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材料化學是一個理工結合、學科交叉的新興學科,在信息、能源、環境、航天等前沿科學領域起到越來越重要的作用。目前, 許多高校設置了材料化學專業實驗, 我們根據我校辦學經驗和實際條件,并結合蘇州經濟社會發展對人才的需求,建立了與之相適應的培養目標及專業實驗內容。為了讓學生了解先進的材料合成與制備方法,掌握高技術材料性能的最佳測試技術,具體設置了材料合成與加工和材料性能測試相結合的專業實驗教學大綱[1-2]。本文結合我們的教學實踐過程,談一下材料化學專業實驗教學過程中的一些做法和體會。
重視實驗室建設,保證教學質量。實驗室建設主要包括兩個方面,硬件條件和軟件條件。具體的說,硬件條件包括實驗室基礎設施建設,實驗儀器和大型設備的購置等等;軟件條件包括實驗教學大綱制定優化,教師隊伍思想道德素質,教育教學能力等方面的建設。具備優良的實驗室硬件條件和優秀的教師隊伍是保證教學質量的必要條件。
1.實驗室硬件條件建設
必要的基礎設施和優良的實驗條件,是順利開展實驗課程,保障實驗室安全的先決條件。我校材料化學專業的實驗室面積達到500 m2,實驗室分為材料合成實驗室和材料性能測試實驗室兩部分,主要承擔了材料化學專業的專業實驗和本科畢業論文等教學任務。
隨著現代化儀器技術的高速發展化學論文,培養掌握現代化測試技術的人才是社會發展的迫切需要。為此,我校花大力氣引進了一大批與材料化學專業有關的先進測試儀器,并為材料化學專業開設了現代分析與測試實驗課程,主要目的是引導學生全面熟悉和系統掌握測試材料的常規科研方法,包括紅外光譜、紫外分光光度計、熒光分光光度計、熱分析儀、比表面儀、納米粒度儀、電化學分析儀等儀器多種測試方法的介紹和使用,這些儀器偏向于基礎化學性質研究,它有助于學生掌握材料的各項微觀性能。
同時,我們還開設了用于研究材料電學、硬度、力學等性質測試的實驗。實驗儀器包含了納米Zeta電位測試儀、體積電阻測試儀、簡支梁試驗機、布氏硬度計、電熱平板硫化機、單螺桿擠出機、桌型老化試驗機、氧指數儀等大型儀器。學生在學校里熟悉了這些儀器的操作和使用以后,我們還會積極聯系一些相關的單位,引導學生到企業進行相關的實習操作,使學生能夠將學到的理論知識和具體實際相結合。
2.實驗室軟件條件建設
軟件條件建設的主要摘要對教學內容深入了解,合理組織編排,采用合適的教育教學手段,與同學多做交流,不斷總結教學過程中發現的優缺點,找到最佳的傳授知識手段。
2.1 緊跟專業方向特色,制定實驗教學大綱
材料化學專業實驗從大三開始開設,此時學生以及通過前兩年的基礎實驗課程的學習掌握了實驗的基本操作技術,更容易接受一些較為專業,相對復雜的實驗項目,同時也要緊跟材料化學專業的專業方向特色,這就成了我們在制定實驗教學大綱時的宗旨。
我校的材料化學的專業實驗分為高分子與無機兩個方向論文格式。我們根據理論課與實驗課相銜接的原則,通過開設一些與高分子物理,高分子化學,無機功能材料等課程相關的典型高分子和無機材料合成實驗、性能表征及加工修飾實驗,加大對學生動手能力的培養力度,使他們對高分子材料研究領域有更深一步的體會,對高分子材料制備工藝、組成、結構與性能之間的相互關系及其規律有更加明確和深刻的認識。
2.2 精心選擇實驗,合理編排順序
我校根據材料化學的專業背景和培養目標,對材料化學高分子方向的實驗總共安排8個實驗,其中6個為必修實驗,2個選修實驗從教學大綱中的14個實驗中根據實驗需要選取。8個實驗中有材料的合成實驗,也有材料性能加工測試實驗化學論文,安排實驗順序時我們依據連貫性的原則,盡量使兩個甚至三個實驗能夠串聯起來,形成一條鏈,例如,我們通過“聚乙烯醇縮甲醛(PVF)膠黏劑的制備及性能測定”這個綜合性實驗,學生可以掌握聚乙烯醇與甲醛在酸性條件下發生縮合反應的基本原理,以及縮合反應的具體實驗技術,最后收集到的產物我們可以作為下一個實驗“GPC法測定聚合物分子量及分子量分布”的一個輔助測試原材料,學生可以進一步了解凝膠滲透色譜的基本原理,掌握GPC法測定聚合物分子量及分子量分布的實驗技術及數據處理。這樣的實驗安排有利于將各自獨立的單個實驗有效的串聯起來,增加實驗的綜合性,更加有利于學生以后從事科學研究思路的培養,提高學生分析、解決問題的能力。
