(3024)《材料物理与化学》专业综合

2024-06-15

(3024)《材料物理与化学》专业综合(精选6篇)

(3024)《材料物理与化学》专业综合 篇1

一、课程体系的梳理和重构

课程体系关系到整个专业的培养目标和要求[1]。 课程体系的设计是否合理直接关系到人才培养的质量。我们紧紧围绕培养具有创新意识和能力的宽口径、厚基础、高素质的人才的目标, 本着“夯实基础、注重综合、加强实践、鼓励创新”的原则[2], 立足于专业的学科背景和就业“出口”, 对材料物理专业的课程体系进行了认真的梳理和重构。

本次改革, 除学校统一安排的全校性人文社科课程平台、素质教育平台和理工科的公共基础课平台之外, 我们对专业相关的课程体系进行了比较大的调整。学科基础课程平台主要包括本专业方向所属材料科学和物理学科的基础理论和基础知识以及一些基本工具类的课程, 为学生专业课程的学习打下良好的基础。专业课程平台主要包括材料科学学科和少部分物理学科的专业理论、专业知识和专业技能, 以及本专业科学、应用前沿及发展趋势等方面的课程, 为学生就业做知识储备。集中实践教学平台主要是对学生学习的学科基础课程及专业课程理论知识和技能进行实践实训, 培养和锻炼学生勤于思考、综合应用专业知识解决本专业范围内一般问题的解决能力, 提高学生实践能力和综合素质。创新、创业教学课程平台则是为了培养学生独立设计和完成的专业课题的能力, 提高其创新能力。四个大类的课程平台前后关联、 紧密结合, 一起构成了材料物理专业的课程体系。建成后, 四类专业相关课程学分占学生毕业所需总学分的60.95%, 其中必修部分占近80%。

二、理论课程设置的调整

专业相关的课程设置直接关系到学生毕业后的 “出口”。如前所述, 材料物理专业属于材料科学和物理学科交叉领域, 学生“出口”也集中在这两个领域。 其中物理类侧重于考研深造, 材料类则是考研和就业兼而有之。

考研的专业和方向主要包括材料物理与化学、凝聚态物理、材料学及材料工程等。涉及的课程主要有 《量子力学》、《固体物理学》、等学科基础课。以前的课程设置更侧重物理类, 《量子力学》和《固体物理学》的学时比较饱满, 《材料科学基础》则只开设一个学期50学时, 且未开设与材料合成与制备密切相关的《物理化学》。考虑到这种情况, 本次改革在学科基础课方面将《材料科学基础》课程调整为两学期80学时, 并增开了70学时的《物理化学》 (包括58学时理论课时和12学时实验课时) , 充分做到了“厚基础”, 不但有利于学生考研深造, 也为学生学习后面的专业课程和走向工作岗位打下了坚实的基础。

根据材料物理专业的培养目标, 本专业的就业方向主要是在材料的设计、合成、改性、加工、测试、分析和应用等材料相关领域从事科学研究、技术和产品开发、材料选用等方面工作。为了更好地服务于国家和河南省新材料产业的发展, 实现真正的“宽口径”, 在必修课方面, 我们设置了8门理论课, 包括《半导体物理》、 《材料合成与制备》、《现代分析技术》、《材料物理性能》、《薄膜技术与薄膜材料》等, 内容涵盖了材料的设计、合成、改性、测试、分析和应用等各个材料相关领域的专业知识和技能。在选修课程方面, 我们共设置了13门理论课程供学生选择。主要向学生介绍各种新型材料及其应用、材料科学和物理学领域最前沿的科研成果, 主要包括《先进材料科学与进展》、《电解质材料及应用》、《新能源材料》、《信息材料学》、《发光材料学》 等等, 进一步拓宽学生的知识面, 了解更多材料物理领域前沿, 为学生将来的就业选择提供更多的可能。

三、实验教学环节的调整

实践教学环节是将知识转化为能力的过程, 对培养学生的观察能力、实践能力和创新能力起着重要作用[3]。改革前, 本校材料物理专业的专业相关的实践教学环节主要包括《课程设计》、《专业实验》和《毕业设计》。其中, 专业实验是其中最重要的一环。通过专业实验, 可使学生在加深对材料物理专业理论和知识理解的同时, 了解和熟悉本专业的研究对象及其使用的研究方法和测试手段, 掌握必要的专业实验技能[4], 为其后的《毕业设计》环节打下良好的基础。因此, 在本次教学改革中, 我们着重加强了专业实验的规划和建设。

此前, 本校材料物理专业的专业实验分为A和B两个部分, 共80学时, 设置有20个实验项目, 分别在第六和第七学期开设。其中, 绝大部分实验项目和实验设备是2003年本专业开始招生是设置和购置的, 在近十年间未经过大的调整, 在学生能力培养方面逐渐暴露出一些问题。主要包括:部分实验项目已跟不上材料物理领域科技发展和应用的变化, 与生产实践脱节; 部分实验项目与本专业课程内容联系不够紧密, 不能起到理论联系实际, 学以致用的效果;专业实验的开设学期与相关专业课教学不同步;实验项目绝大多数为验证性实验, 综合设计类项目较少, 对学生创新能力的培养未能起到预期效果。

鉴于以上问题, 本次改革中, 我们首先将专业实验A和B的开设学期调整至第五和第六学期, 并根据本学期开设的专业课程重新安排了针对性的实验项目, 将课程理论和实验环节有机结合起来, 比如:针对第五学期开设的《材料科学基础2》、《材料合成与制备》、 《纳米材料》等课程, 该学期的专业实验项目主要集中在材料合成与制备方面;针对第六学期开设的《薄膜技术与薄膜材料》、《电子材料学》、《现代分析技术》等课程, 该学期的专业实验项目则以薄膜材料、电子材料等的表征、分析为主。其次, 淘汰了一批明显与生产实践脱节的实验项目和陈旧的实验设备, 并安排了新的实验项目作为补充, 其中包括五个综合设计性实验项目, 如“介/铁电陶瓷材料的合成与性能分析”、“材料光致发光特性研究”等。最后, 我们新增了《专业实验C》 (第七学期选修) 和《研究型实验》 (第五、六、七学期选修) , 为学有余力的同学提供更多的实践训练。

