列及其他系列的低合金鋼，大大節約了鋼材用量并改善了結構性能；用普通混凝土只能建35層，而改用輕集料混凝土和加氣混凝土建造的高層建筑，自重大大減輕，用同樣的造價可建造52層；同時大跨、高層、結構復雜的工程又反過來要求混凝土進一步輕質、高強化。近年來，鋁合金、鍍膜玻璃、石膏板、建筑塑料、玻璃鋼等工程材料發展迅速。同時也通過添加不同的化學外加劑，制得多種特殊性能的混凝土材料，如通過加入石膏制得快干水泥、加入脂肪酸鹽制得防水水泥、加入木質素磺酸鹽制得緩凝水泥等。這些新材料的出現或者傳統材料的改進均是以化學理論及實踐的發展為背景的。
2.從當代的典型土建工程來闡釋。在2008年的北京奧運會上，不乏一些優秀的體育場館，這些工程的實施無不與新型化工建筑材料有關，如，國家體育場“鳥巢”的大跨度鋼結構建筑形式，所使用的特種鋼材料Q460鋼，是通過調節材料中的炭和鐵的比例以及加入一些合金元素制得的；國家游泳中心“水立方”膜結構建筑，是由聚四氟乙烯膜通過粘結而構筑的質輕、耐熱、耐寒、耐腐蝕的新型建筑形式，這與膜材料單體化合物四氟乙烯的穩定化學結構和耐酸堿、耐氧化的性質分不開的。另外，體育場館的新型塑膠跑道是有機聚合物、無機填料和顏料等制成，工程質量的好壞與其中各組分含量有密切關系，在其中添加無機填料才能使跑道具有相應的強度，而有機彈性體成分增多才能保持跑道良好的韌性。
3.從國家的政策法規出發來闡釋。發展“綠色建材”是21世紀我國建材工業的必然出路。所謂“綠色建材”是指采用清潔的生產技術，少用天然資源、大量使用工業或城市固體廢棄物和農作物秸稈，生產無毒、無污染、無放射性，有利于環保與人體健康的建材。例如，為了保護耕地，我國已于2004年禁止使用粘土磚；為了節能和環保，國家規定在新建樓體外墻強制使用保溫材料，而這些保溫材料都是經過化學合成的聚合物泡沫材料。又如，素有“保溫材料之王”美譽的酚醛泡沫材料是國際上公認的建筑行業中前途最廣的一種新型保溫材料，具有無毒、耐腐蝕、耐高溫、不易燃，燃燒時也不會散發有毒煙霧等特點，其綜合性能是目前其它保溫材料無法比擬的。然而，目前在我國也有采用聚苯泡沫板作為外墻保溫材料的，雖具有保溫性能，但其易燃且伴有大量毒煙霧，一旦失火會造成嚴重后果。由此可見，這些土木材料性能都是由其化學成分決定的。
六、從大學學習特點與經驗出發介紹學習方法，以法促學
大學新生進校后，大多數仍保持著中學階段的被動學習模式，任課教師有責任給予學生適當的壓力，積極培養他們主動學習的習慣。合理的方法和途徑往往可以事半功倍，這樣就能以“法”促“學”。教師是學生學習中的幫助者和促進者，其職責主要是指導和組織學生學習，而不僅僅是向學生灌輸知識。在緒論課上，明確提出該課程的授課方式，對學生的學習提出要求及規定。除了常規的預習和課堂筆記外，要讓學生知道，大學的學習是建立在繼承和發展基礎上的創新，對于知識的掌握不要僅僅局限于課堂教學和所選用的教材，而應當充分利用圖書館資源、網絡資源等多種認知渠道獲得更新的知識。這既是為了督促學生時刻保持一定學習壓力和主動學習的動力，也是為了讓他們更好的掌握大學的研究型自主學習方法。
一、化學學科在與我校重要董事單位———中國工程物理研究院合作中的特殊地位和作用
地處綿陽的我校董事單位中國工程物理研究院在國防化學上有一流的人才和設備,因此我們可以聯合開辦國防應用化學方向,即與國防建設有關的含能材料(炸藥)即硝基化合物化學,放射廢物治理及放射分析方向,以滿足西部大量的軍工企事業單位對這些方向人才的需求(注:我國僅北京理工大和南京理工大在開設該方向專業,但畢業生不愿到西部特別是一般離城市較遠的軍工企事業單位工作,造成這些單位人才嚴重短缺,急需西部高校培養輸送該方向的專業人才);我們已經和中國工程物理研究院核物理與核化學研究所,中國工程物理研究院化工材料研究所簽定了正式的聯合培養這些方向的應用化學高級人才的協議,并得到了積極和熱情的響應,他們非常愿意并決心和我們一起將該專業辦成全國一流的特色專業;我們已與工程物理研究院聯合申報成功應用化學本科、分析化學碩士點辦學資格。近年來我校與中國工程物理研究院開展了多項有關放射廢渣固化處理等方面的研究合作,獲得了多個中國工程物理研究院研究基金,并取得了重要的科研成果。特別值得一提的是四川省人民政府委派原中國工程物理研究院楚士晉教授出任我校副校長后,雙方的合作達到了水融的程度,值得一提的是楚校長所研究的學科就是國防應用化學,因此一定能發揮地處綿陽的我校董事單位的巨大學科優勢聯合辦學,將這個專業方向發展成全國有名的有特色的重點專業。
二、我校化學學科的現狀
1.學科情況
化學教研室及現在的化學研究所,是我校最老的教研室之一,多年來承擔全校基礎化學教學任務,科研方向主要圍繞材料學科開展。從1995年起共申報8次應用化學本科辦學資格,直到最后一次于2002年申報成功,現有應用化學和分析化學兩個碩士點,2004年度已申報無機化學碩士點,現有教授6人,副教授10人,講師10人,絕大部分具有碩士以上的學歷,為適應學科發展的需要,正按計劃引進高水平人員。
2.實驗室建設情況
化學實驗室分為化學基礎實驗室和應用化學專業實驗室,共計1200平米左右,現有的基礎實驗室已不能滿足需要,新化學基礎實驗室共3000平米正在新區興建;應用化學專業實驗室于2003年度批準立項,一期投資50萬,能完成部分教學和科研工作,但對我校教學和科研有重大影響的大型高技術測試設備如液相色譜、氣相色譜、紅外光譜、ICP光譜儀等還沒有到位,精細化工實驗室還未建設。
3.科研情況
多年來在生物大分子分子光譜學、納米材料、工業廢渣利用、化學建材等方面開展研究和開發,200多篇,被SCI摘錄10余篇,有數項科研成果已轉化生產,為有關企業創造了可觀的經濟效益,成績突出。
三、適應我校發展的化學學科建設設想
1.化學學科建設
