無機固體功能材料實驗室建設范文

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新材料作為高新技術發展的物質基礎和先導，其戰略地位極其重要，其中固體材料的合成、加工與設計是我國重點關注與優先發展的新興產業之一。隨著全球家電、電腦、電動工具和玩具等加速向我國轉移，新材料正逐漸在我國成為全球最大的潛在市場和拉動需求增長的主要動力。其中，無機固體功能材料是該領域中非常重要的和亟需發展的一部分。小到手機芯片的制備大到航空航天零件的加工，從數據存儲、信號計算與處理、光電能量轉換、超級電容、到防火耐高溫涂層等等，無機固體功能材料的日趨發展為我們的生活帶來了日新月異的變化。我校材料科學與工程專業于2011年成立并開始招生，無機固體功能材料方向是該學科專業的辦學特色之一。在本科生教學與培養方面，本專業力求培養德、智、體、美全面發展，學習并掌握系統的材料科學與工程專業基礎理論及工程技術基礎知識、具有較強的綜合素質以及熟練的實驗技能，為地方經濟建設、產業科技創新和社會發展培養特色人才，使之服務于國家無機非金屬材料和金屬材料產業，在材料設計、材料開發、材料研究等方面具有熟練的應用能力和勇敢的創新精神，能夠在無機固體功能材料和金屬表面處理領域從事材料生產、加工、銷售和管理等工作的高級復合型應用型人才［1］。新專業建設需要在不斷地摸索中逐漸取得進步。為滿足并加強材料科學與工程專業實踐教學建設，我們針對無機固體功能材料實驗室的規劃與建設進行思考并付諸實踐，主要包括以下方面:

一、無機固體功能材料實驗室硬件基礎設施的規劃與建設

吉林化工學院材料科學與工程專業始建于理學院，2013年統編入新成立的材料科學與工程學院。作為一個新專業，需要從教學環境、教學設施、實驗場地等多方面籌備和建設。實驗室的硬件建設很重要，沒有恰當先進的實驗設備，就無法保證高質量的實驗教學課程，無法讓學生更好地接觸材料科學領域發展的前沿課題。無機固體功能材料，同樣離不開材料的四個基本要素:制備與加工、組成與結構、性質、使用性能。為此，我們規劃與建設的無機固體功能材料實驗室，涵蓋了材料合成實驗室、材料加工實驗室、測試分析實驗室、金相實驗室、XRD測試與結構計算實驗室。為無機固體功能材料實驗室提供實驗場地，科研儀器和教學研究素材等。依托我校材料科學與工程研究中心，建立起包含有球磨機、水熱反應設備、旋涂機磁控濺射儀等設備，可開展高溫固相及水熱等液相合成方法用于材料合成的材料合成實驗室;包含有液壓機、拋光儀、馬弗爐等設備的材料加工實驗室;依托材料中心的X射線衍射測試分析儀、掃描電子顯微鏡及原子力顯微鏡、紅外測試光譜儀、介電阻抗分析儀等大型實驗設備以及依托學校本專業購置的固體比表面積分析儀、電化學工作站等實驗測試設備，建立起能針對無機固體功能材料進行結構、組織成分分析以及材料性能測試的材料測試分析實驗室;此外我們依托學校購置了數臺計算機，并配有MSModeling晶體結構計算模擬軟件，聯合XRD實驗設備，建立了XRD測試與結構計算實驗室。在此基礎之上，我們按實驗室的建設，設計并規劃購置實驗室通風櫥及實驗臺等基礎設施，目前也已順利投標，在年底即將投入使用。另一方面，師資隊伍的建設也是實驗室建設的關鍵。師資隊伍是實驗室建設的靈魂［2］。我院領導高瞻遠矚，于2013年成功引入兩位無機固體功能材料方向青年教師，協助并組織材料科學與工程專業無機固體功能材料專業方向的建設。沒有好的師資，沒有好的實驗項目，創造不出好的實驗條件，帶不好實驗課程。所以必需有一支踏實進取、有實力的年輕有力的師資隊伍。以材料學院院長為學科帶頭人的師資力量正逐漸擴大。因此，為完善實驗室的基礎硬件建設不僅需要引進先進的科學儀器設備為學生們開闊視野、培養專業技能，同時也需要加強師資隊伍建設，引進和發展高水平人才教學和科研骨干，更好地開拓本實驗室的學科特色和功能。