改革完成后, 材料物理专业的专业实验环节包括专业实验与研究型实验两个部分。其中专业实验分A、 B和C, 共30个实验项目, 分别在第五、第六和第七学期开设。所有实验项目均与课程内容紧密结合, 综合设计性实验比重增加, 实验项目紧跟材料物理领域国际前沿, 加强了实践性和创新性。研究型实验为期4周, 在第五、六、七学期向学生开放, 供学有余力的学生选择, 一般都是围绕教师承担的科研项目引导学生开展科学研究, 系统训练学生解决问题的实践能力和创新能力。

四、改革实践和效果

郑州轻工业学院材料物理专业综合改革实施近三年半, 首批学生已经是大四第一学期, 本次改革内容已基本实施完毕。虽然还没有经过人才市场的考验, 但从教学效果上来看, 改革非常成功, 得益于整个课程体系和课程设置的合理安排, 学生对专业基础知识和基本理论的掌握得到明显改善, 综合运用专业知识的能力也得到明显提高, 这些成果集中反映在每个学期期末考试成绩中。自实施改革以来, 学生专业基础课和专业课的考试成绩明显提高、在试题难度基本相同的情况下, 学生不及格率从往届学生的近10%降低到5%。经过系统的专业实验训练, 学生的专业技能掌握良好, 对本专业的实验手段和实验方法有了充分的了解, 在综合设计性实验中表现出较强的实践动手能力和创新能力。有将近30%的学生参与了本专业教师的科学研究项目, 受到了老师们的一致好评, 有4名同学参与完成科研论文, 其中杨栋宇同学以第一作者完成一篇学术论文, 并参与研发了一套实验装置, 发展出一种高温高压下液体密度测量的新方法。

五、结语

本次专业综合改革的成效已在理论、实验教学效果和学生参与科学研究的实践中得到初步体现, 但学生的真正“质量”还需等待半年后用人单位的检验。届时, 我们将根据学生的考研和就业情况, 再对我们的改革计划进行适当的调整, 力求为社会、为国家培养一批具有创新意识和能力的宽口径、厚基础、高素质的人才。

摘要:依托学科特色, 结合现有的教学科研条件, 针对材料物理专业的专业综合改革进行了研究。围绕培养和造就富有创新意识和能力的宽口径、厚基础、高素质的人才培养理念, 优化了该专业的课程体系和课程设置, 加强了实验教学环节, 重建了专业实验的教学内容体系。实践证明, 教学效果得到明显提高, 学生的创新能力和实践能力得到明显提升。

关键词:专业综合改革,材料物理专业,课程体系,课程设置,专业实验

参考文献

[1]李波.按培养模式重构地方高校课程体系[J].教育研究, 2011, (8) :59-63.

[2]张健.应用型本科教育课程体系建设刍议[J].当代教育论坛, 2010, (11) :81-82.

(3024)《材料物理与化学》专业综合 篇2

摘 要:基于培养材料物理专业本科生的创新思维、动手能力和独立分析解决问题的能力,学校开设了综合实验课程。针对材料物理专业特色和专业计划培养目标,结合学校教学、科研条件,对本校材料物理专业综合实验教学进行了改革。文章涵盖了综合实验教学现状、改革方法以及实践成效等方面的内容,深入探讨了材料物理专业综合实验的改革过程中实验内容、教学模式以及考核方式方面的实施方法。实践证明,通过对材料物理专业综合实验的改革,充分调动学生的主观能动性和积极性,激发学生的创造性思维,提高学生的动手能力,学生的综合素质明得到显提高。

关键词:材料物理专业;综合实验;改革;实践

中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)17-012-02

理工类学科之间的相互交叉和渗透,对材料物理专业学生的综合素质提出了更高的要求。实验教学不仅是培养大学生专业素质的重要途径,而且还可通过实验过程中的思维、设计、操作、观察、规范、创造、总结等环节对思想道德素质的铸造、文化素质的积累和身心素质的调适等产生影响,因此,实验教学成为提高大学生综合素质不可无或缺的重要教育和教学环节[1]。

综合设计性实验是一种完全有别于传统实验教学的新型实验教学模式。开设综合设计性实验的目的在于让学生在初步了解专业理论基础知识以及科研方法的前提下,通过实验过程中的实际操作,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。在综合实验教学中,造型独特的实验仪器和奇妙实验现象都会引起学生的兴趣,激发学生好奇心和求知欲;从实验方案的制定到实验仪器的选用,从实验操作的实施到实验结果的分析,学生通过手脑并用的过程,不仅掌握了知识和技能,还能培养创新精神,激活创新思维,增强创新能力[2]。实践证明,与传统的验证性实验的教学模式相比,提高学生学习的积极性,激发创造性思维,提高学生观察与判断、思维与分析、理论与实践的综合能力。

一、综合实验教学的现状

材料物理专业综合实验是我校材料科学与工程学院面向材料物理专业高年级本科生开设的的一门必修的专业实验课程,安排在第六、七学期,此时学生已经基本完成了基础理论知识的学习,初步掌握了一些基本的实验操作技能,但是综合能力和创新能力还大大欠缺。材料物理专业综合实验的选题,不在于复杂与简单,重点在于创新与发展[3]。学生通过查阅文献,根据综合实验的教学要求,自己设计实验方案以及性能测试方法。通过40课时的材料物理综合实验,加深学生对于理论知识的理解,将理论知识应用并指导实验过程,提高动手能力,培养学生综合运用专业知识和现代研究方法与实验手段来解决实际问题的能力,并为毕业论文以及今后工作打下良好的基础。

二、综合实验教学存在的问题

实验教学是构成高等学校课程教学的重要组成部分。实验教学改革是教学改革的重要方面,也是目前我国高等教育发展面临的难题之一[4]。目前材料物理专业综合实验已经开设,但是还存在以下几方面问题:

在实验内容方面,内容相对陈旧,未随着科学技术的发展及时更新;实验内容在技术手段上有部分重复。在实验教学形式方面,未能充分调动学生的主动性和积极性,学生的创造能力和潜在的自学能力得不到充分发挥,严重影响和制约了创造性人才的成长。在实验考核模式上,未体现理论教学与实验教学的相互辅助作用,仅限于实验报告的撰写,学生实验的思路不清晰,对目的认识不够深刻。