應明確化學學科在我校的地位和作用,如前所述,化學學科是我校理工學科的知識結構組成部分,更是材料、生物和環境的基礎和支撐,本身又有廣闊發展前景,是我校必須重點發展的學科,要讓各級領導高度重視。多年來由于多種原因,化學學科的發展和建設欠帳較多,已不能跟上學校的發展,更談不上畢業學生或對外技術服務和產品開發在社會上的影響。學校的大發展同樣為化學學科的發展帶來了責任和巨大的發展機會,理清我們的思緒,明確任務,制訂好計劃,踏踏實實,埋頭苦干,化學學科一定會對學校的發展貢獻更多的成績。在化學基礎教學和學科發展方向方面,應做好基礎化學課的教學,在學科發展和意見方向上,應研究材料化學、生物化學和環境化學,研究這些學科中的化學問題,對相臨學科確實起到基礎和支撐作用,并積極開展與這些學科的合作,相輔相存,資源共享,共同發展。在應用化學發展方面,辦好應用化學的三個方向即應用分析、精細化工和國防化學。應用分析又稱為工業和科研的“眼睛”,應把發展方向定為與我校相臨學科緊密相關的材料分析、生物醫藥分析、環境分析和國防化學分析;精細化工方向應跟上國民經濟發展,堅持在高新的新型化學建材、生物化工、藥物合成等方向上;國防應用化學應與中國工程物理研究院簽好協議,充分利用董事單位一流的設備和人才,把這個方向辦成全國有名的專業。研究生發展方面,在已有的應用化學和分析化學碩士點基礎上,再申請無機化學和有機化學碩士點,爭取在不遠的將來與中國工程物理研究院聯合申報應用化學博士點。研究生論文研究應圍繞材料化學、生物化學、環境化學、國防化學、分析測試、精細化工等方向開展工作,逐步的形成穩定的研究方向和特色,深刻體會聯合辦學的“西南科技大學模式”的含義,充分利用各種有利因素,實現化學學科的跨越式發展。
2.實驗室建設
基礎化學實驗室:原有的基礎化學實驗室已不能滿足我校基礎化學教學的需要,經努力申報,已獲批準在新區劃撥了3000平方,具有相當水平的實驗室規劃和建設方案已初步完成,基礎化學實驗室建設工作按計劃于2005年建成。應用分析實驗室:2003年度,申請獲批的應用化學專業實驗室已投資50余萬,初步建成能開出部分儀器分析和生物分離與分析的應用分析實驗室,但一些對全校教學科研有重大影響的大型分析測試設備還沒有,這對提高我校教學科研水平和提升學校的檔次很不利。由于學校的資金有限,現階段不太可能購買,因此應與地處綿陽的擁有這些設備的中國工程物理研究院、綿陽衛生防疫站、綿陽水務集團水質中心聯系合作,實現資源共享,以保證我們的本科和研究生教育水平和條件,并在科研和社會服務上做出更多更好的成績。精細化工實驗室:精細化工屬高科技產業,在未來的經濟發展中貢獻巨大,綿陽千億工程計劃中,計劃精細化工將貢獻50億/年,而目前僅10余億元/年,這說明精細化工的前景,精細化工實驗室的建立將使該方向學生就業分配和我校在該行業的地位作用及對社會經濟的貢獻創造必要的條件。目前該實驗室還未建設,綿陽計經委有意出資30~50萬在綿陽選單位共建綿陽精細化工研發中心,我校是最有希望獲批的單位,如我校再配套30~50萬,那么一個具有相當水平的精細化工研發中心就會在我校建成。同時應建立有關的實驗基地,加大與企業的聯系和合作,按“產、學、研”的發展模式獲得跨越式的發展。國防化學實驗室:國防應用化學含核材料與放射分析、炸藥合成與分析、燃燒化學等,我校沒有也不可能有能力建設該方向的實驗室,但我們已和聯合辦學單位———中國工程物理研究院談好,由他們出設備和師資來完成該方向學生的專業課和畢業論文教學和科研工作,相信該專業由于有中國工程物理研究院一流的設備和師資會辦成全國有名的我校亮點專業。校外聯合共建實驗室:前已述及,由于學校建設資金有限,短時間內不可能全部投資建設上述實驗室,這就要求我們應利用聯合共建單位和其他單位的人力和物力,通過聯合共建實驗室、建立實習單位、聘用相關人才和有償服務的形式以較小的投入獲得教學和科研上較大的收獲,并與他們一起實現雙贏,共同發展。
3.化學師資隊伍建設
化學目前的師資力量僅能維持教學任務,研究條件僅能基本滿足少數教師的科研,形成少數學科梯隊,大部分教師沒有固定的研究場所和條件,而是跟隨其他學科有關教師做一些輔助型研究;學科內部溝通、配合交流和學術氣氛還有待提高。面對越來越大的任務,要求我們引進高水平的學科和學術帶頭人,并以實驗室和各類研究課題申報和開展為突破口,形成學科和學術帶頭人領導的中青年教師和研究生參加的數個學科梯隊和群體,充分發揮中國工程物理研究院等合作單位和外聘教授的作用,在短時間內形成化學學科高水平隊伍和優良的學術氣氛,在產、學、研多方面做出突出的貢獻。
四、適應我校發展的教學改革研究
關鍵詞 本科 工程人才 培養
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.05.014
Undergraduate Engineering Talents Training Mode Reform
――A Case Study of Materials Chemistry Professional
GE Chunhua， ZHANG Xiangdong， GUAN Hongyu， LV Tongjian
（College of Chemistry， Liaoning University， Shenyang， Liaoning 110036）
Abstract In this paper， take materials chemistry for example， discusses the importance of the reform of undergraduate study engineering talent training mode. Analysis of the various aspects of the reform of the study， a method and means to strengthen personnel training.