2.3嚴格考核制度,提高學習效果
只有嚴格要求學生,規范考核制度,才能有效的提高學生的學習效果和學習積極性。我們的教學與考核方式采取實驗預習報告、實驗操作技能和實驗報告綜合評價的辦法,即實驗前,試驗中,試驗后這樣一個辦法。實驗總成績采用百分制記分,預習報告占總成績的30 %,實驗操作技能考核占總成績的30 %,實驗報告占總成績的40 %。只有嚴格要求學生寫實驗預習報告,他們才會去查閱本實驗相關的文獻資料,對實驗機理、實驗步驟有相當程度的熟悉和了解,尤其對于一些設計性實驗,會對實驗的設計方案有更多更好的想法與思路,同時也增加了學生做實驗的樂趣性。在實驗的進行過程中,老師對實驗的過程進行指導和監督,對學生提問,考核學生對實驗的認識與理解程度,并予以打分。最后,實驗報告綜合反映了學生對實驗的理解,數據處理等的完成情況化學論文,也是評價學生學習效果的一個重要因素。
2.4 加強師資隊伍建設,提高教師素質
具備一只優秀的教師隊伍是保障本科教學質量的基礎和前提。我校材料化學專業實驗指導教師和實驗專職教師共計5人,其中教授2人,博士3人,碩士2人,已經形成了一支年齡、學歷結構較為合理的實驗教學隊伍。實驗專職教師實行坐班制,負責實驗室相關儀器的日常管理和養護工作,根據實驗教學大綱安排實驗教學進程表。我們嚴格要求實驗教師認真備課,每個實驗項目開始前都要做預實驗,對實驗中可能出現的各種現象和各種注意點都記錄下來,對于一些實際的樣品,測出準確的數據,做到心中有數。實驗教師在實驗指導過程中要充分調動學生的積極性,激發學生的潛能。激發學生的潛能可以有很多方法,比如說改進實驗方法,改變原料配比,改變模具形狀,改變測量方式等等,都是很好的嘗試[3]。教師的業務水平直接影響到實際的教學效果,所以教師在平時的教學過程中要注重積累,努力提高自身各方面素質。
3. 結語
通過材料化學專業實驗的教學實踐與探索,我們認識到只有努力加強實驗室各方面條件的建設,在教學過程中不斷培養學生的興趣和分析、解決問題的能力,挖掘學生潛能,使學生的綜合素質得到提高,從而發揮最佳的教學效果。
參考文獻
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[2]陳桂華,閆瑞強.材料化學專業實驗教學研究.洛陽師范學院學報[J], 2009, 28(2): 150-151
[3]付一政,李迎春,劉亞清等.高分子材料與工程綜合實驗教學探索與實踐[J ]. 太原科技, 2008 , (3) : 90-91
綜合材料在藝術發展中已經融合而且必然與藝術作品同時存在著,綜合材料的語言范疇是寬泛而且直接的。從廣義來講,任何的藝術創作其實都是相對“綜合”的并且是“材料”屬性的。因為我們知道任何的藝術創作都不是單純的獨立存在的(包括現當代藝術中的觀念藝術),都是一種以內容為載體而存在的,或者以觀念的形式被感知的。那么這種存在或者被感知都需要一定的空間或時間,從而才被發現,脫離了一定的“空間或時間”,這些必然的綜合“材料”而獨立存在的藝術創作是不存在的。從狹義來講,不管任何畫種或者任何形式的藝術創作都需要一定的“材料”而且必定是綜合性的。例如,水墨需要水和墨以及紙張或者絹等載體,如油彩需要油與色彩以及畫布或者畫板等載體一樣,我們現在能看到的藝術創作都需要這些基本的創作元素,包括國畫、油畫、版畫、水彩、漆畫、雕塑、設計等等,有了材料的存在才有了創作存在的載體,或者說有了材料的綜合運用我們才能看到和觸到藝術作品。
2歷史上有關于綜合材料內容的課程在繪畫教學和設計教學中的運用
