时间：2023-09-15 17:14:28
导语：在材料化学与工程专业的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词： 高分子化学 高分子物理 生物功能材料 教学探索
高分子化学和高分子物理是高分子科学相关专业的专业基础课。在专业课程设计中，一般两门课程独立设置，其中各占有48到72学时不等。我校的生物功能材料专业开设了高分子方面的课程，其中高分子化学与物理是该专业的专业基础课。根据该专业特点，生物功能材料涉及领域较广，从无机陶瓷材料到有机高分子材料都有涉及。该专业学生只需掌握有关高分子化学和高分子物理的基本理论知识和应用技能，因此我们开设了高分子化学与物理课程，所设学时为56学时，开设时间安排在二年级下学期，为三年级开设《高分子材料化学》等课程打下一定基础。该课程内容涉及高分子材料的合成与实施方法，高分子材料的结构、性能、成型加工及其应用，是一门多学科交叉、实用性很强的学科。根据该课程具有涵盖内容广，物理化学和有机化学知识运用较多等特点，这样有限的课时设置就给授课带来了一定困难，导致学生在理解和应用本课程知识方面具有一定难度。另外，我校该专业物理化学课程设置在二年级下学期和三年级上学期，其中物理化学反应动力学部分讲授时间较晚，这也给高分子化学与物理的授课带来了一定困难。那么如何在有限的学时内系统地讲授高分子学科基础知识，是本文需要重点探讨的问题。
1.选择教材，合理安排教学内容
受授课学时的限制，我们选用的教材是化学工业出版社出版的《高分子化学与物理基础》，由魏无际等主编。该教材系统地阐述高分子化学与物理的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法，教材内容全面，难度适中，比较适合生物功能材料专业的教学要求。针对课时较少的现状，我们对教学内容进行了合理安排。对于高分子化学部分，重点讲解高分子的基础概念、缩聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、阴离子聚合等内容，自由基共聚合、阳离子聚合、配位聚合等可较简单讲解，聚合物的化学反应章节主要由学生自学。这样既保证了学生能够掌握高分子化学的基本概念及反应，又没有因为课程过难给学生造成学习困难。对课程中的某些内容，例如聚合动力学的推导，在物理化学中化学动力学部分还没讲解的情况下，我们在教学中不要求学生记住所有推导和公式，仅提出聚合动力学基本知识，引导学生自己进行动力学推导。对于高分子物理部分，我们重点讲解高分子的结构、高分子的分子运动、力学状态及其转变，简单讲解高分子固体的基本力学性质、高分子溶液的基本性质章节，对高分子电学、热学和光学的基本性质章节主要由学生自学。这样课程的安排，重点讲解能够加强学生对高分子学科基本知识的掌握；简单讲解能够扩大学生的知识面、引导有科研需求的学生课下加强该部分内容的掌握；自学部分主要为了深化学生对高分子学科知识的理解。重点讲解、简单讲解与学生自学相结合的教学方法，突出了本课程重点、拓宽了学生知识面，克服了高分子学科教学中内容多、概念多、数学推导多等难于克服的难点。
2.理论联系实际，提高学生学习兴趣
高分子化合物广泛存在于日常生活中，如穿着用的化学纤维、自然界存在的棉、麻、丝绸等，食品行业中的蛋白质、淀粉、纤维素，建筑行业中用的涂料、各种高分子管材、胶黏剂、有机玻璃，行驶工具中应用的橡胶、工程塑料、增强纤维等。高分子科学在人们的日常衣、食、住、行中发挥着极其重要的作用，其是一门应用基础型的学科。高分子化学与物理的教学，单纯的讲解很难引起学生的学习兴趣，教学效果不显著。为提高学生学习兴趣，我们在讲解基本知识的同时，注重理论和实际相结合，列举了大量实例。例如讲解缩聚反应时，对涤纶、尼龙等一些重要的缩聚物的生产原理进行了重点讲解，对聚乳酸生物材料进行了系列概述，包括其生产方法、原理和应用等；自由基共聚合部分，讲到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS树脂）、丁苯橡胶（SBR橡胶）等一些著名共聚物和常见聚烯烃产品及它们的制备原理、主要性能和用途。其中举例聚四氟乙烯（PTFE）用于流量泵、反应釜内衬和搅拌棒外面涂层，聚氯乙烯（PVC）用于各种集成吊顶和各种垃圾袋等。在高分子发展史中，讲授诺贝尔奖成果和获得者的发明典故，例如电高分子的发现、齐格勒-纳塔催化剂的发展，以增强课堂的趣味性；讲述了第二次世界大战期间高分子的发展典故。此外，让学生翻看塑料水杯的材质、衣服标签让学生认识各种标志上一些材质的名称，指出我们的水杯、服装由哪些合成高分子构成，并讨论目前常用的化学纤维名称和聚合原理；通过举例讲解方式，激发学生自主学习兴趣。