Key words undergraduate; engineering talent; training
改革開放以來，根據國家建設和經濟發展對人才需求的實際情況，經過數次的專業合并、調整，我國高等教育已基本完成從精英教育向大眾教育的轉化，本科專業的設置更加科學合理，逐漸與寬口徑、厚基礎、重能力的創新型人才培養需求相適應。
本科工程人才的培養是相關技術領域高級人才培養的基礎，在人才培養體系中占有重要的地位。經過多年的發展，本科工程人才的培養已經取得了重要的進展，形成了比較完整的培養體系，積累了豐富的經驗。一些傳統的工科專業，在人才培養上歷史悠久，成果豐碩。但是，隨著社會的不斷發展進步，要求高等教育必須不斷改革傳統的培養模式，以滿足社會對人才需求的變化。國家和地方政府的教育主管部門對進一步加強專業建設和人才培養也不斷提出更高的要求，先后出臺了大力推進高等學校人才培養，特別是本科工程人才培養模式改革的措施，目的在于不斷提高工程人才的培養質量。①
材料化學專業（專業代碼：080403）的學科門類為工學，其培養目標是：培養具備材料化學等方面專業知識的創新型人才。②本專業學生應該掌握材料與化學的理論、知識和技能，能夠進行材料研究與技術開發。材料化學專業與理學學科門類的化學、應用化學專業關系極為密切，是為數不多的可授工學學士或理學學士的專業（類似的專業有材料物理專業等）。材料化學專業相對于其它存在時間較長的工程專業而言，成立時間一般較晚。以遼寧省為例，一般在2000年前后開始設置、招生;數量較少，截至2013年，遼寧省只有6個布點單位，遠遠少于化學專業（11個）、應用化學專業（25個）。從專業形成的歷史淵源看，基本為某些相近專業改建而來，其中大多數產生于原高分子材料專業，少數是從冶金材料化學、無機非金屬材料等專業衍生而來。從專業的產生背景看，相當多的專業具有深厚的理科背景，并且在畢業時也選擇授予學生理學學士學位。
當下高等學校理工科人才培養模式改革的研究正方興未艾。③④作為工學中材料類的專業之一，材料化學專業是一個應用性和實踐性非常強的專業。為了滿足經濟社會發展對本專業人才的迫切需求，提升專業服務社會、經濟發展的能力和貢獻率，通過人才培養模式的改革，提高專業建設水平和人才培養質量，加快培養本專業高素質人才已經成為緊急的、常態化的任務。結合材料化學專業的實際發展情況，發揮傳統學科優勢，進一步優化人才培養體系，更好地培養學生的創新精神和創新能力，對于提高人才培養的質量具有重要的意義。
1 明確專業定位，確立改革目標
進行本科人才培養模式的改革，首先要正確地對本專業在整個社會人才培養體系中的角色進行清晰的定位。要明確專業的培養目標，進而圍繞確定的目標制定整體的培養方案。專業培養目標的確定既不能閉門造車，也不能趕時髦一擁而上。十年樹木，百年樹人，教育是一項長期而系統的工作。對于人才培養既要堅持傳統，又要適應社會發展的潮流。對專業進行定位要考慮本單位的相關專業布局，也要結合社會、行業對本專業人才的實際需求。材料化學專業兼有化學和材料兩個學科門類的特點，其培養出來的學生應該具有基礎知識扎實、實踐能力強的特點。考慮到本專業大多具有理科背景，在專業定位時就要根據社會對本專業的實際需求轉變教育理念，特別是要摒棄重理論輕實踐的觀念。根據社會需求和學生的全面發展要求，明確工程人才培養內容，改革培養目標。
2 發揮傳統優勢，形成特色培養方案
人才培養模式改革研究應以創新人才培養為目標，突出專業的辦學特色。不少院校的材料化學專業依托于理科專業產生，具有鮮明的理科背景。因此在培養方案設計上，應從偏重理論教學轉向“堅實理論基礎、突出實踐教學、落實科研訓練”。強調工程人才的培養并不是要減少理論知識的學習，相反，細致、扎實的理論功底是今后從事相關工作的基礎，也是本科學生應該具備的基本素養。在培養方案的制定中，既要保留專業的“厚基礎”的特點，又要體現出對“重能力”的要求。培養方案的調整體現出社會對具有基礎扎實、知識面寬、適應能力強的人才培養的要求。培養方案是一個有機的整體，在方案中建立起創新人才培養的機制。明確學校的教學目標和學生學習的目標。在理論教學雄厚的基礎上，針對工程實踐教學環節相對薄弱的現狀，注意知識的實際應用，加強解決實際工程問題的訓練，強化專業學習的應用性、實踐性特點。實踐能力的培養是在學生已具備了一定理論知識的基礎上開展的，加強工程人才實踐能力的培養，不等同于一味或僅僅強調加強學生的動手操作能力的訓練，而是學生在具備了一定的基礎專業知識以后，有目的地配合所學知識，將理論學習中掌握的概念、原理、方法，通過科研訓練、實驗、實踐等環節得到驗證和應用，同時學會嘗試解釋實際工作中觀察到的現象，解決實際工作中出現的問題。培養學生發現問題、解決問題的能力;培養勤于思考、善于動手的能力。方案的制定和完善，以滿足經濟社會發展需求和創新性人才培養要求為導向，使培養的人才具有應用型、復合型、發展型等特點，滿足相關行業、領域對人才的迫切需求。培養方案也應盡量滿足差別化培養的要求，容許學生有個性化發展的空間。通過制定彈性學制等措施，為不同能力的學生提供與之相適應的教學計劃。
3 加強教學隊伍建設，形成理論、科研和實踐相結合的教學團隊