二、完善實驗教學內容

材料科學與工程專業以無機固體功能材料方向為專業培養特色。在實驗教學內容上，根據材料科學與工程專業的培養要求，針對材料科學與工程專業不同年級學生的理論基礎水平，設計開展多層次、多角度的實驗課程，包括材料無機化學實驗、材料科學基礎實驗、材料化學實驗及材料科學專業實驗等實驗教學內容。為實現材料科學專業的人才培養特色，在基礎實驗材料無機化學實驗中為學生安排基礎玻璃工操作、高精密天平的使用、多種化學藥品溶液的配制等基本功操作訓練的實驗內容，同時設計和帶領學生練習五水合硫酸銅晶體的制備、粗食鹽的提純等實驗，不僅使學生將高中以及大學化學學習的基本內容與實踐很好地結合起來，同時也為后續實驗課程打下良好實驗操作基礎。在材料科學基礎實驗與材料化學專業實驗中，注重專業培養特色，為學生設計并開展具有專業特色的水熱法、共沉淀法等基礎固體材料合成方法，合成包括具有鈣鈦礦型、尖晶石型等復雜結構的無機固體功能材料;在稀土摻雜母體鈦酸鋇介電陶瓷材料的合成與表征綜合實驗中，借助吉林化工學院材料研究中心實驗室的實驗平臺，實驗進展順利，鍛煉了學生系統的科研工作思想、動手能力及分析解決問題的能力，得到了良好的效果。在材料科學與工程專業實驗中，我們設計安排了“傳統高溫固相合成方法合成無機固體功能材料及表征”的開放性實驗，在學生查閱文獻及相關參考資料的基礎上，自主進行實驗設計及操作，鍛煉學生的自主動腦及動手能力。實驗內容的設計包括實驗室硬件設備及學生培養需要等多方面的考量。目前實驗內容已基本成型并順利開展，為適應學科發展及學生培養方向，實驗內容還將進一步完善。

三、完善教學手段，設計考核方式

學校在教育思想定位中能否堅持以學生為主體，以教師為主導，以能力為根本，是提高教學質量的前提，是檢驗教學成果的標準，是學校發展成敗的關鍵［3］。在實驗教學中，同樣要本著以學生為主體，教師為主導的原則。積極發揮教師的主導作用，做好課前準備及課堂講授工作［4］。在實驗課備課中，首先要熟悉實驗講義，做到“我與他相識，我請他跳舞，他在我心中”的三個境界，講實驗講義與所講專業理論課融會貫通，明確實驗目的;其次要做好實驗準備工作，即做好預實驗。在學生進入實驗室開展實驗前，教師必需做好預實驗工作，細化實驗步驟，積極發現并解決實驗過程中可能出現的問題，做好實驗記錄。在講授實驗課程時，做好課程導入，調動學生的學習動手興趣。在實驗課進行過程中，注意發現總結學生實驗操作過程中存在的問題，及時指導學生改正。

在教與學的關系中，教師的教為外因，學生的學為內因。實驗前規定學生做好實驗預習工作，并寫好預實驗報告。在預習的過程中，讓學生自己提出問題，“學起于思，思源于凝”，學生自主提出的問題往往會帶來更好的學習效果。在實驗過程中，隨著實驗的進行，教師要及時提出適時地發現問題并提出問題，同時學生遇到問題時，要讓學生積極自主解決問題。努力培養學生從“要我學”向“我要學”的過程積極轉變［6］。實驗課程的考核分為三個部分。第一部分為學生實驗預習的效果，占總成績的10%，第二部分為學生實驗操作成績，占總成績的20%，第三部分為對實驗的總體理解學習成果，以課堂提問及實驗報告的形式進行考核，占總成績的70%。部分實驗課程安排開放型實驗，運用已學的實驗及理論知識制定具體要求，由學生自行選題，在規定時間內進行實驗方案設計并實施。最后以論文形式結課。綜合評定學生成績。調動學生學習積極性，培養學生自主解決問題能力及創新能力。

四、結語

材料科學與工程學院剛剛成立兩年，作為一個新專業，無機固體功能材料實驗室的建設還有很多需要進一步發展和完善的地方。我們將秉承以培養專業特色人才為原則，加快加強實驗室建設，在實驗室硬件、教學方法、教學手段、教學內容上不斷摸索進步。隨著材料科學基礎實驗室的建設工作逐步完善，材料科學與工程專業的學生能夠得到與專業相關的動手能力的培養，使學生將專業理論知識與實踐內容有機的結合，形成對自身所學專業更為直觀、更為形象、更為深刻的認識。既能培養學生理論與實踐相結合的能力，又能訓練學生在實踐中動腦思考的能力，讓本專業學生得到全方位的訓練、擁有更為全面的材料科學與技術的技能。在他們走出校門進入、社會之時，擁有更強的競爭力，成為有用的的高水平高素質材料科學與技術的開發和建設人才。

作者：王珊 路大勇 韓丹丹 單位：吉林化工學院 材料科學與工程學院