3.多媒体与板书教学方法相结合，提高教学质量
高分子化学与物理基础课程知识面广，其涵盖了高分子化学、高分子物理、高分子加工等方面内容。该课程教学信息量大、理论性强，学生理解相对比较困难。因此，我们在教学过程中注意多种教学形式相结合，提高教学质量。课堂主要采用多媒体教学方式，同时辅以板书讲解，取得了不错的教学效果。利用多媒体教学方法既能够将理论的知识直观体现出来，又能够将难于理解的教学内容形象地展示出来，这样可以使学生更容易理解所学内容。例如，在讲解配位聚合时，利用动画演示双金属活性中心机理和单金属活性中心机理中单体分子的插入过程与链增长过程；自由基聚合实施方法中，利用制作动画模拟悬浮聚合和乳液聚合过程中单体的分散过程，高分子物理中拉伸对高分子结晶形态的影响、动态黏弹性模型，等等。通过多媒体的运用，可以使抽象的教学内容具体化，有效提高学生学习的趣味性。多媒体课件也会存在一些缺陷，比如讲课节奏过快，学生难以吸收；教师过于关注幻灯片屏幕，减少了和学生的交流互动，等等。在实际教学过程中，还应注意和板书的有效结合，对重点知识内容采用板书的形式进行讲解，取得了不错的效果。
4.网络教学方法的运用
针对多媒体教学存在讲课节奏过快，学生难以吸收等缺陷和板书教学进度缓慢等特点，对重要章节，我们采取课堂与课下网络教学相配合的方法。网络教学在原来多媒体教学基础上，对教学过程和教学内容提供了全面支持。目前学校构建了一个比较完整的网上教学支撑环境，提供多媒体录播室进行教学视频的录制，最后把课件与录制视频统一上传到网络教学平台。网络教学有许多传统学习方法无可比拟的优点，例如学生学习自主性增强，真正发挥学习的主观能动性，学生学习在时间和空间上少了许多限制，学习的探究性更加深入。另外，网络背景下学生在获取不同的资源时可以进行比较，相互之间取长补短，知识面更广。随着现在网络技术的发展，学生可以在宿舍、教室和学校多媒体教室通过网络对课堂内容进行学习。网络教学方法的运用，大大弥补了课堂多媒体课件存在一些不足，大大提高了教学效率。
5.开展互动式教学，发挥学生的学习主动性
教学是教师和学生的共同行为，学生是课堂的主体，教师是学生学习知识的引导者。目前高校教学方式偏重以教师“教”为主，忽视了学生“学习”的主动性，学生始终处于“被动学习”地位。这样的“被动学习”，导致学生具有学习压力大、心理负担重等特点。针对这一现状，我们采取课堂互动的教学方式，包括师生提问、讨论和学生上讲台相结合的方式进行教学活动，取得了一定效果。比如在下课前教师先提出下一节课的预习内容，提出一些讨论问题，例如在讲述缩聚反应时，提出不同聚合时间获得聚合物分子量是否相同、什么样的单体能够发生缩聚反应、什么样的单体能够获得支化的高分子等问题。让学生通过查阅资料，自己寻找答案，并在下次课堂上让学生进行讨论，然后教师补充。这样既提高了学生的学习思考能力，又增强了学生的学习主动性，提高了学习兴趣。另外，我校为农业院校，虽然学习《高分子化学与物理课程基础》课程的学生是非农业专业，但是部分学生毕业后或许从事涉农相关服务业。考虑到此种情况，我们在授课内容安排上，对目前农业应用的高分子材料和高分子在农业方面的潜在应用进行了讨论，给他们提供了创造性思维。比如在讲自由基聚合章节时，我们就对强吸水树脂的制备现状和发展前景，主要针对其在农业生产中的应用进行了讲述，对高分子薄膜在农业中的应用及带来的“白色污染”与应对措施进行了讨论。通过这样的讨论，我们锻炼了学生分析思考问题的能力，这为学生工作与科学研究的创新思维形成打下了基础，提高了学生的学习积极性和学习兴趣，加深了对本课程的理解。
6.结语
通过对本校生物功能材料专业《高分子化学与物理基础》课程教学中的一些课程设计特点、面临的问题及目前采取的措施进行了总结。《高分子化学与物理基础》虽然是一门专业基础课，但其理论性强、概念抽象难懂，如何让学生在掌握该课程基本理论的同时，调动学生的学习积极性，培养学生的自主学习能力和创新意识，是教学工作中需要不断探索的问题。我们将在总结已有教学经验的基础上，继续对本课程教学方法的改善与创新进行探索，以提高该课程的教学质量。
参考文献：
[1]魏无际，俞强，崔益华.高分子化学与物理基础（第二版）.北京：化学工业出版社，2011.