教與學是學校教育相輔相成的兩個方面。在高等教育中教師的作用是毋庸置疑的。當下各學校都大力加強師資隊伍建設，在努力提升現有教師隊伍水平的同時，還積極引進國內外高水平人才。不過，由于歷史原因和目前評價機制的不完善，教師，特別是專業教師往往注重理論研究，具有較高的理論水平，但工程實踐能力有待加強。青年教師一般是從校門到校門，求學期間專注于具體工作和知識的學習，部分人員完全沒有從事實踐工作的經歷。為了更好地進行工程人才培養工作，有必要按照培養方案的要求，根據課程的設置，逐步建立起學緣結構、年齡梯度、專業分布合理的教學團隊。完善教師培養的機制和制度，引導青年教師在思想上認識到教師的神圣職責和教學工作的重要性，強化其責任心，提高其業務水平，加快青年教師的成長。以高水平的科研能力促進教學水平的提高;以高水平的學科建設促進本科專業建設。建設高水平師資隊伍是一項復雜的系統工程。對材料化學專業而言，材料的生產、加工等工程實踐是教學體系中必不可少的環節。為保證人才培養質量，可試行聘請企業高級技術人員作為實踐類課程的兼職教師，經培訓后承擔實踐教學任務。通過理論、科研和實踐相結合、相促進，逐步達到教學師資隊伍的建設目標。
4 創新教育、教學方法，培養學生的自主學習能力
在科學技術高速發展的今天，落后的填鴨式教學方法早就受到摒棄，新方法和手段層出不窮。對學生的培養要求寬口徑、厚基礎，特別在基礎學習階段要拓寬知識領域，引導學生為今后的學習打下良好的基礎。加強教改研究，利用學科間的相互滲透和交叉，緊跟相關學科的發展動態，使教學內容具備先進性和前沿性，激發學生的學習興趣。充分利用新技術、新形式、新手段在教學中所起的積極作用，提高學生接受知識的能力。例如，“慕課”[MOOC，M=Massive（大規模）、O1=Open（開放）、O2=Online（在線）、C=Course（課程）]和“微課”（整合了教學視頻、學習材料、學生討論、教師指導等內容的新型教學資源）具有開放性、針對性等特點，可供學生自主地進行課程學習，是傳統課堂教學的延伸和補充。虛擬仿真實驗室平臺的建設給輔助教學，特別是危險條件下的工程實踐教學提供了一種安全、簡便的新方式，是真實實驗的有力補充，點燃學生的學習熱情。特別是在專業學習階段，將知識傳授型的教學模式，轉變為引導學生自主學習型的教學模式，促進學生自主學習能力的發展，由“要我學”轉變成“我要學”。通過潛移默化的方式培養學生終身學習的能力。把學生的個性發展與教學創新相結合，因材施教，營造創新教育環境。
5 更新課程結構與教學內容，探索素質教育
課程體系的設置是培養方案的重要組成部分，通過模塊化的課程設計形成適用于本科教學各個階段的授課平臺。不斷完善課程體系設置，分層次、循序漸進地構建科學合理的通識教育、學科教育、專業教育課程平臺，形成有機的整體。通識教育平臺是為學生開設本學科以外的公共性、通用性課程，旨在開拓視野，培養學生的人文精神和科學素養，形成和發展探索客觀世界所必需的各種基本能力。材料化學專業的學科教育課程著重強調對進一步學習本專業的知識支撐，是系統性地傳授基礎知識階段。材料化學專業此時注重材料和相關學科的基本理論和基本知識的傳授。專業教育課程平臺課程由專業基礎課程和專業方向課程組成。在此階段，學生獲得專業知識，了解專業發展的最新動態，具備進一步從事本專業學習和工作的能力。課程體系和課程內容應隨著實際情況的變化而做出調整，將素質教育貫穿于各個教學環節。通過理論教學、專業實驗和科研訓練的有機結合，構建起立體化的人才培養體系。在優化課程體系的基礎上，加強實驗、實踐教學環節建設。以挑戰杯、大學生創新創業訓練計劃、實驗競賽、課外科技競賽等活動為契機，培養學生的實踐能力、創新創業能力。
6 強調保障體系建設，提高人才培養硬件條件
探索工程人才培養模式的改革離不開制度保障。通過建立完備的人員、資金、設施等保障制度，確保高質量的人才培養。強化校內教學環節的運行和監督考核機制，建立嚴格的獎懲制度。建立科學的教學效果評價和反饋機制。切實實行本科生導師制，通過導師的言傳身教，以人格魅力和專業水平，保證學生的健康成長。實驗室建設，從資金上優先保障實驗室的正常運轉和儀器設備的更新、升級。建立驗證性實驗、綜合性實驗、專業性實驗、創新性實驗循序漸進的實驗課程體系。由于專業特點，應改變材料化學專業閉門辦學的模式，加強校企合作、國際交流，特別是探索校外實踐基地的建設。由于自身生產經營的原因，越來越多的企業排斥外來的高校教學行為。現在很多學校將生產實習改成了參觀實習，即便如此也難以為繼。加強校企合作，與企業合作建立校外實踐基地，建立切實可行的校企合作運行機制迫在眉睫。為破解這一難題，應加強學校和企業的產學研合作。利用學校的科研優勢彌補企業研究力量的不足，將教師的研究成果在企業實行轉化，實現產學對接。再結合本科生導師制等制度，聘請企業人員為實踐導師和就業指導教師，建立校企合作培養機制，切實改善工程實踐教學環節相對薄弱的現狀。
7 堅持教改研究的連續性，完善工程人才培養模式改革的長效運行機制
伴隨著科技的進步，社會對人才的要求也隨之發生著變化，不斷進行人才培養模式改革是高等教育實現自身持續發展的必然選擇。建立起完善的人才評價與反饋機制，根據社會的需求對人才培養的各個方面進行動態的調整，不斷賦予創新性人才培養以新的內涵，是專業生存的重要基礎。
總之，本科工程人才培養是一項發展高等教育、培養專門人才的重要工作。從人才培養模式的各個方面進行不斷改革，以提升學校的辦學質量，滿足國家經濟發展的需要，是一項值得認真研究的課題。
注釋
① 遼寧省教育廳，遼教發[2013]114號：遼寧省教育廳關于啟動2013 年度遼寧普通高等學校本科綜合改革試點專業和工程人才培養模式改革試點專業建設工作的通知，2013.