基于以上这些原因制约着学生的创新思维,综合实验未达到所设想的成效。

三、综合实验教学改革的方法

1、更新实验内容

针对材料物理专业特色和本专业培养目标定位于应用型人才的培养方向等实际情况,重新设计实验内容和大纲。依据学校专业计划培养目标,明确综合实验教学不同层次的目的,使理论教学与实验教学有机联系、紧密结合,既要符合教学要求,还要突出综合实验教学的优势。随着高新技术与材料的快速发展,材料的制备工艺以及性能测试的方法与手段种类繁多,在有效的实验教学过程中,应选取具有代表性的、具有我校特色的研究方向的实验内容,有针对性地设计实验的制备和测试过程。本校对材料物理专业开设的综合实验可分为必做和选做两部分。必做实验开设了钛酸钡铁电陶瓷粉体及材料的制备、氧化锌压敏电阻的制备及湿法制备氧化锌粉体;选做实验开设了磁性材料制备及性能测试、溶胶-凝胶法制备TiO2粉体及其性能测试。

2、优化教学形式

在教学过程中,如何调动学生学习的积极性和主动性是完成实验教学、提高学生综合素质的的关键所在。在老师下达综合实验任务书后,学生根据任务书上的要求,结合自己所学专业知识及个人兴趣,在图书馆,院资料室和网上查阅有关文献资料,然后选定或设计实验题目。当题目确定后,要求学生根据所选题目及查阅的相关文献资料(要求查阅数量1~4篇)写出本次实验的设计方案报告,内容应包括文献综述、化学组分设计、理论计算、所需实验仪器设备及材料药品和实验过程、性能测试项目等。

当学生完成实验方案设计后,教师对方案进行审查,以可行性和正确行为原则,从学生的方案中选取部分可行性方案,并组织学生对方案再次进行分析讨论,使方案尽可能达到合理、完善、可行。对未选取的实验方案,作为学生资料组织学生交流讨论,同时老师再给以点评,以扩大学生的知识面。实验方案确定后,按照3~5个学生组成一个实验小组。由实验小组讨论落实详细的实验方案,然后进行实施。

在实验方案的实施过程中,从组成设计到试样制备及性能测试全过程,均以学生为主体,教师主要针对学生在实验中遇到的、看到的、想到的、体会到的问题,采取启发式、对比式、提问式和研讨式的教学方法,先与学生进行交流和讨论,然后给以讲解。

在实验教学中并不刻意规定实验的具体做法,而是根据学生实验过程不断提出一系列问题。要求每个学生要有工作日志,记下每个实施方案的思路,依据实验过程中的有关数据,针对出现的问题分析其原因,以便不断积累经验。这样既注重最终结果,更注重整个过程,使学生提前感受科研的氛围。整个综合实验课程体系完整、内容新颖,学生动手参与性强,学生的学习积极性和主动性得到提高。

3、改进考核方式

综合论文和答辩环节能充分挖掘学生学习潜力,锻炼总结、归纳等综合能力及表达能力。因此,对于综合性实验考核方式的改进体现在:综合性实验要求学生按科技论文形式完成一篇论文,并进行论文答辩。

综合实验报告,要求学生以科技论文的形式完成,内容包括文摘、文献综述、实验过程、性能测试、分析与讨论、结论、参考文献、建议和体会等。与传统实验教学中的验证性实验不同,其实验数据结果也因实验方案不同而有所差异,学生在完成实验报告中结果分析与讨论部分能充分提高学习的主动性,挖掘学生学习潜力,锻炼学生独立分析分析实验结果的能力。通过论文答辩环节,学生进一步认识综合实验的目的和意义,对实验的过程和思路进行系统地整理,不仅能够锻炼勇气和表达能力,而且为本科毕业答辩奠定良好基础。

四、综合实验教学改革的实践成效

通过一年的实验教学改革实践,使材料物理综合实验更加符合材料物理本科生层次,拓宽本科生综合性及设计性实验,增强学生实践动手能力和创新能力,满足材料物理专业培养的要求。在实验教学内容方面,更新和丰富了实验内容;优化实验教学方式,培养学生独立思考能力,调动学生学习的积极性和主动性,充分挖掘学生潜能;改进实验考核方式,重视实验结果分析,为毕业设计奠定基础。实践证明,通过对材料物理专业综合实验的改革,充分调动学生的主观能动性和积极性,激发学生的创造性思维,学生的综合素质大大提高,越来越多的学生积极主动参与各项科研活动。

参考文献:

[1] 沈益民,倪吾钟. 加强实验教学,培养学生综合素质和创新能力[J]. 实验技术与管理,2002.19(2):105-107.

[2] 吴建军. 物理实验教学与学生创新思维的培养[J]. 沈阳师范学院学报,2002,20(2):158-160.

[3] 张枫.材料物理专业综合实验的教学改革与实践[J]. 中国水运,2007,7(8):238-239

(3024)《材料物理与化学》专业综合 篇3

近年来, 随着市场经济的逐步确立和对外交流的扩大, 我国高教体制发生了深刻的变化。在高等教育深化改革中, 培养学生的综合素质、实践能力和创新能力是一个根本性的指导思想[1]。材料化学是一门工科类的应用型学科, 其化学实验课的教学显得尤为重要。为此, 我们对材料化学专业综合实验进行了改革。

1 材料化学专业综合实验实施教学改革的原因分析

1.1 传统的材料化学专业实验教学的弊端

传统的材料化学专业实验教学模式只是让学生照着书做一遍实验, 只是重复原有的知识, 很少有真正的探索与创新。学生上过实验课后, 只会机械重复, 不具备真正的创新能力, 从而不能独立设计实验开展科研, 也很难解决新的实际问题, 这就给他们将来的工作或者进一步的研究学习造成很大困难[2]。这种旧的实验教学模式显然已经不适用于21世纪的材料化学专业综合性的应用型创新人才的培养。为适应现代社会发展的需要, 有必要改革旧的实验教学模式, 建立新型的复合型创新人才的培养模式[3]。