[2]黄海霞.应用化学专业《高分子化学与物理》课程教学探索.广州化工，2013，41（12）.
2010年12月17日，黑龙江省推出《黑龙江省新材料产业发展规划》，旨在通过加快发展新材料等新兴产业，调整现有产业结构，转变经济发展方式，促进老工业基地振兴。为加快推进黑龙江省“经济区”建设和实施“十大工程”发展战略，黑龙江省着力培育新材料产业以提高经济发展核心竞争力，计划在未来5至6年间，重点发展10个新材料产业群，推进100个技术改造、研发和招商引资项目，打造具有较高水平的国家新材料产业化基地，这其中与材料化学密切相关的产业有聚烯烃材料及工程塑料产业群、高性能纤维及复合材料产业群、精细化工材料产业群。基于以上国情、省情，社会迫切需要大量面向基层和生产一线，清楚高分子材料的成分结构、性质、制备合成与使用性能之间的关系，较好地掌握材料化学专业的基础理论、专业知识和基本技能，能够在高分子材料与工程、轻工、化工等领域从事科学研究、技术应用、生产及经营管理等方面工作，素质高、能力强、知识面宽的材料化学专业的配方工程师、工艺工程师、研发工程师、质量工程师、环境工程师、安全工程师、销售工程师、营销工程师等服务于地方经济和国家建设的应用型高级专门人才。为此，材料化学专业的培养目标定位为：培养适应国家发展和地方经济建设需要的，德、智、体、美全面发展，基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高，具有创新精神，系统掌握高分子材料的基础理论、专业知识和基本技能，具备在生产第一线从事高分子材料应用开发、生产、管理和经营销售等方面工作的能力与素质，在轻工、化工等原材料生产行业、产品加工行业、生产管理部门、质量监督部门，从事本专业相关的技术、管理、营销、科学研究或教学等方面工作的具有创新意识和实践能力的应用型高级专门人才。
培养标准细化
CDIO工程教育将工科专业培养目标归纳为工程推理、个人品质、交流能力和设计能力等四个一级指标，具体分为17个二级指标进而细化分解为73个三级指标，这些详细的知识、能力和素质要求，为工科专业合理设计课程体系，制定课程目标，组织教学，评估教学效果奠定了基础，同时也为教师、学生理解专业培养目标、学习效果，明确课程目标提供了依据。依据CDIO工程教育模式，将材料化学专业培养标准细化为以下指标：
1掌握材料化学相关的基础与专业知识，了解材料化学专业发展现状和趋势具有从事材料化学及相关工作所需的科学技术知识及一定的人文和社会科学知识，树立科学的人生观、价值观，具有较强的社会责任感和良好的工程职业道德，具有基本的使用外语、计算机的能力，掌握自然科学基础知识，了解管理学、技术经济学等经济管理知识；掌握从事材料化学及相关工作所需的核心工程基础知识，建立材料化学知识体系，具有应用所学知识处理、解决高分子材料与工程及相关工程技术问题的能力；建立完整的材料化学及相关领域专业知识结构体系，掌握高分子材料及相关产品的选材、加工、处理、检测及评价能力，了解材料化学专业发展现状和趋势。
2具有适应材料化学及相关工程发展的个人职业技能和职业道德具备推理和解决材料化学及相关工程问题的能力，具有在材料化学及相关工程实践中发现问题、表述问题能力，并依据专业知识进行定性分析和不确定性分析，根据实际情况可以进行一定的建模，策划，最后提出解决问题的方法和建议；掌握材料化学及相关工程的实验与发现知识，掌握常用高分子材料的种类、性能、应用及改性方法，能够针对产品性能要求合理选材；熟悉本专业有关材料常用的制备与加工方法，了解相关测试设备组成、原理和使用，能够分析解决生产一线现场出现的问题；具备处理常见的材料化学及相关工程实际问题的能力：原材料选择，实际加工工艺选择，具体工艺参数制定，加工工艺实际操作，加工过程操作，成品检验方式方法，检验结果分析与评价等，具备系统思维能力；具有较强的个人能力与积极的态度，工作积极主动，具有执着、变通的性格，具有创造性思维、批判性思维，具有终身学习的习惯，对自己的实践和资源能进行高效的管理；具有良好的职业能力与道德，具备严谨的职业言行，有强烈的责任感；能主动进行合理的职业规划，实时了解材料化学及相关专业科技发展现状与趋势。