② 中華人民共和國教育部高等教育司編.普通高等學校本科專業目錄和專業介紹（2012）.高等教育出版社，2012：173-174.
土木工程專業包括了建筑工程、隧道與地下工程、水利水電工程，以及道路橋梁工程等多個專業方向。文章分析了不同土木工程專業的材料共性問題和個性要求，提出針對不同專業的實際應用需求，以提升學生專業素質為目的，進行土木工程材料課程建設。
關鍵詞:
專業需求;共性問題;個性要求;課程建設
土木工程材料課程是土木工程專業的一門專業基礎課，課程教學目的是使未來的建設工程師了解和掌握工程中常用材料的基本性能與應用方法，為今后工程實踐或科研工作提供必要的基本知識和技能［1－2］。作為一門專業基礎課，土木工程材料課程在專業課程學習中起到了承上啟下的作用，直接關系到后續課程的學習［3］。土木工程材料課程的前身是建筑材料課程。為適應工程建設需要，土木工程專業在專業調整時提出了“大土木工程”概念，主要涵蓋了建筑工程、道路工程、橋梁工程、市政工程、隧道及地下工程、港口工程和水利水電工程等多個專業［1］。這些細化后不同專業的建設材料基礎都發源于建筑工程材料，工程技術人員的材料知識基礎也是建筑材料。專業調整后不同專業學生所學的課程名稱變更為土木工程材料，但其教材編排與教學大綱未作針對性調整，課程內容與原來的建筑材料相比并未有太大變化，更多的只是原有建筑材料課程內容的簡單翻版，主要強調了材料的生產工藝與性能，忽略了不同專業的材料應用需求，并不完全適合不同專業方向的學生培養。鑒于以上原因，文章分析了不同土木工程材料方向的共性問題與個性要求，提出了以提升學生專業素質為目的，面向不同專業需求進行土木工程材料課程建設的幾點建議。
一、土木工程專業材料共性問題
隨著工程實踐的需要和科學技術的發展，土木工程學科已發展成為內涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合體系。其專業分支包括建筑與市政工程、道路與橋梁工程、隧道及地下工程、水利工程等。其中有些分支，如水利工程，由于自身工程對象的增多以及專有技術的發展，已從土木工程中分化出來，成為獨立的學科體系，但是它們在很大程度上仍具有土木工程的學科共性。
(一)材料組成、性能與應用的關系
對于土木工程技術人員而言，正確選擇與使用材料，要求理解和掌握材料的性能。材料的性能又決定于材料的組成與結構，材料的不同應用環境又決定了材料需要具備不同的組成與結構，材料組成結構、性能、應用三者的關系。材料的組成與結構內容包括以下方面:(1)所用材料是有機材料還是金屬材料，抑或是無機非金屬材料;(2)材料是晶體材料還是非晶體材料，以及材料的孔隙結構大小與類型等。這些組成與結構決定了材料強度大小、屬于脆性材料還是韌性材料，其彈性模量如何，以及環境溫度、濕度、化學侵蝕等對材料的結構與性能有無影響等;(3)每一類土木工程都有自己特殊的環境因素，鐵路與公路路基要考慮地下水與土壤中的溫度變化與侵蝕性物質影響，隧道與地下結構的挖掘必須考慮巖石的穩定性與地下水的防排水，房屋建筑必須考慮居住與使用的舒適性和適用性;(4)相同種類的工程，還必須考慮四季交替，是靠近海洋還是鹽堿或沙漠等環境影響，任何工程都必須考慮材料的組成、結構與性能是否適應環境要求。
(二)材料強度的要求
不同土木工程對材料的共同要求還體現在，所有工程中用到的材料都必須具備基本的強度要求。橋梁的橋墩、橋身，建筑工程中的梁、柱等結構構件要求其材料具有足夠的抗壓強度或抗折強度等，以承受結構荷載。房屋建筑中的墻體材料、橋梁上的欄桿等也需要足夠高的強度，以承受自重或荷載。建筑裝飾的涂料與基層之間、建筑保溫系統中的各個構造之間、道路工程中的瀝青路面與混凝土基層之間，都需要足夠的粘結強度以保證材料間的相互協同作用。因此，具備適宜的強度是土木工程對材料的最基本要求，也是其共性問題。
(三)結構耐久性的要求
土木工程材料對耐久性的定義是，在長期使用過程中，材料抵抗周圍各種介質的侵蝕而不被破壞的能力。土木工程材料在使用過程中，除內在原因使其組成結構及性能發生變化以外，更多的是受到使用環境中各種因素的侵蝕作用，侵蝕作用包括物理、機械、化學和生物作用等，如金屬材料因化學和電化學作用引起銹蝕，無機非金屬材料因受到化學腐蝕、溶解、凍融、機械摩擦等因素的作用而引起開裂和剝落，有機材料因生物作用、化學腐蝕、光熱作用等引起老化。不同材料受到環境作用的因素雖然各自不同，但都屬于材料耐久性問題。因此，確保足夠的耐久性，滿足工程設計使用壽命，是所有土木工程對材料的基本要求，也是共性問題之一。
(四)工程防水的要求
結構的防水防潮一直是土木工程領域需要克服的重要技術難題之一。建筑工程出現滲水，會造成居住不便與環境質量的下降。隧道與地下工程滲水，易誘發安全隱患，導致隧道與地下結構使用不便。結構內出現滲水返潮等問題，會對安裝于其中的大型設備產生腐蝕，即使鋼筋混凝土材料本身，也容易因水分滲透進入導致內部鋼筋銹蝕，或被其他化學介質侵蝕破壞。因此，工程的防水抗滲問題也是所有土木工程面臨的材料共性問題之一。
(五)不同土木工程的通用材料
雖然工程類型不同，使用環境不同，設計要求不同，但不同土木工程中所用的材料仍具有普遍的通用性。水泥混凝土、鋼材是所有工程必不可少的結構承重材料，防水材料是所有類型工程都要選擇使用的產品。按照化學成分來說，有機高分子材料中的塑料、橡膠和膠粘劑等，無機材料中的石材、水泥、石灰等，在各個土木工程領域都可能被用到。
二、不同土木工程專業對材料的個性要求
由于土木工程專業方向不同，其使用目的、結構特點、性能要求等不同，對工程材料要求也有所不同，反映的是不同土木工程對材料的個性要求。文章總結了以下四種土木工程類型。
(一)建筑工程