1.2 材料化学专业综合实验教学新模式的优势

教改后的材料化学专业综合实验, 引入科研思维, 引导他们学会科研思考, 同时将以往的重复性实验改为离科研比较近的探索性实验, 在实验教学中不断增加开放度, 放手让学生积极思考, 大胆尝试和探索。这种由单一的、重复性的验证性实验向设计性、综合性、探索性实验转变, 既有旧知识的再现, 也有新知识的产生, 训练了学生的科学研究素质, 培养了学生的创新意识和创新能力, 也提高了学生解决新问题的能力, 以及独立开展新实验的科研能力。实践证明:与科研课题相结合的材料化学专业综合实验教学新模式的建立, 对于培养学生学习和实验的激情, 调动学生的积极性和主动性, 提高学生实践操作能力、组织协调能力、解决问题能力以及培养创新型的全方位发展的综合性优秀人才具有非常重要的作用[4]。

2 材料化学专业综合实验教学新模式的内容

2.1 改革实验模式

随着实验课教学改革的不断深入, 沿用多年的实验课模式已不能适应新形势, 于是, 我们改变了以往专职专用的单一实验人员的构成模式, 组成了一支高学历、高职称、专业性强、教学和科研经验丰富的中青年教师队伍, 分管各实验室的现代大型贵重仪器设备, 并从事该课程相关部分的实验教学及实验的指导工作。如分管x射线粉末衍射仪的教师从事XRD实验的教学, 分管扫描电镜的教师负责SEM实验的教学等。这些改革为新课程教学体系和实验教学体系的正常运行提供了有力的保证。

2.2 增加师生交流

在实验教学活动中, 师生间的信息互馈是对实验教学活动的一种评价, 是实验教学活动中不可或缺的重要环节。实验结束时, 师生共同讨论思考题, 同时鼓励学生对现有的实验内容提出改进方案, 并积极采纳。巧妙安排, 纠正学生重“结果”轻“操作”的不良习惯。师生共同讨论还可以使学生看到自己实验结果的重要性, 激发学生的实验热情。

2.3 提供鼓励创新的环境和政策

科研素质是一个长期积累的过程, 不能仅仅依靠课堂或者实验教学。作为实验教学单位, 要创造一个良好的学术氛围, 来促进学生自觉从事科研活动, 培养创新能力, 提高自身素质。适当的鼓励会促使学生主动思考问题, 激发学生学习专业基础知识的兴趣及探索、创造的科研热情, 引导学生自觉走上提高科研素质的道路。比如对学生的创新活动、学生参加学术会议、学生发表论文、学生参与国家比赛等给予物质和精神上的鼓励, 并为其创造良好的环境, 给予理论上的帮助。

3 结语

以上对材料化学专业综合实验教改项目作了具体分析和总结。希望通过对综合实验的教育和改革, 使其符合现代教育、素质教育和创新教育的要求, 增加实验技术教学的实用性、多样性和先进性, 培养出知识—能力—素质三位一体的新型人才。

摘要:本文对材料化学专业综合实验教学改革进行初步探索, 对开展教学改革的原因及实验教学新模式进行了分析, 通过近几年的实践对综合化学实验改革的重要性有了更深层次的认识。

关键词:材料化学专业,综合实验,教学改革,实验教学模式

参考文献

[1]顾斌, 黄余改, 方夏.仪器分析实验教学改革探究[J].江西教育学院学报, 2011, 27 (2) :66-67.

[2]左国防, 李艳红.论设计性实验与学生问题解决能力的培养[J].天水师范学院学报, 2003, 5 (23) :80-81.

[3]陈步云, 李红, 李爱群, 等.构建实验教学大平台培养具有创新意识的人才[J].实验室研究与探索, 2010, 29 (8) :91-93.

材料物理专业建设的探索与思考 篇4

[摘 要]材料物理专业是物理学与材料科学的交叉学科,培养适应高新技术产业发展的新型人才。可从学科平台、专业定位、专业特色等方面对材料物理专业的建设进行总结,为材料物理专业应用型人才培养提供参考性意见。

[关键词]材料物理;专业特色;学科平台

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)07-0112-02

武汉工程大学材料物理专业于1999年筹建,2000年开始招生,2010年成为首批入选 “湖北省普通高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划”的专业之一。在10多年的建设中,学校坚持“加强基础,拓宽口径,重视实践,培养能力”的建设思路,充分突出专业特色,努力提高办学水平和人才培养质量,现专业建设已经步入良性发展阶段。总结专业建设过程中的一些经验与教训,可以为专业今后更好地发展提供借鉴。

一、专业建设要体现特色

1998年,教育部颁布新的本科专业目录,材料物理为新设置的专业,是物理学与材料科学的一个交叉学科,属材料科学与工程一级学科。许多高校将相近的专业,如金属物理、材料科学、应用物理等专业改名为材料物理专业。这样虽然专业名称相同,但专业的内涵并不完全相同。发挥各自的优势和特色是各校专业建设的重点。这就要求各高校既要在大专业的口径下对人才进行全面培养,又要把各自原有的特色发扬光大。[1] [2]1999年武汉工程大学(以下简称“我校”)申报材料物理专业,其中就面临着专业如何建设、如何和其他高校差异化培养人才、如何体现特色等一系列问题。走访已有专业的知名高校,吸收他们成功的办学经验,既可以为我们提供借鉴,也能避免和这些知名高校的同质竞争。通过调查我们发现,当时国内材料物理专业基本上都是由同类专业转变名称而来,其仍然延续原来的办学方向,大部分还是以服务于传统产业为主。

根据调研结果,结合我国正处于经济转型时期,新材料、新产业正不断出现的实际情况,我校材料物理专业选择在学校“等离子体化学与新材料重点实验室”建设发展的基础上,以等离子体技术和薄膜材料为特色,服务于新型产业,实现差异化培养,避免同质竞争,为后续发展提供发展空间。