3在解决材料化学及相关工程的问题时具备良好的人际交往能力通过参加创新人才培养计划项目，社团活动，各种竞赛活动，培养组建高效团队，独立分配团队工作任务和计划的能力、团结协作的精神、科技创新能力、领导能力、组织和协调的能力；能够使用多种交流媒介（语言、电子和多媒体、书稿等），在跨文化环境下进行沟通、表达与人际交往；具有在交流中高效地获得信息回馈，并进行相应加工处理的能力。
4能够在企业和社会环境下对材料化学及相关工程进行构思，设计，实施和运行了解材料化学工程师在外部和社会环境下的角色和责任，明确材料化学专业对社会的影响，了解社会对材料化学专业的规范和需求；具有认识和融入不同的企业文化，参与制定企业策略、目标和计划，进行技术创新和成功运行一个团队的能力；具有独立设计材料化学及相关工程项目的能力，设计的项目功能完备、体系合理清晰，并具有进行项目实施能力；在外部和社会环境进行成熟的材料化学及相关工程项目系统的设计，具有对项目进行模块划分能力，具有在设计中综合运用所掌握知识的能力，具有再学习，进行知识更新的能力；在外部和社会环境下根据设计内容进行系统的开发和分工协作；具有进行项目实施、产品加工制造、成品测试和检验等全过程的综合能力；熟悉掌握材料化学及相关产品加工制造、成品测试和检验过程，对产品检验结果进行科学分析评价反馈，修改产品设计书或进行加工技术反馈。
专业教育内容与课程体系的确定
按照顶层设计的方法，在分析材料化学专业毕业生应具备的知识、能力、素质结构等要求的基础上，遵循高等工程教育规律，将各种要求转化成通识教育内容、专业教育内容和综合教育内容三大部分，进而构建知识体系。材料化学专业通识教育内容包括：人文社会科学、自然科学、经济管理、工具、体育、通识教育实践训练等知识体系。材料化学专业教育内容包括：学科专业基础、本学科专业、专业教育实践训练等知识体系。材料化学专业综合教育内容包括：素质拓展、创新创业教育等知识体系。知识体系由知识领域、知识单元和知识点三个层次组成。在每个知识体系中包含一个或多个知识领域，每个知识领域有核心（必修）知识单元和一般（选修）知识单元，知识单元又包含若干个知识点。核心知识单元是本专业在本科教学中必要的最基本的知识单元。一般知识单元是指未包含在核心知识单元内的那些知识单元。在探索人才培养模式进行课程设置的同时，组织教师学习和理解CDIO工程教育的理念，并落实到每门课程的教学和实践之中，要求教师在教学之前先搞清楚所授课程在本专业知识结构中的地位和作用，以相互有机联系的方式传授知识和培养能力。教师以培养目标为导向，明确列出每门课程的知识点和学习的要求，以及对卓越工程师能力培养的贡献，使学生对所学习的专业知识形成较清醒的认识。在教学过程中教师应结合自己的工程经历，从实际或教材提供的工程技术及产品中，提出问题，引导学生思考，并引导学生带着问题寻找解决方案，同时应用所学知识探究新的规律和知识。#p#分页标题#e#
1专业知识体系的调整
2006年教育部全国高等学校教学研究中心、材料科学与工程教学指导委员会联合制定的《高等学校材料化学专业规范(讨论稿)》(以下简称“规范”)中所制定的专业知识体系对于我校应用型人才培养来说，显得内容偏多，理论偏深，要求偏理，工程意识不强，因此，结合我校应用型人才办学实际，对“规范”中所界定的专业知识体系中内容做了相应的调整，从而形成了我校材料化学专业发展的专业知识体系。该体系内容调整的思路和原则是:精简内容，保证基本理论和必要的基本知识，降低难度，突出应用特色，体现学科进展;达到学生具备继续学习的理论基础和应用所学知识于工程实践的能力，适于培养应用型、创新型人才的要求。如“规范”中的量子力学基础、计算化学、电子论、材料科学中的数学等理论性强的内容一律删除。调整后，体系由化学基础知识、材料科学基础知识、专业方向知识三个部分所组成，其中化学基础知识包括基本的化学知识，化学原理、化学方法;材料科学基础知识包括材料的结构、材料的化学制备，材料的分析测试、材料的物理性质以及材料的成型加工等;专业方向知识包括高分子材料的制备、结构、性能、加工以及应用等，详见表1。