建筑工程與人的關系最為密切，是人類生活、學習與工作最重要的空間結構，是人類社會生存與發展的最基本需求。工程所用材料的質量決定了建筑工程的質量，也決定了人的生活質量。一個民族、一個地區或一個國家的文化與藝術水平也可通過建筑的水平與風格得到體現，建筑工程中所用材料要能充分表達建筑設計的形狀與顏色，裝飾裝修對材料性能與環保的要求也最為突出。近年來，隨著經濟與環境可持續發展的要求，建筑節能要求越來越高，因此，保溫絕熱材料成為建筑工程中的主要選擇。此外，吸聲與隔聲材料也是建筑工程中的專用材料之一。
(二)水利工程
人類通過修建水利工程，達到控制水流，防止洪澇災害，并進行水量的調節和分配以滿足人們生活和生產對水資源的需要。水利工程需要修建壩、堤、溢洪道、水閘等不同類型的水工建筑物，以實現其目標。水利工程最主要的特點是結構體量大，修建周期長，安全性要求高，使用壽命要求也長，這些都是水利工程在選用材料時必須考慮的。水利工程所用結構材料主要是低熱水泥、中熱水泥，以及專門的水工混凝土等。
(三)隧道與地下工程
隧道與地下工程，包括交通運輸的隧道，軍事工程的各種國防坑道，市政、采礦、儲存和生產等用途的地下工程，地下發電廠房以及各種水工隧洞等。因為這些工程是在巖體或土層中修建，施工過程中巖體或土層的穩定性對施工進度與施工安全至關重要，因此，注漿、支護、錨固等材料成為隧道與地下工程中的專用材料。
(四)道路工程
道路工程在建設與使用過程中，路基應穩定、密實以對路面結構提供支撐，要考慮其變形、耐水性與穩定性的協調，墊層與基層應具有足夠的抗沖刷能力和適當的剛度，剛度過大過小都不行。道路路面材料要考慮耐磨、抗滑與平整，設計要考慮抗彎折荷載與變形，還要考慮汽車行駛的安全性與舒適性。不同的路基、不同結構部位所用材料皆不同。工程用土、瀝青混合料、道路混凝土等可看作是道路工程的專用材料。
三、面向不同專業需求的土木工程材料課程建設
基于不同土木工程的材料共性問題和個性要求的實際情況，應面向不同專業需求進行土木工程材料課程建設。
(一)課程內容增加
應根據大土木專業增加新的課程內容，如土工材料、無機結合料、防排水材料、錨噴支護材料等。以使土木工程材料課程更適合整個土木工程專業學生的培養。在增加新的課程內容后，為適應不同專業學生對土木工程材料的學習要求，應及時調整土木工程材料課程內容。筆者的建議是，將土木工程材料教學內容分為三部分。第1部分:土木工程材料的組成與基本性質。這部分內容包括材料的組成與結構、材料的基本物理性質、材料的基本力學性能、材料的耐久性、材料的安全性等。這部分內容體現的是土木工程材料的組成結構、性能與應用相互之間的關系，目的是掌握土木工程的材料理論共性問題。第2部分:土木工程通用材料。包括膠凝材料(氣硬性膠凝材料和水泥)、石材與骨料、混凝土、金屬材料、有機高分子材料、瀝青與防水材料等。這幾種材料基本上在所有土木工程中都有應用，針對的也是土木工程的材料共性問題。第3部分:土木工程專用材料。(1)建筑與市政工程專用材料。裝飾材料、墻體材料與屋面材料等;(2)道路工程專用材料。道路混凝土、土、無機結合料、瀝青混合料等;(3)隧道工程專用材料。注漿材料、錨噴支護材料等;(4)水利水電工程專用材料。低熱水泥、水工混凝土等。第3部分內容體現的是不同土木工程對材料的個性要求，這部分內容可滿足不同專業方向學生學習和掌握本專業必須掌握的材料及其工程應用。
(二)講授重點轉變
近年來，各個高校土木工程材料課時都有不同程度的壓縮。以重慶大學為例，現在土木工程材料總課時為40～48，其中包括14～16課時的實驗教學。在課時數如此之少的情況下，為補充新的教學內容，只有對原有個別內容進行刪減。筆者的意見是，為保證教學內容與教學課時數相匹配，可減少材料生產與生成方面的內容，加強材料的工程應用案例教學。以水泥這一章節為例，對于以工程應用為主的土木工程專業畢業生而言，他們感興趣的是水泥的工程性質與應用問題，不會對生產與水化過程感興趣，因此可將相關內容縮減。同時，在教學內容中應增加工程經典實例，給學生講解如何從設計、施工、監理等角度學習和掌握各種土木工程材料。在此基礎上，對一些“吃不飽”的學生，可以通過“自主學習”［4－5］理解和掌握更多的土木工程材料知識。
四、結語
文章分析了不同土木工程的材料共性問題和個性要求，進而提出了應面向不同專業實際需求，以提升學生專業素質為目的，進行土木工程材料課程建設，針對課程內容與講授重點提出了具體建議。我國是土木工程建設大國，現有500多所高校設有土木工程專業［6］，作為土木類專業的學科基礎課，土木工程材料課程的教學效果對后續課程的學習和今后工作都會產生很大影響。然而，忽視不同專業的工程特性，不能針對不同工程專業進行土木工程材料課程教學是國內土木工程材料教學普遍存在的問題，希望通過此文引起國內各位同行的響應，共同探討解決之道。
作者：王沖 吳建華 劉芳 單位：重慶大學材料科學與工程學院
參考文獻:
［1］王沖，萬朝均，劉芳，等．側重于工程應用的土木工程材料課程建設構想［J］．高等建筑教育，2010，19(2):72－74．
［2］王沖．土木工程材料課程信息化教學的思考與實踐［J］．高等建筑教育，2013，22(6):134－136．
［3］吳東云，張建新．新形勢下土木工程材料課程教學改革與建設探究［J］．高等建筑教育，2012，21(6):70－72．
［4］董明晶．運用現代信息技術培養學生自主學習能力［J］．中國科技信息，2005(16):292．
專業課考試科目
專業代碼
專業名稱
專業課Ⅰ
專業課Ⅱ
01、35
財政學（文、理）
財政學
會計學
02、38
電子商務（文、理）
電子商務概論
市場營銷學
03、64、82
工程管理（文、理）