在前面有關于綜合材料定義的段落中敘述過綜合材料的存在,那么在歷史上繪畫教育和設計教育中關于綜合材料是怎么樣運用的也有據可查。我們從目前的歷史資料來看,即使在美術史上較早存在的美術院校中也十分重視與繪畫相關材料的專業涉及,甚至我們在目前可以看到的歐洲早期的油畫中就有關于“繪畫材料內容”畫面信息的存在,早期歐洲的油畫大師的工作室甚至有的地方就如同現代實驗室,各種材質的顏料與色粉以及各種不同屬性的油脂和研磨工具的存在不是已經很好地證明了當時的畫家們已經都很重視繪畫材料的運用和發展,從而也就證明了歐洲的繪畫藝術教育從早期開始就很注重培養畫家的材料運用能力。我們中國古代傳統的教育中雖然沒有歐洲那樣相對完整的專門的藝術學院,但是在中國古代傳統教育中是將繪畫與傳統文化完整結合的,并且是從最初的啟蒙教育開始就已經為成為畫家奠定了基礎,那就是書法教育的培養。中國傳統教育中的詩、書、畫歷來就為一體,也從另一個方面說明了中國傳統文化中關于藝術教育內容從最初就是一個涉及多方面知識結構的綜合教育。再從設計藝術教育來看,專門的設計教育相對繪畫教育來講起步是較晚的。我們現在一般是將20世紀的包豪斯教育視為現代設計教育比較完善的標本和起源,那么在包豪斯的整個有關于現代設計的教育系統中最為注重的就是設計作品的藝術感和實用性。具有藝術感和實用性的優秀設計作品的產生絕不是設計者空想的產物,而是應該來自設計者的藝術修養和藝術設計實踐而產生的。在這兩方面的培養上包豪斯是極為重視的,學校有優秀的畫家執教保證了對學生的藝術感的培養,學校有在當時來說比較完善的藝術實踐車間的設置保證了學生設計實踐的學習(特別是由于近代科學的高速發展而產生的新材料在包豪斯的設計車間的大量運用)。這種綜合化的素質培養和現代材料的實踐培養也正說明了綜合材料教育內容的設置在其中的重要性。
3現代藝術教育中綜合材料內容的課程在繪畫教學和設計教學中的運用
現代的藝術教育很重視學生的綜合能力和實踐能力的培養。目前的高等藝術教育體系越來越呈現一種多元化,無論是繪畫教育還是設計教育學校也越來越重視其培養學生的多元化的綜合能力。在繪畫藝術教學中現代繪畫藝術越來越注重“藝術體驗”,也因為現代藝術的發展越來越受到科技的影響,迫使現代藝術教育的課程設置越來越多地需要鍛煉學生對綜合材質把握和材料質感的體驗訓練。綜合材料課程內容可以給學生提供在本專業學習的框架內進行有關于本課程教學的多種可能性的藝術嘗試,可以對多種繪畫材料的綜合運用和語言結構的穿插提供一個幫助的平臺。不僅僅可以在有關于本專業的繪畫材料上進行綜合的運用,也可以通過這種不同階段的綜合材料內容的訓練掌握更加具有跨度的美術綜合運用能力。結合專業特征在課程實踐中可以將跨專業的材質實踐運用起來,豐富自己的專業能力,也為培養學生的綜合藝術創作能力做好材質運用與實踐掌握方面準備。
論文關鍵詞:實驗教學,創新,創新教育
化學是一門研究物質的組成、結構、性質、變化規律的自然科學,化學教學離不開實驗。新課標倡導以科學探究為主,重視學生對于實驗經歷與體驗。化學實驗是進行科學探究的重要方式 它的功能是其他教學手段無法代替的。 在化學實驗教學中,教師要善于以教材為依托,創新問題情境,引導學生對課本中的某些實驗進行創設、改進,激發學生的好奇心,積極實施實驗教學中的創新教育。 一、創設問題情境教育教學論文,激發學生創新意識 教師在進行化學實驗教學時,需適時創設梯度合理的系列問題,培養學生的質疑習慣,激發學生的思考欲、創造欲。實例1:讓學生設計實驗,除去氯化鈉中少量的硫酸鎂雜質,問題提出后讓學生思考:應該應用什么原理;先除去鎂離子還是硫酸根離子;如何判斷雜質是否除凈;如何避免混入新雜質……學生提出的解答方案可能五花八門。甚至會有一些“大膽”的想法,此時教師重在引導學生討論與探索然后經過實驗獲得方法,這樣既培養學生的創造性思維,又能激發學生的創新精神。實例2:如何判斷鋁、銅、鐵三種金屬活動性順序?學生猜想出很多順序,Al>Fe>Cu;Fe>Al>Cu等。我誘導他們根據實驗事實,比較金屬活動性的強與弱。鋅能與鹽酸發生置換反應而銅不能,鎂與鹽酸反應比鐵與鹽酸反應劇烈,鐵能從硫酸銅溶液中置換出銅,同學們制定了各種各樣的方案:a.用鋁、鐵、銅分別和鹽酸反應。b.用鋁和氯化亞鐵反應,鐵和硫酸銅反應。c.用鋁和硫酸亞鐵反應,銅和硫酸亞鐵反應。d.用鐵和硫酸鋁反應,鐵和硫酸銅反應。