2课程体系的设置
设置什么样的课程来贯彻实施上述专业知识是我们一直以来探索的一个重要的教学改革问题。课程设置不同所获得的教育效果也就不同。在这方面各学校办学情况不同其做法也不一样［2－4］。经过几年的教学实践，我们认为，材料化学既然是研究材料的化学问题的科学，材料化学专业人才培养理当强调化学基础的学习，只有具备厚实的化学基础，才有可能弄清材料的化学问题，并用化学方法去研究和解决材料的化学以及其他问题，未来发展才有后劲;另外，化学基础好更有利于学生就业。因此，我们设置了无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、化工原理、高分子化学、材料化学和材料科学基础、高分子材料等9门核心课程来完成化学基础、材料学基础和专业方向等三部分知识，并做到统一考虑内容取舍、不重叠，处理好课程的相对完整与课程间融合衔接;精简繁多的数学推导和叙述性的内容，做到“简明”而不弱化基本理论，以满足材料化学专业本科教育专业认证的基本要求;引进学科近展的新内容，反映学科发展的方向。在教学内容上，无机化学、有机化学、化工原理、高分子化学和高分子材料等都紧密联系工业生产实际，渗透工程意念;分析化学以仪器分析方法为主;物理化学强化热力学基础和界面与胶体化学及其在材料化学中的应用;材料化学注重材料制备和分析测试;材料科学基础主要介绍材料的物理性质和材料的成型与加工(如表1所示)。
3课程标准的制定
教学的规范化、标准化是课程实施质量的保障，为此，我们陆续制定了上述核心课程的课程标准。在课程标准中规定了各门课程的性质、课程目标、课程内容，以及学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求，全面体现素质教育、创新教育的理念和课程功能。课程标准是教材编写、教学及其评估的依据，同时也是管理和评价课程、加强课程建设的基础，它的制定和实施，将全面推动教学质量的提高，这对于培养素质全面、富有应用型、创新型人才具有深远意义［5］。
化学变化有新的物质生成，可以认为是指由于分子、原子或离子等核外的电子运动状态改变而引起的物质组成的变化；而化学变化是由物质的化学性质所决定的，研究物质的性质，首先要弄清物质的组成、结构，探索和把握物质变化的规律和特性，通过探索研究，推陈出新，开发新产品，为人类所用，这也是我们化学研究的范畴和目的。通过介绍化学研究对象，解决了学生们“学什么”的问题，对他们学好化学有着积极的促进作用。
二、以发展的观点介绍化学发展史，激发学生的求知欲和探索欲
化学经历了上古时代工艺化学时期、中古时代炼丹术和医药化学时期、近代化学的孕育时期、近代化学的发展时期及现代化学时期。每一个历史时期，都有其标志性的化学原理、现象及其所做的巨大贡献。纵观化学发展史，和其他自然科学一样，化学也是源于劳动人民的生活、生产实践，无数化学家为化学发展做出了巨大贡献，有的甚至献出了宝贵的生命。通过化学发展史的介绍和学习，同学们既丰富了化学史知识，又对一些化学现象和原理所产生的背景及其历史局限性有一个辩证客观的认识。由此，使他们明白大学学习的特点，已不仅仅局限于课本知识，而应当抱着的态度来学习，培养其敢于否定和创新的精神。例如，对于酸碱的定义，在不同历史时期产生了酸碱电离理论、酸碱质子理论、酸碱电子理论及其它酸碱理论等约6种，这些理论在当时条件下有其成功的一面，也有其自身的缺陷。在学习这些知识时，全盘的否定和肯定都是不可取的，藉于此，也让同学们不再像中学时期一样崇拜课本和已有的化学理论，同时也给了他们一种心理启迪———创新其实距离我们并不遥远。
三、以广博的知识介绍化学与社会的广泛联系，提高学生的学习兴趣