建筑材料
建筑構造
04
工程造價（文）
工程測量
工程材料
05、51
人力資源管理（文、理）
管理學
人力資源管理原理
06
新聞學（文）
新聞學概論
采訪與寫作
07、59
行政管理（文、理）
管理學
行政管理學
08
英語（文）
綜合英語
翻譯寫作
09
漢語言文學（文）
現代漢語
中國現代文學
10
法學（文）
法理學
憲法學
11、43
工商管理（文、理）
管理學
會計學
12、49
金融學（文、理）
貨幣銀行學
會計學
13、50
旅游管理（文、理）
旅游學概論
中國旅游地理
14
思想政治教育（文）
哲學原理
政治經濟學
15
歷史學（文）
中國古代史
世界近代史
16
廣播電視學（文）
新聞學理論
漢語寫作
17
學前教育（文）
學前教育學
學前心理學
18
應用心理學（文）
普通心理學
實驗心理學
19、75、80、86
會計學（文、理）
財務會計
會計學基礎
20、45
國際經濟與貿易（文、理）
西方經濟學
會計學
21、54
市場營銷（文、理）
市場營銷
市場調查與預測
22、34、81
財務管理（文、理）
財務管理學
會計學
23、57
物流管理（文、理）
物流學
管理學
24
翻譯（文）
基礎英語
翻譯
25
視覺傳達設計（藝）
素描
平面構成
26
服裝與服飾設計（藝）
素描
平面構成
27
美術學（藝）
素描
色彩
28
播音與主持藝術（藝）
播音業務
主持業務
29
產品設計（藝）
素描
平面構成
30
動畫（藝）
素描
平面構成
31
廣播電視編導（藝）
新聞學
漢語寫作
32
環境設計（藝）
素描
平面構成
33
材料成型及控制工程（理）
機械制造基礎
機械設計基礎
36
測控技術與儀器（理）
電路分析基礎
數字電子技術
37
電子科學與技術（理）
電路分析基礎
數字電子技術
39
電子信息工程（理）
電路分析基礎
模擬電子技術
40
飛行器制造工程（理）
工程力學
機械設計基礎
41
服裝設計與工程（理）
服裝設計
服裝材料學
42
給排水科學與工程（理）
水力學
水處理微生物學
44
工業設計（理）
工業設計概論
設計方法學
46
環境工程（理）
普通化學
環境監測
47
建筑環境與能源應用工程（理）
流體力學
傳熱學
48
建筑學（理）
建筑初步
建筑力學
52
軟件工程（理）
數據結構
C語言
53
生物工程（理）
生物化學
普通生物學
55、83
土木工程（理）
材料力學
建筑材料
56
微電子科學與工程（理）
電子技術基礎
電路基礎
58
信息管理與信息系統（理）
管理學
數據庫
60
制藥工程（理）
有機化學
藥事管理
61
自動化（理）
電路分析基礎
模擬電子技術
62
通信工程（理）
電路分析基礎
模擬電子技術
63
計算機科學與技術（理）
電路分析基礎
模擬電子技術
65、84
機械設計制造及其自動化（理）
材料力學
機械設計基礎
66、85
電氣工程及其自動化（理）
電路分析基礎
模擬電子技術
67
電子信息科學與技術（理）
電路分析基礎
模擬電子技術
68
數學與應用數學（理）
高等代數
數學分析
69
紡織工程（理）
紡織材料學
紡紗工程
70
應用化學（理）
有機化學
無機化學
71
化學工程與工藝（理）
物理化學
化工原理
72
生物科學（理）
植物學
動物學
73
藥學（理）
有機化學
分析化學
74
園林（理）
植物學
生態學
76
中藥學（醫）
中藥學
中藥制劑
77
康復治療學（醫）
康復評定學
康復技術學
（作業與物理療法）
78
護理學（醫）
解剖學
診斷學
79
中醫學（醫）
中醫基礎理論
中醫內科學
87
園藝（理）
植物學
土壤與植物營養
88
飛行器動力工程（理）
航空概論
工程力學
89
交通運輸（理）
關鍵詞：機械工程材料 高分子材料 教學改革
Reform and practice on teaching of polymer materials in mechanical engineering materials course
Dong Xufeng， Qi Min， Wang Weiqiang
Dalian university of technology， Dalian， 116024， China
Abstract： In most universities， metal material is the route of mechanical engineering materials course. Polymer materials have been a new type of engineering materials in the recent 50 years. Therefore， it is necessary to increase the proportion of polymer materials and make corresponding reform in the teaching of mechanical engineering materials. In this paper， the reform and practice experience on mechanical engineering materials in Dalian university of technology is introduced. Reforms were made in content， aim， process， method and reference books. The practice results indicated good teaching effect was obtained.