二、专业建设依靠一个学科平台,背靠一个行业

国内专业设置一般有两种情况,一类是先有学科,在学科建设的基础上进行专业建设,专业发展后劲足。一些名牌高校学科建设基础好,师资和实验条件也比较好,基本是按这种模式建设。另一类是先有专业,然后进行学科建设,很多新办高校都属于这种情况。这就存在许多问题。首先是师资力量缺乏,特别是高层次师资缺乏,其现有师资基本上是从不同专业转岗而来。其次,专业实验室尚未建立,实验资源匮乏,未能与相关企业建立良好的合作平台,导致学生缺乏良好的实践机会。再次,学生毕业论文由于没有学科支撑,选题方向杂乱,毕业论文质量难以得到保障。可见,学科平台建设对专业建设顺利进行有着至关重要的作用。本专业依托湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,为专业发展提供师资及实践教学平台等多种支撑,并且由于实验室研究方向面对新型产业,客观上也为专业发展烙上了不同于其他学校的特色——等离子体技术与薄膜材料。

另外,专业建设还必须背靠一个行业。因此,有必要针对行业特点设置一些专业课程。由于国内外教育体系差异较大,国外大学实行全面的素质培养,学生知识面宽,但具体到点的深度不够。比如国外某大学工程学院材料方向只学习材料基础知识,并不分无机、有机,没有涉及高分子、金属、无机非金属等方向的具体课程。国内高校如果照搬,很多学生毕业后找工作就会觉得无所适从。因为国内企业对人才需求有具体到点的知识要求,比如金属行业企业不会招聘没有学习金属学方向课程的毕业生。国内有些高校的材料物理专业学生就业困难,其中一个重要原因就是学校仅针对物理学与材料科学领域设置课程,学生学习的知识面宽但具体的针对性不强。因此,我校材料物理专业人才培养虽然定位于等离子体技术及应用和功能薄膜材料方向,但具体到培养方案,主要还是针对光电信息材料、新能源材料、光学薄膜材料等行业设置专业课程。

三、课程体系要与生源相匹配

专业建设之初,由于专业教师都是来自于国内重点大学,学校在制定培养计划时不可避免的受到这些高校的影响。比如物理课程,国内重点大学材料物理专业几乎都是按照力学、热学、电磁学、光学等分类教学,我们也照着设置。但在随后的教学过程我们中发现,学生普遍反映学习难度大,难以接受。我们也曾请985高校的教师来授课,但效果也一样,这说明不是教的问题,还是课程难度与生源不适应的问题。随后我们调整培养计划,将这些课程合并为普通物理学,与其他专业学生一起上,这样问题就解决了。由于普通高校与985、211这类高校在生源质量上存在很大差别,人才培养侧重点也不应该一致。基于此,学校顺应时代发展,遵循人才培养规律,并结合自身特点,进行了人才培养模式改革,于2009年提出以“三实一创” (“三实”指实训、实验、实习,“一创”指创新)为核心的应用型人才培养模式改革计划。[3]这样做目的是培养基础扎实、知识面宽、实践创新能力强的应用型高级工程技术人才。材料物理专业也根据学校办学精神,对课程体系和实践教学环节进行了重大改革,将原来分散在各个课程中的实验课程进行整合,重新规划实验体系,开设单独的实验课程,制定统一大纲,整合并适当更新实验内容,使实验体系更加完备,并与实用化紧密结合,侧重于培养学生的动手能力。同时适量减少理论课程,适当弱化、减少公式定理的推导过程,重点将理论意义和作用与应用密切联系起来,培养学生对知识的综合应用能力。2010年,湖北省教育厅为促进高等教育与经济社会发展紧密结合,引导高等学校主动适应经济发展方式转变和经济结构调整,优化人才培养结构和资源配置,深化人才培养模式改革,实施了湖北省战略性新兴(支柱)产业人才培养计划。[4]材料物理专业成功入选后,我们对课程体系又进行了改革,实行3+1模式,即3年理论教学,1年实践教学,实践教学有将近一半的时间在合作企业进行。这强化了办学与市场结合度,培养的人才更加符合市场需求。

四、结束语

以上措施的实施,保证了学校人才培养的质量。近几年本专业学生获得过全国大学生科技竞赛“挑战杯”三等奖1项,湖北省大学生科技竞赛“挑战杯”二等奖1项,获得“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛一等奖1项,全国大学生数学建模竞赛湖北省一等奖2项,二等奖2项;学生毕业论文整体水平较高,毕业论文获湖北省优秀学士学位论文数占毕业生总数的近10%,就业率一直保持在90%以上,考研上线率约30%。依托学科平台和优势,突出人才培养特色,人才培养科学定位是材料物理专业办学成功的关键所在。

专业建设是一项长期性的、持续不断的工作。在今后的工作中,我们还要根据市场需要、国家及省市政策以及学生反馈意见不断完善专业建设,以学科发展观去认识专业发展规律,不断更新教育观念,积极开展教学研究,努力推进教学改革,并始终注重培养学生的工程素质与实践动手能力,创新人才培养的模式,培养市场需要的应用型创新型人才。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 武汉理工大学材料物理专业培养方案.

[2] 中南大学材料物理专业培养方案.

[3] 武汉工程大学以“三实一创”为核心的人才培养模式改革计划.

[4] 湖北省教育厅关于实施湖北省普通高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划的通知.

(3024)《材料物理与化学》专业综合 篇5

近年我国高校教材建设有了长足发展, 对新形势下的高等教育发挥了积极作用, 但门类不够齐全, 借用、套用和简单改编现象仍然存在。这就暴露出许多问题。笔者在《物理化学》教学实践中, 曾多次与本校同事和有关院校同行交换意见, 也进行了学生对所用教材评价调查分析, 从中得出一些肤浅的认识, 作为一管之见愿与同行交流。

《物理化学》课程是食品专业的一门非常重要的专业基础课, 受到全国农林院校或有食品类专业的综合性大学普遍重视并相继开设。据悉, 目前全国有食品专业的院校均无专门的《物理化学》教材, 所采用的教材主要是“十一五规划教材”或“二十一世纪教材”, 极少有使用几校合编教材的。它们是化学化工类院校所用的《物理化学》教材的原版或简编版。有的力所能及地补充少量与农林院校有关的知识内容, 但很少涉及食品专业内容。其教材体系不是针对食品专业而建立, 缺乏专业相关性, 突显不出其专业基础课作用, 学生感觉所学知识联系专业实际不紧密, 因而影响学习积极性;有的在化学化工类专业教材基础上压缩内容, 但令普通高校基础知识薄弱的学生感到缺乏系统性, 普遍认为难学, 影响学习效果, 也给教师授课带来许多不便。如何在保持《物理化学》学科框架和联系专业实际方面做到两全其美, 是一个非常关键和亟待解决的问题。有识之士已在这方面做了有益尝试[1]。