首先，利用文献及国家权威部门的统计分析，介绍化学工业对国内生产总值（GDP）所提供的直接或间接贡献，说明化学与社会、人类、生活的密切关系，将学生的思维带到一个化学与现实世界密不可分的程度，使其认识到学习的必要性和重要性。例如，当今世界有五个热点问题———能源、环境保护、功能材料、生命奥秘及信息科学，从能源开发及利用的角度来分析开发新能源的紧迫性。如，现在销售的新概念电动环保汽车，就需要大功率的化学蓄电池，其蓄电能力与所选用的化学材料是分不开的；又如，在中央政府大力推广新能源政策的支持下，四川省目前集中了众多的“多晶硅”企业，而“多晶硅”是电子工业和太阳能光伏产业的基础原料。硅的结晶形态和纯度，直接影响其应用于电子或太阳能产业，也决定了其光电转化效率。据此，向同学们简单介绍了硅产业相关化学知识及与太阳能电池的工作原理，从而使同学们能真实感受到化学对改进我们的生活所起的巨大作用。列举身边实例，使学生能真切感受到化学对各个领域的影响。如，以化学对体育项目的巨大推动作用为例，介绍本校体育场所用的化学合成塑胶跑道对传统硬面跑道的颠覆；篮球架及玻璃钢篮板材料的变革及其意义；在2009年8月世界游泳锦标赛上，由新型合成材料“聚亚氨酯”制作的高科技泳衣对成绩的迅速提升等等。由此说明，即使对于体育这个表面上看来与化学没什么联系的行业，化学也对其发展产生了很大影响。
四、结合高校土木工程专业的教学计划和知识结构，介绍普通化学学习的必要性
在国内高校所开设的土木工程专业知识体系中，有些课程如材料力学、建筑工程材料、混凝土结构设计原理、砌体结构等都与化学紧密联系。普通化学作为一个基础必修课，不仅对上述专业课程，尤其是对土木工程材料的发展与改进提供理论支持，同时也使他们认识到一项大的土建工程会涉及到环境保护、工程质量、还有结构防腐等一系列与化学有关的问题。例如，在跨海大桥设计和施工中，针对水中基础钢结构和砼结构的防腐问题，需要采用诸如使用防渗防裂混凝土、用环氧涂层钢筋或不锈钢筋、采用外加电流阴极防护法保护钢筋、防腐涂料涂装混凝土外表面等一系列技术来处理。由此可见，如果没有相关的化学知识，要顺利完成如此庞大工程的设计和施工是不可能的。在世界名校美国加州大学伯克利分校土木与环境工程系本科教学计划中，化学或与化学相关的课程占有相当比重。相比之下，我国高校土木工程专业中不同程度地存在着轻视化学的现象，学时数有逐渐被压缩的趋势，有的甚至取消了普通化学教学，是需要商榷的。
五、以敏锐的眼光介绍化学与土木工程学的结合，激发学生的学习热情
为了解决学生们对普通化学的困惑，使他们了解化学与本专业的联系，增强学习热情，作者结合土木工程的历史和实践，对化学与土木工程学的联系作简单介绍。
1.从土木工程的不同发展历史时期来阐释。土木工程的发展大致经历了古代、近代和现代三个历史时期，每个历史时期都有其代表性的工程材料。古代时期，土木工程材料最初主要是天然材料如泥土、木材、茅草、石头等，后来出现了人工烧制的瓦和砖，这是土木工程发展史上的一件大事；近代时期，工程材料方面已经开始并日益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土；现代土木工程是以现代工程材料为基础的，所用材料进一步轻质和高强化。中国从60年代起普遍推广了锰硅系列及其他系列的低合金钢，大大节约了钢材用量并改善了结构性能；用普通混凝土只能建35层，而改用轻集料混凝土和加气混凝土建造的高层建筑，自重大大减轻，用同样的造价可建造52层；同时大跨、高层、结构复杂的工程又反过来要求混凝土进一步轻质、高强化。近年来，铝合金、镀膜玻璃、石膏板、建筑塑料、玻璃钢等工程材料发展迅速。同时也通过添加不同的化学外加剂，制得多种特殊性能的混凝土材料，如通过加入石膏制得快干水泥、加入脂肪酸盐制得防水水泥、加入木质素磺酸盐制得缓凝水泥等。这些新材料的出现或者传统材料的改进均是以化学理论及实践的发展为背景的。
