材料化學實驗科研素養的培養論文
材料化學實驗科研素養的培養論文
【摘要】材料化學實驗是一門重要的專業實驗課程，對學生從本科階段的學習到研究生階段的科研的過渡具有重要影響。針對以往材料化學實驗中的問題進行探討，在教學內容、教學形式和課程考查的組織實施方式上進行一定改革，以達到提高學生對課程重視程度和培養學生基本科研素養與團隊精神的目的。
【關鍵詞】材料化學實驗；教學改革；科研素養；團隊精神
正確的、先進的創新教育理念是時代精神的體現，對於高等教育有著導向作用。“怎樣培養人”、“怎樣培養出社會需要的人”一直是高等教育的核心性課題[1，2]。愛因斯坦認為“學校的目標應該是培養有獨立行動和獨立思考的個人，不過他們要把社會服務看作自己人生的最高目的。一個由沒有個人獨創性和個人志願的規格統一的個人所組成的社會，是一個沒有發展可能的不幸的社會”。因此，高等教育對創新型應用人才的培養，日益成為社會各界的共識。隨著對創新型應用人才培養模式的不斷探索，實驗教學也越來越受到關注和重視。材料化學專業實驗[3，4]是在學生系統地學完無機、有機、物化、儀器分析等課程基礎上，經過設計性實驗課程鍛鍊以後開設的一門科研實踐課程，給學生提供一個開展科學研究入門的基本訓練，包括文獻查閱、實驗設計、實驗操作、儀器使用、資料處理和論文撰寫等環節，對學生從本科階段的學習到研究生階段的科研的過渡具有重要影響。作為一門專業實驗，與基礎實驗有質的區別。基礎實驗的學習目的'主要是培養學生的基本實驗技能，有標準化的實驗過程與實驗結果。而專業實驗除了要讓學生練習基本實驗操作外，更重要的是要透過本課程的學習，培養學生具備開展材料化學方向科學研究的基本科研素養，為以後的研究生階段的科研打下基礎。那麼我們的實驗教學就不是簡單的注滿一桶水，而更重要的是點燃一把火。一桶水澆下去，還是一桶水，不會有什麼主動的反應。一把火點起來卻能夠越燒越旺，放射出絢爛奪目的火光。教師所要做的事情，就是要像點燃一把火那樣，發揮學生的主觀能動性，讓他們去發現、去創造。因此，根據材料化學實驗的課程特點及專業特色，積極探索目前教學中存在的問題，在教學內容、教學形式和課程考查等方面深化改革，直接從教師科研課題中抽取適合學生做的實驗內容，重點培養學生的科研素養與團隊精神，使學生知識、能力、素質全面協調發展[5，6]。實踐表明，這種基於科研課題的實驗內容更能激起學生實驗的興趣，更有力於學生自學能力、實踐能力和創新能力的培養，同時培養了學生的責任感和團隊分工合作意識,為以後科研工作打下基礎。
1教學內容的改革
材料化學實驗是研究材料組成、合成方法、製備工藝和材料效能測試方法的實踐教學課程。目前洛陽師範學院的材料化學實驗課程基本都涉及了，內容全面。但各個實驗都是獨立的，實驗時間短，內容簡單，缺乏系統性。實驗內容也都比較老，與現代材料的科學前沿有很大距離。專業實驗與學生之前上的基礎實驗差別不大，學生積極性不高。這就要求對實驗內容進行大的調整和改革,構建更為合理地教學體系。於是，在長期研討和協商的基礎上，本著科研與教學互動的理念，將教師的科研課題融入到材料化學的實驗教學中。解決了原實驗教學專案單一和重複的問題。新增的基於教師科研專案的創新實踐訓練課程，不但激發了學生濃厚的科研興趣，而且使學生能夠參與教師科研，對學生創新能力的培養非常有益。科研專案實驗中需要很多大型儀器進行材料表徵，像X-射線粉末衍射儀、孔隙度分析和比表面儀、熱分析儀、紅外和紫外可見分光光度等儀器等。請了專業的教師對學生進行培訓，使學生了解了大量儀器的基本工作原理和應用範圍，能夠熟練地使用儀器對材料進行所需要的表徵，培養學生獨立從事科學研究的能力。新的實驗專案更具有設計性和綜合性，包括了材料的製備、表徵、分析和效能測試。更注重材料分析方法的統一性和連貫性。