Key words： mechanical engineering materials； polymer materials； teaching reform
機械工程材料課程是面向非材料專業學生開設的介紹材料科學與工程基礎內容的課程，涉及專業包括機械、化工、船舶、汽車、航空航天等。目前大多數機械工程材料課程的講授以金屬材料為主線，內容涵蓋金屬材料的化學成分、組織結構、加工工藝與性能之間的關系等[1，2]。教學目的是讓非材料專業學生了解常用金屬材料的性能、應用范圍和加工工藝，初步掌握金屬材料的選用原則與方法，同時能夠對實際工程中與材料相關的基本問題進行正確分析和處理。
1 高分子材料教學改革原則
20世紀中期以來，大批新型高分子材料的合成拓展了人類使用材料的范圍。與金屬材料相比，高分子材料具有密度小、比強度高、原料豐富、成型簡單、成本低、耐腐蝕等優點。近年來一些性能優異的高分子材料在諸多領域呈現取代傳統鋼、鐵等金屬材料的趨勢，成為機械工程材料中不可忽視的一部分[3]。因此，在機械工程材料課程的教學過程中，須摒棄完全以金屬材料為主體的授課方法，適當增加高分子材料等新型工程材料的比重。因此，我校在2013年對機械工程材料32學時課程的教學計劃進行了調整，將高分子材料部分由之前的2學時增加到4學時，并確定了以下改革原則：
1.1 授課內容強調基礎性
高分子材料與機械類學生通常接觸到的金屬材料在結構、性能、制備工藝等方面有很大的區別。向機械類學生講授高分子材料，主要目的是讓他們對高分子材料有最基本的了解。在短短4學時內，不可能也沒必要將高分子材料相關的全部內容壓縮講授。這就決定了機械工程材料課程中高分子材料部分必須側重于基礎性知識，對于理論性、專業性太強的知識點必須舍棄。基礎性內容應當包括高分子材料的基本概念、分類、結構特點及常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡膠及工程纖維）的基本力學性能[4-6]。
1.2 授課目標偏向工程性
高分子材料不僅可作為結構材料使用，也可以作為功能材料使用。對于非材料類專業的學生，特別是機械類專業的學生，更關心材料的力學性能和應用范圍。因此，在課程內容的安排上，應以與機械工程有關的機械性能為主，給出常用工程高分子材料的基本力學性能指標及適用領域。
1.3 授課過程重視學生的先修知識
大多數高校的機械工程材料課程以金屬材料為主線，在學習高分子材料之前，學生對金屬材料已經有基本了解。高分子材料與金屬材料之間存在較大差異，例如：高分子材料的聚集態結構以非晶結構為主，而金屬材料則以晶體結構為主；許多高分子材料，特別是橡膠類的高分子材料具有金屬材料所不具備的優良彈性等。學生先修知識的習慣思維在他們學習高分子材料時可能會引起沖突，因此在授課時必須對金屬材料與高分子材料的差異予以考慮。采用與金屬材料對比的方法學習高分子材料，有利于幫助學生澄清概念，更好地掌握高分子材料的知識。
1.4 教學方式應具有高效性
高分子材料課程涉及的概念繁多，容易混淆，對于機械類學生而言比較抽象，難以理解。在短短的4學時內，要想讓學生盡可能多的掌握高分子材料的相關基本概念，必須摒棄照本宣科或一味講授的教學方式。通過高效的教學方式，充分調動學生的積極性、主動性，引導學生思考，方能達到理想的教學效果。
1.5 提供擴展知識的參考書
由于高分子材料的性能、結構、制備工藝以及表征與金屬材料和陶瓷材料完全不同，而且目前在機械工程材料中高分子材料部分比例很少。為解決這一矛盾，在章節后面列出了比較系統的高分子材料性能、內容、結構、制備工藝以及表征方面的書籍，以供學生參考[7，8]。
2 高分子材料教學改革
根據以上原則，我們在2013年度的授課過程中對高分子材料的講授進行了調整，具體如下：
（1）授課內容及學時安排：高分子材料的基本概念（高分子、單體、鏈節，0.5學時），高分子材料的分類方法（按用途分類，按熱行為分類，按反應類型分類，按主鏈結構分類，0.5學時），高分子材料基本結構（簡單介紹近程結構、遠程結構、聚集態結構的概念，0.5學時）及物理狀態（玻璃態、高彈態和粘流態，0.5學時），典型工程塑料的力學性能和應用（1學時），典型合成橡膠的力學性能和應用（1學時）。
（2）重點講授常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡膠及工程纖維）的基本力學性能及典型工程高分子材料的適用領域。
（3）授課過程中通過列表等方式將高分子材料的相關內容與金屬材料進行對比，一方面避免概念混淆，另一方面突出高分子材料與金屬材料的不同之處。
（4）采用啟發式教學模式，通過設問、模擬實驗、舉例、探究等方法引導學生思考；在多媒體課件中，采用豐富的圖片、動畫激發學生學習的積極性和主動性。
3 結束語
通過機械工程材料課程中高分子材料的教學方案改革，學生對這種新型工程材料有了基本且更為全面的了解，他們深刻認識到，高分子材料是機械工程材料領域中不可忽視的分支。
參考文獻
[1] 文九巴.機械工程材料[M].北京：機械工業出版社，2009.
[2] 于永泗，齊民.機械工程材料[M].大連：大連理工大學出版社，2012.
[3] 張留成.高分子材料基礎[M].北京：化學工業出版社，2011.
[4] 高建綱，宋慶平，丁玉潔，吳之傳.工科非本專業《高分子化學》課程的教學探討[J].高分子通報，2009（5）：63-66.
[5] 韓順玉，柳海蘭.非高分子專業《高分子化學》課程教學實踐與探討[J].中國科教創新導刊，2010（35）：93.
[6] 詹茂盛，何利軍.“高分子材料課程信息化師生互動教學方法”研究與實踐[J].化工高等教育，2004（3）：69-71.