1. 农林院校选用的《物理化学》教材缺乏专业针对性

据笔者所知, 在普通高校的教材中, 至今没有一本专门为食品专业师生编写的真正意义上的《物理化学》教材, 农林院校所用的《物理化学》教材, 因其专业众多, 各异性较强, 要满足普遍适用性必然缺乏专业针对性。

2. 教材脱胎于化学化工院校同类教材, 没有自成体系, 缺乏特色

目前食品专业所用的《物理化学》教材在《物理化学》框架的完整性和食品专业所需内容的丰满性未能很好地兼备。所编内容也不是结合专业展开, 因此, 缺乏特色, 不能完全满足需要。应该从食品专业实际需要出发, 建立新的《物理化学》教材体系, 使教材具有专业需求的完整性和实用性。

3. 简编教材缺乏浅显明了的教材特点

时下使用的农林院校《物理化学》教材尽管篇幅不大, 但内容不少, 在有限字数内难以系统地将涉及的知识表述清楚和充分, 在限制篇幅的同时, 也易忽视通俗性, 体现不出作为教材应有的深入浅出特色, 不便于学生阅读。对高校扩招后的多数学生普遍感到不好理解和掌握, 部分学生产生了畏难情绪, 影响了学习积极性和效果。

4. 教材章节间内在联系不紧密, 核心内容不突出

近年实行的教材统编制, 在体现博采众长的同时没有考虑到校际差异、生源差异和专业差异。解决了“放而乱”问题, 又带来了“统而死”的问题。另外, 某些教材编写内容相互呼应不够, 不同人编写的章节内容缺乏有机结合。因未考虑专业差异性, 对食品专业应用者来说, 自然不会出现详略得当, 重点突出的局面。

5. 教材缺乏明晰而显见的条理性和归纳性

某些教材难点、重点、关键点不够突出, 使学生学习起来头脑中点、线、面不明晰, 没有抓手。目前食品专业所用《物理化学》教材, 有的标题下内容不充实;有的缺乏小标题;有的章节缺乏知识主线的前提示、后总结和中贯穿, 如“重点提示”、“理解要点”、“事项说明”和“应用实例”等。高校扩招后生源基础差的学校和专业, 学生不善于归纳、总结, 认为条理不清, 不利于理解和记忆, 影响学习效果。

6. 教材联系实际应用不够

有的农林院校的《物理化学》教材确有一些与生产实际、科研实际相关的内容, 有的则缺乏这方面的内容。总体来说在知识阐述中结合食品专业实际的内容很少。应适当编入一些联系紧密、应用性强或比较新颖、前沿的研究和生产实际内容。

上述诸类问题, 都是因为没有专门的食品专业《物理化学》教材, 借用、套用或简单改编经典的《物理化学》教材所带来的, 并不是经典的《物理化学》教材本身的问题。

编写食品专业《物理化学》教材的必要性

1. 这类教材有教学需求, 是食品专业建设的重要基础

食品专业的专业基础课是化学与物理学, 《物理化学》课程是其专业主干课。开设食品专业的院校的专业建设需要该类教材, 教师的教学研究和教改有阵地和基础, 比较好开展工作。而其他院校对应用性强的物理化学教材也有需求, 教师在教学中以及学生在学习时都非常希望使用理论与实践结合紧密的教材, 目前缺乏这类教材。

2. 这类教材对促进食品专业《物理化学》课程建设有重要推动作用

教材建设是课程建设的基础, 要搞好食品专业《物理化学》课程建设, 必须解决目前教葈材体�系不够健全的问题, 确定出切合专业实际的教材体系, 编写出与食品专业紧密结合、注重系统性、知识性和实用性的《物理化学》教材, 便于教师教学和学生学习使用, 达到教学相长的目的, 大幅度提高食品专业《物理化学》课程的教学效果。这对促进该类专业《物理化学》课程建设、增强教学的针对性、提高其教学实效性都具有普遍意义。

食品专业《物理化学》教材的发展趋势

1. 高校教材的发展趋势分析

高校教材不宜全国统编、全国通用, 这样缺乏专业特色与灵活性, 不同档次院校的相同专业的教材也应有所区别。国外发达国家高校根本没有统编教材[2,3], 中国现代教育史上被称为“人才摇篮、民主堡垒”的西南联大也没用全国统编教材[4]。西南联大之所以“是一个奇迹, 是一个永远的光荣和丰碑, 其办学经验是中国高等教育的宝库”[5], 就是因为它秉承“自由之思想, 独立之精神”[6]、“兼容并包, 移社会一时之风气”[7]。事实上, 中国近年培养的学生缺乏创新思维, 缺少动手能力的主要原因就是教学规定死板, 从教材上就规定死了, 如此培养的人才岂能不墨守成规?所以, 要想办出特色专业, 培养出优秀人才, 必须搞好教材建设。高校教材管理应该科学化, 摒弃简单化[8~11]。教材建设不能简单地理解为选用最新的统编教材, 必须让自编教材、合编教材、统编教材、甚至是国外引进教材[12,13]“百花齐放”, 至于应该选用哪种教材, 学校或学院要组织专家委员会进行公平、公正地论证, 再做出决定, 并且该委员会要有全体授课教师参加。从高等教育长远发展看, 不宜过分强调统编教材, 将来统编教材“一统天下”、“一枝独秀”的格局一定会被各类高校教材的“百家争鸣”所取代。

2. 食品专业《物理化学》教材的发展趋势

(1) 《物理化学》教材针对性会日益增强, 教材将按专业编写而不是按学科类别编写

近年国内高等教育发展很快, 高校扩招、扩专业幅度也大, 一些新设专业没有专用的《物理化学》教材, 对于课程建设和专业建设都不利, 有识之士感触颇深, 对针对性强的教材的需求越来越迫切。《物理化学》犹如一座大厦, 定居在各楼层、各房间的许多其他专业住户都在利用它的资源, 但必须按各自专业特点进行“装潢”、甚至“改造”, 让人走进某房间就知道里边是干什么的, 而不是直接居住在它的“毛坯房”内或各专业房间都统一规格和装潢。因此, 《物理化学》教材也会与其它学科教材一样, 从普适性走向专用性, 各专业各取所需, 各自重新建立新的教材体系。也就是说将来必然要按照专业体系编写教材, 而不是象目前按学科体系编写教材。