一個實驗包含了多個小實驗，各個小實驗間有很強的邏輯性和互驗性，下一個實驗需要前一個實驗結果進行佐證，這樣這些小實驗就有機地整合為一個綜合性的材料製備分析實驗。新材料化學實驗、涉及的技術面廣，實驗的綜合性、探索性和連續性強。既結合了材料相關的基礎理論知識，包括了材料的基本合成、表徵，又有材料的科學前沿。完美地實現了由單一驗證性實驗向設計性、綜合性和應用性實驗的轉型。實踐表明，基於教師科研課題的材料化學教學新模式，不僅很好地訓練了學生基本教學技能，同時也促使學生主動去思考問題，激發學生學習專業基礎知識的興趣和科研探索的熱情。全面提升了學生的綜合科研素養，為優秀學生進一步深造讀研究生打下堅實的基礎。
2教學形式的調整
材料化學的實驗的任務可以概括為完善知識結構、實驗技術和方法，培養操作能力、創新能力，培養理論聯絡實際的科學素養。針對材料化學的實驗任務，我們對教學形式做了以下兩方面的調整。一方面重點培養和提高學生理論聯絡實際、分析問題和解決問題的能力。主要從三方面能力的培養入手。首先是自學能力，課前要求學生認真預習實驗內容，提前做好實驗準備，包括實驗用試劑和儀器。不再像基礎實驗那樣給學生備好實驗用品。實驗過程中學生遇到問題，要求自己查閱資料解決，儘量避免跟著教師做實驗，離開教師就不轉的現象。其次，注重學生動手能力的培養。簡單的儀器裝置教師不再手把手教使用方法，要求學生自己藉助教材和儀器說明書，正確使用儀器。對實驗中出現的現象和實驗結果，要求學生自己根據所學理論進行初步分析判斷。要求學生自己處理實驗資料、繪製曲線、說明實驗結果和撰寫實驗報告。最後是注重學生創新能力的培養，讓學生利用所學知識，對教師科研課題相關實驗自己設計。另一方面重點培養和提高學生的科研素養。實驗教學不僅要培養實驗技能，形成感性認識，提高動手能力，更重要的是要培養和提高科研素質。注重學生團隊精神的培養。科研實驗任務量大，擔任無法獨立完成，必須要多人分工合作。對學生進行分組，每組作為一個團隊來共同完成實驗。這就要求小組成員要有高度的凝聚力和團隊精神，發揮集體的力量，促進小組成員慣性系融洽，培養團隊協作能力，為將來真正的可養工作打下基礎。
3課程考核方式的變化
教學和考試是任何課程中不可或缺的兩個重要部分，抓好實驗教學的考試關，即可以提高教學質量，又可以發現教學中存在的問題。以往主要依靠學生實驗報告為材料化學實驗教學成績依據，這樣容易照成學生重報告輕實驗的弊端。因此，在材料化學實驗的考核辦法上也進行了改革，將以前單一的考核辦法改為綜合評定。平時成績和考試成績各佔50%：平時成績主要依據課前預習、實驗操作水平、課堂提問和實驗報告；實驗成績由教師選擇一個綜合實驗，只給學生實驗方案，不再講解實驗原理、方法、操作過程和注意事項，由學生按分組自主預習，查資料來完成實驗。不單一的靠考核實驗結果來定成績，更注重學生實驗過程中的操作、解決問題和團隊合作情況，來綜合打成績，這樣大大激發了學生的實驗熱情，培養了自主實驗和團隊合作的科研素養。據統計，學生近些年的畢業論文有70%以上來自老師的科研課題。透過將教師的科研課題融入到材料化學實驗的教學中，不但解決了學生實驗經費不充足的問題，而且極大地提高了學生實驗的興趣，圓滿的完成實驗教學任務。學生在科研實驗的過程中培養了自學、創新、和實踐能力，養成了良好的團隊合作精神。另外有部分興趣濃厚的學生將實驗結果整理寫成論文，發表在國內外相關期刊上，不但在學生中引起極好的反響，也為他們進一步的科研奠定了基礎。總之，基於教師科研專案的新型材料化學教學模式，不但可以增加實驗教學的先進性、實用性和多樣性，而且培養了學生良好的科研素養和團隊合作精神，對培養新世紀全面發展的綜合性人才有不可估量的作用。
參考文獻：
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