2.从当代的典型土建工程来阐释。在2008年的北京奥运会上，不乏一些优秀的体育场馆，这些工程的实施无不与新型化工建筑材料有关，如，国家体育场“鸟巢”的大跨度钢结构建筑形式，所使用的特种钢材料Q460钢，是通过调节材料中的炭和铁的比例以及加入一些合金元素制得的；国家游泳中心“水立方”膜结构建筑，是由聚四氟乙烯膜通过粘结而构筑的质轻、耐热、耐寒、耐腐蚀的新型建筑形式，这与膜材料单体化合物四氟乙烯的稳定化学结构和耐酸碱、耐氧化的性质分不开的。另外，体育场馆的新型塑胶跑道是有机聚合物、无机填料和颜料等制成，工程质量的好坏与其中各组分含量有密切关系，在其中添加无机填料才能使跑道具有相应的强度，而有机弹性体成分增多才能保持跑道良好的韧性。
3.从国家的政策法规出发来阐释。发展“绿色建材”是21世纪我国建材工业的必然出路。所谓“绿色建材”是指采用清洁的生产技术，少用天然资源、大量使用工业或城市固体废弃物和农作物秸秆，生产无毒、无污染、无放射性，有利于环保与人体健康的建材。例如，为了保护耕地，我国已于2004年禁止使用粘土砖；为了节能和环保，国家规定在新建楼体外墙强制使用保温材料，而这些保温材料都是经过化学合成的聚合物泡沫材料。又如，素有“保温材料之王”美誉的酚醛泡沫材料是国际上公认的建筑行业中前途最广的一种新型保温材料，具有无毒、耐腐蚀、耐高温、不易燃，燃烧时也不会散发有毒烟雾等特点，其综合性能是目前其它保温材料无法比拟的。然而，目前在我国也有采用聚苯泡沫板作为外墙保温材料的，虽具有保温性能，但其易燃且伴有大量毒烟雾，一旦失火会造成严重后果。由此可见，这些土木材料性能都是由其化学成分决定的。
六、从大学学习特点与经验出发介绍学习方法，以法促学
大学新生进校后，大多数仍保持着中学阶段的被动学习模式，任课教师有责任给予学生适当的压力，积极培养他们主动学习的习惯。合理的方法和途径往往可以事半功倍，这样就能以“法”促“学”。教师是学生学习中的帮助者和促进者，其职责主要是指导和组织学生学习，而不仅仅是向学生灌输知识。在绪论课上，明确提出该课程的授课方式，对学生的学习提出要求及规定。除了常规的预习和课堂笔记外，要让学生知道，大学的学习是建立在继承和发展基础上的创新，对于知识的掌握不要仅仅局限于课堂教学和所选用的教材，而应当充分利用图书馆资源、网络资源等多种认知渠道获得更新的知识。这既是为了督促学生时刻保持一定学习压力和主动学习的动力，也是为了让他们更好的掌握大学的研究型自主学习方法。
一、化学学科在与我校重要董事单位———中国工程物理研究院合作中的特殊地位和作用
地处绵阳的我校董事单位中国工程物理研究院在国防化学上有一流的人才和设备,因此我们可以联合开办国防应用化学方向,即与国防建设有关的含能材料(炸药)即硝基化合物化学,放射废物治理及放射分析方向,以满足西部大量的军工企事业单位对这些方向人才的需求(注:我国仅北京理工大和南京理工大在开设该方向专业,但毕业生不愿到西部特别是一般离城市较远的军工企事业单位工作,造成这些单位人才严重短缺,急需西部高校培养输送该方向的专业人才);我们已经和中国工程物理研究院核物理与核化学研究所,中国工程物理研究院化工材料研究所签定了正式的联合培养这些方向的应用化学高级人才的协议,并得到了积极和热情的响应,他们非常愿意并决心和我们一起将该专业办成全国一流的特色专业;我们已与工程物理研究院联合申报成功应用化学本科、分析化学硕士点办学资格。近年来我校与中国工程物理研究院开展了多项有关放射废渣固化处理等方面的研究合作,获得了多个中国工程物理研究院研究基金,并取得了重要的科研成果。特别值得一提的是四川省人民政府委派原中国工程物理研究院楚士晋教授出任我校副校长后,双方的合作达到了水融的程度,值得一提的是楚校长所研究的学科就是国防应用化学,因此一定能发挥地处绵阳的我校董事单位的巨大学科优势联合办学,将这个专业方向发展成全国有名的有特色的重点专业。
二、我校化学学科的现状
1.学科情况
化学教研室及现在的化学研究所,是我校最老的教研室之一,多年来承担全校基础化学教学任务,科研方向主要围绕材料学科开展。从1995年起共申报8次应用化学本科办学资格,直到最后一次于2002年申报成功,现有应用化学和分析化学两个硕士点,2004年度已申报无机化学硕士点,现有教授6人,副教授10人,讲师10人,绝大部分具有硕士以上的学历,为适应学科发展的需要,正按计划引进高水平人员。