同學們的實驗方案經審定后教育教學論文,就按自己設計的方案進行實驗。a組同學觀察鋁、鐵、銅分別和鹽酸反應的速度。b組同學觀察鋁和氯化亞鐵,鐵和硫酸銅分別能否進行反應。c組同學觀察鋁和硫酸亞鐵、銅和硫酸亞鐵能否反應。d組同學觀察鐵和硫酸鋁、鐵和硫酸銅能否進行反應。最終得到Al>Fe>Cu。這種創新問題新情境拓寬了學生對新知識的理解和認識,激發了學生的學習興趣和思維能力,開拓了思維意識的深度與廣度,增強了他們分析問題和解決問題的能力。 二、創新演示實驗, 激勵學生創新意識教師創新演示實驗不但使學生更易掌握化學知識,還可培養學生敢于科學創新的精神,達到培養學生創新能力之目的。如通過對化學實驗能采用的方法、儀器和藥品等方面進行創造性篩選,從而激發學生的興趣和靈感。例如“二氧化碳氣體制取”的實驗教學中,我事先準備了如下幾組實驗:(一)碳酸鈉與稀鹽酸反應;(二)純碳酸鈣粉末與稀鹽酸反應;(三)石灰石與稀鹽酸反應;(四)石灰石與濃鹽酸反應;(五)石灰石與稀硫酸反應。讓學生分組來做這五個實驗,然后共同討論:在實驗室條件下制取二氧化碳選用哪組實驗最合適?為什么?在經過討論和交流之后,同學們得出共同的結論:實驗室應用石灰石(或大理石)跟稀鹽酸反應制取二氧化碳最適合。從而不僅使學生們牢固地掌握了二氧化碳的實驗室制法,而且也使學生們學會了對比實驗和優化實驗的方法。在裝置選取方面,為了適應新教材的“探究式”教學需要,我準備了鐵架臺、大試管、集氣瓶、水槽、酒精燈、長頸漏斗、普通漏斗、帶導管的單孔橡皮塞、帶導管雙孔橡皮塞、注射器、醫用裝生理鹽水的瓶子(250ml)、 底部有孔的試管、具支試管、廣口瓶、U形管等,以備在課堂上提供給學生選用,也在課前發動學生自己構思教育教學論文,自己發掘新的材料來組裝發生裝置,學生通過獨立思考、探索逐漸在設計中體現自己的個性,具有一定的創造性。積極踴躍設計好多裝置。 實踐證明,注重實驗的創新與探索,給學生留出思維空間,增加學生獨立設計,獨立操作實驗的機會,是提高學生素質,培養學生的創新精神和創新能力的有效途徑之一。
三、學生自主設計,培養思維的創造性。
傳統的實驗教學中,實驗的設計權力在于教師,學生只是被動地接受教師的實驗方案,導致一些知識點在課堂教學中教師分析地頭頭是道,實驗做得規范準確,現象明顯,但學生做起題來仍然無從下手。實施創新教育后,將設計實驗方案的權力交給學生教育教學論文,事實證明,這種權力的轉移不僅有利于培養學生的創新意識,其教學效果也是傳統教學方法無法比擬的。例如,在二氧化碳與氫氧化鈉反應的教學中,我提出如下問題:試推測二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應的產物。學生通過對比二氧化碳與石灰水中的氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水的實驗事實,很容易想到應該生成碳酸鈉和水。實驗過程中發現,該反應沒有明顯現象,怎樣設計實驗證明二者發生反應了呢?有的學生向反應后的溶液中滴加稀鹽酸,觀察生成的氣體能否使澄清的石灰水變渾濁;有的學生將一支充滿二氧化碳的試管倒立在盛水的燒杯中,然后向燒杯中加入幾塊氫氧化鈉固體,攪拌(保持試管口不離開水面),觀察試管內液面的上升;等等。這些實驗的設計,體現了學生靈活、創造性地運用所學知識和技能的能力,培養了他們解決化學實驗問題的能力和創新能力,牢固掌握了二氧化碳與氫氧化鈉的反應。 四、做好家庭小實驗,強化創新能力培養。 家庭小實驗能給學生創設開放的問題情境,增強培養學生獨立思考、學會學習、探究問題的良好習慣 從設計實驗程序到完善實驗細節教育教學論文,教師要激發學生主動學習的愛好,調動學生注重聯系他們的學習和生活實際,密切關注課程知識與現實生活的聯系,這樣就利于指導學生觀察操作,收集資料,主動探究,同時還要合理改善學生的學習方式,拓寬學生的學習空間,培養學生的創新精神和實踐能力
總之,化學實驗教學是培養和發展學生的創新思維、創新精神和實踐能力的有效途徑。化學教學中培養學生的創新能力是時代的要求,化學教師有義不容辭的責任。