(2) 各专业的发展将给《物理化学》注入新的内容, 会极大地丰富物理化学的内涵

食品专业与其它需要《物理化学》学科作为知识基础的专业一样, 它的技术发展在不断地给《物理化学》学科提出新的要求, 也不断地丰富和发展《物理化学》的内涵, 甚至有可能产生与《物理化学》有关的新的边缘学科。这样, 就更需要从现在开始, 将《物理化学》这一传统而基础学科向着服务于它所覆盖的食品专业等各专业方向发展, 在新的学科和专业供求关系中找到更多的切入点, 形成更大的知识界面。

(3) 教材系统性与专业性、理论性与应用性会更加和谐统一

随着应试教育向素质教育的过渡, 社会和高校都更加注重适用性人才的培养。就高校而言, 重在对学生创新思维和实用技能的培养。而教材是进行这种培养的前提和基础, 必须具备学科系统性和专业实用性的高度统一、知识理论性和应用性的并重与和谐。

食品专业《物理化学》教材体系的建立

1. 编写食品专业《物理化学》教材的关键问题

(1) 结构的合理性与严谨性

新编教材既要体现出物理化学的知识框架, 还要体现出与食品专业的紧密联系, 围绕该类专业建立新的教材体系并进行编写。如果教材体系建立或内容编写不得当, 会出现两种极端情况:涉及专业内容过多则成为狭隘的专业课教材, 框架不合理则成为残缺的《物理化学》教材, 故而有很大难度。

(2) 内容的实用性与灵活性

教材编写要充分联系专业实际, 提供给读者解决专业问题和生产难题的基础知识与实用技术原理, 并且要求编著者有过多方面或某些方面物理化学研究经历, 应用物理化学原理和方法解决过生产技术难题, 也发表过研究论文, 在教材编写时可以引入这些工作的创新技术成果。在语言方面, 要深入浅出, 借鉴国外教材或专著的灵活、浅显的写作风格, 重要问题结合实例阐述[2,14]。

(3) 编写的系统性与新颖性

在编写教材过程中, 对物理化学涉及的关键的、在食品专业有重要应用的内容, 如相分离技术、乳化技术、表面活性剂、乳状液、泡沫、分散体系流变性、应用电化学、凝胶等内容, 既考虑到结构的系统性, 又要注意引入近年新技术、新成果, 让学生感到新颖、满意, 以激发其学习兴趣[16]。

2 . 食品专业《物理化学》教材体系的建立与教材编写

基于目前教材现状和上述考虑, 有必要研究食品专业《物理化学》教材体系, 编写出适用性强的《物理化学》教材, 便于该类专业学生更好地学习、掌握必需的物理化学基础知识。

我院物理化学教研组2005年开展了校级教育科研项目“食品科学与工程专业《物理化学》课程教学研究”;2007年又开展了“食品专业《物理化学》课程体系研究”校级教研课题;2008年, 申报并获批准开展了黑龙江省高等学校教学改革工程项目“食品专业《物理化学》教材体系的建立和教学改革研究”, 其中最重要的工作就是建立食品专业《物理化学》教材体系并编写教材, 该项工作由黑龙江八一农垦大学、河南科技大学、齐齐哈尔大学和佳木斯大学等校共同完成。

在前期教学研究、教学改革的基础上, 开始编写《应用物理化学》教材, 拟定六篇 (热力学、平衡体系、反应体系动力学、电化学、表面与界面、分散体系) 17章 (热力学第一定律、热力学第二定律、相平衡、化学平衡、化学反应动力学、催化反应动力学、电解质溶液、电极与电池、应用电化学基础、表面与表面现象、表面活性与表面活性剂、高分子溶液、溶胶、凝胶、乳状液、泡沫、分散体系流变性) , 现初稿已完成过半。

食品专业《物理化学》教材是食品专业师生急需和企盼的教材, 是任何从事这方面教学和研究的机构或有识之士的共同责任与义务, 需要进行大胆尝试, 尽早编出, 应用, 并在教学实践中不断完善。

摘要:目前国内没有食品专业《物理化学》教材, 开设该类专业的院校均采用化学和化工专业经典的《物理化学》教材, 缺乏与专业的有机结合, 使学生感到这门课程与本专业无关, 严重影响学习积极性和学习效果, 也给教师教学带来很大困难。笔者认为应该建立食品专业《物理化学》课程的教材体系, 编写与专业结合紧密的教材, 并提出了基本构架。同时认为高校教材不宜强制性全国统编, 应因专业而异, 百花齐放。

(3024)《材料物理与化学》专业综合 篇6

制药工程专业属于一个新兴的交叉专业,针对该专业而编的物理化学教材相对很少,可选择的余地很小。目前,普遍使用的教材是傅献彩等编的《物理化学》和天津大学物理化学教研组编的《物理化学》,也有不少学校使用自编教材。这些教材主要是面向化学化工专业,没能突出在制药方面的应用。为此,我们在近几年的教学实践中不断对制药工程专业物理化学教学内容改革进行思考和探索,而且受到了主管部门和领导的重视,我们申报的“基础平台课凸显专业特色——制药工程专业物理化学教学内容改革”课题,获得了市教育规划重点课题资助。本课题主要任务是收集或开发具有制药工程专业特色的物理化学教学案例,并将这些案例用于课堂教学,用以激发学生学习物理化学的兴趣,提高教学效果。现就我们在制药工程专业的物理化学教学内容改革与教学实践做一简单介绍。

1 化学热力学知识在制药中的应用

化学热力学是研究变化方向和限度、变化过程伴随的热效应的一门学科。化学热力学在新型药物和药物新型制剂的研制中具有重要作用。发现更多潜在的药物靶点和创新药物,高效药物合成的可能性及最高产率的确定、药物制剂的稳定性和科学的贮存方法等,都需要化学热力学的基本理论和方法。化学热力学也是物理化学知识体系的基础,这部分知识抽象、公式多、逻辑强、学习难度大。为此,我们对这部分教学内容进行了精简、降低理论难度、删减了麦克斯韦方程式内容,适当增加了热力学在制药中的应用实例介绍。例如:不同种药物或同种药物不同晶型具有不同的熔点,差示扫描量热(DSC)分析可以测得药物的熔点,从而可以鉴别药品或药品的晶型。代秀梅等[1]采用 DSC 法对乌拉尔药物多晶型进行了确定。采用 DSC 法可以测得药物样品的熔点、摩尔熔化焓,依据 Van’t Hoff 方程可求得药物的纯度。王蕾等[2]用 DSC 法测得了吲哚美辛等 7 种不同类别药物的纯度,并与《中国药典》规定方法结果进行了对照,该测定方法简便、准确性好。

2 相图原理在制药中的应用

相图是物理化学教学中的难点之一,在现有的教材中又缺少应用的实例,学习起来缺少动力。事实上,相图在制药中有着广泛应用,比如,升华原理被广泛用于中药鉴别、天然药物提取、中药材加工、药物制剂等方面;超临界萃取技术也被广泛用于生物活性成分提取。为了激发学生的学习热情,我们在课堂教学中向学生介绍了真空干燥技术。真空冷冻干燥是利用升华原理,将含液态水物质先冻结至冰点以下,使水分变为固态冰,然后在较高真空度下,将冰直接升华为水蒸汽而除去,最终得到干燥产品的方法。采用真空干燥技术可以避免传统的干燥技术容易造成药材中生物活性物质的损失,药材的药效下降的缺点。真空干燥技术已在天麻、人参、冬虫夏草、灵芝等中草药材的加工中得到应用[3]。

3 电化学装置在制药中的应用

现有的物理化学教材在电化学原理应用方面主要介绍无机物的电解、电镀、电池等,没能直接体现电化学在有机药物合成过程中的应用,为此,我们收集了电化学方法有机合成方面的实例,并推荐学生阅读“3,6-二氯吡啶甲酸电化学合成及其工业化生产” [4],顺便介绍我省马淳安教授在电催化合成方面的成就。

4 化学动力学方法在制药中的应用

化学动力学主要研究化学反应的速率和反应机理。应用化学动力学方法,可以测定药物分解速率,了解影响反应的因素,建立药品的有效期,为药品的生产、包装、贮存和运输提供科学依据。化学动力学模型可被用于研究药品溶出释放百分率与时间的关系,这对药品溶出度、释放度的质量控制和缓释、控释制剂的设计具有重要意义。在化学动力学教学中,我们降低了化学动力学理论教学要求,增加了化学动力学在药物稳定性、药物缓释中应用的介绍。比如:用活化能的大小来衡量头孢菌素类药物的热降解稳定性[5] ;一级反应动力学方程被用于表达酮洛芬缓释微丸体外释药模型[6] 。

5 界面和胶体化学知识在制药中的应用

界面和胶体科学是多相催化、纳米科学理论基础之一,并且渗透到生命科学、药物学、气象学、林学、食品科学等其他学科。在药物的生产与研究过程中经常遇到与表面、胶体现象有关的问题,如气雾剂生产中出现的粒子大小,表面能多少、带电性质、吸附情况和稳定时间等。微乳液具有制备简单、透明、热力学稳定、类型多样等诸多特点,其作为药物载体,有广泛的给药途径、能够提高药物的贮存稳定性、增加药物增溶量以及药物的生物利用度。治疗类风湿关节炎的止痛消炎药氟洛比芬在油酸乙酯和吐温-20 形成的微乳液体系中增溶量最大可达10 mg/mL,是其在水中溶解度的 800 倍,并且氟洛比芬在微乳液中质量分数小于 1% 时,液滴的直径小于 100 nm,并未因增溶药物而增大很多。这样液滴尺寸仍符合静脉注射的要求,并且药物在微乳液中浓度提高,减少了注射液体的体积[7]。为了让学生了解界面和胶体化学在制药中的应用,并督促学生课外查阅相关的资料,我们布置了“微乳及其在制药中的应用”、“表面活性剂在药物载体中的应用”等学习小论文题目,作为课程总成绩的一部分。

6 量子化学原理在制药中的应用

量子化学是物理化学的重要分支之一。探索药物分子的量子化学参数(分子体积、分子表面积、前线轨道能级、电荷布据、等)与药物的宏观性质(溶解度、熔点、稳定性、生物活性、等)定量构效关系(QSPR),并根据构效关系进行药物分子的设计与合成,是药物开发中的重要环节。然而,这部分一般不被列为本科教学内容,为了让学生了解这方面的内容,拓展学生的视野,我们选择学有余力的学生开展了“氟喹诺酮类药物与牛血清白蛋白(BSA)结合的理论研究”[8]。该研究在HF/6-31G水平对12种氟喹诺酮类药物分子进行量子化学计算,用ALOGPS 2.1程序计算了它们的正辛醇/水分配系数logP。相关性分析表明,氟喹诺酮与BSA主要靠静电作用相结合。通过多元线性回归建立了氟喹诺酮与BSA结合作用的定量构效关系模型。该研究初步展示了量子化学知识在药物与蛋白质结合机理研究中的应用。同时辅以介绍我省俞庆森教授的成就。

值得注意的是,在以上有关教学内容的删减中,我们应该遵循“少而精、凸显专业特色、体现应用性”的原则。让学生认识到物理化学原理与制药专业知识的密切关系,强化他们学习物理化学的动力,激发他们学习物理化学的兴趣即可。诚然,教学过程中更应注重“三基”训练,不能过多介绍物理化学在制药方面的应用,避免“喧宾夺主”,做到适可而止。

近年来,我们在制药化工专业实施的教学内容改革和实践,使学生们认识到物理化学原理和知识的实用性,极大地激发了学生学习物理化学知识的积极性和热情,有效地提高了教师的课堂教学效果,考研上线率逐年递增,毕业生受到用人单位的欢迎。

摘要:实用性是物理化学教学改革的方向之一。本文介绍了制药工程专业物理化学教学内容改革及其实践。通过改革,物理化学课程凸显了专业特色和实用性,激发了学生学习的兴趣,收到了良好的教学效果。

关键词:物理化学,制药,教学改革

参考文献

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