2.实验室建设情况
化学实验室分为化学基础实验室和应用化学专业实验室,共计1200平米左右,现有的基础实验室已不能满足需要,新化学基础实验室共3000平米正在新区兴建;应用化学专业实验室于2003年度批准立项,一期投资50万,能完成部分教学和科研工作,但对我校教学和科研有重大影响的大型高技术测试设备如液相色谱、气相色谱、红外光谱、ICP光谱仪等还没有到位,精细化工实验室还未建设。
3.科研情况
多年来在生物大分子分子光谱学、纳米材料、工业废渣利用、化学建材等方面开展研究和开发,200多篇,被SCI摘录10余篇,有数项科研成果已转化生产,为有关企业创造了可观的经济效益,成绩突出。
三、适应我校发展的化学学科建设设想
1.化学学科建设
应明确化学学科在我校的地位和作用,如前所述,化学学科是我校理工学科的知识结构组成部分,更是材料、生物和环境的基础和支撑,本身又有广阔发展前景,是我校必须重点发展的学科,要让各级领导高度重视。多年来由于多种原因,化学学科的发展和建设欠帐较多,已不能跟上学校的发展,更谈不上毕业学生或对外技术服务和产品开发在社会上的影响。学校的大发展同样为化学学科的发展带来了责任和巨大的发展机会,理清我们的思绪,明确任务,制订好计划,踏踏实实,埋头苦干,化学学科一定会对学校的发展贡献更多的成绩。在化学基础教学和学科发展方向方面,应做好基础化学课的教学,在学科发展和意见方向上,应研究材料化学、生物化学和环境化学,研究这些学科中的化学问题,对相临学科确实起到基础和支撑作用,并积极开展与这些学科的合作,相辅相存,资源共享,共同发展。在应用化学发展方面,办好应用化学的三个方向即应用分析、精细化工和国防化学。应用分析又称为工业和科研的“眼睛”,应把发展方向定为与我校相临学科紧密相关的材料分析、生物医药分析、环境分析和国防化学分析;精细化工方向应跟上国民经济发展,坚持在高新的新型化学建材、生物化工、药物合成等方向上;国防应用化学应与中国工程物理研究院签好协议,充分利用董事单位一流的设备和人才,把这个方向办成全国有名的专业。研究生发展方面,在已有的应用化学和分析化学硕士点基础上,再申请无机化学和有机化学硕士点,争取在不远的将来与中国工程物理研究院联合申报应用化学博士点。研究生论文研究应围绕材料化学、生物化学、环境化学、国防化学、分析测试、精细化工等方向开展工作,逐步的形成稳定的研究方向和特色,深刻体会联合办学的“西南科技大学模式”的含义,充分利用各种有利因素,实现化学学科的跨越式发展。
2.实验室建设
基础化学实验室:原有的基础化学实验室已不能满足我校基础化学教学的需要,经努力申报,已获批准在新区划拨了3000平方,具有相当水平的实验室规划和建设方案已初步完成,基础化学实验室建设工作按计划于2005年建成。应用分析实验室:2003年度,申请获批的应用化学专业实验室已投资50余万,初步建成能开出部分仪器分析和生物分离与分析的应用分析实验室,但一些对全校教学科研有重大影响的大型分析测试设备还没有,这对提高我校教学科研水平和提升学校的档次很不利。由于学校的资金有限,现阶段不太可能购买,因此应与地处绵阳的拥有这些设备的中国工程物理研究院、绵阳卫生防疫站、绵阳水务集团水质中心联系合作,实现资源共享,以保证我们的本科和研究生教育水平和条件,并在科研和社会服务上做出更多更好的成绩。精细化工实验室:精细化工属高科技产业,在未来的经济发展中贡献巨大,绵阳千亿工程计划中,计划精细化工将贡献50亿/年,而目前仅10余亿元/年,这说明精细化工的前景,精细化工实验室的建立将使该方向学生就业分配和我校在该行业的地位作用及对社会经济的贡献创造必要的条件。目前该实验室还未建设,绵阳计经委有意出资30~50万在绵阳选单位共建绵阳精细化工研发中心,我校是最有希望获批的单位,如我校再配套30~50万,那么一个具有相当水平的精细化工研发中心就会在我校建成。同时应建立有关的实验基地,加大与企业的联系和合作,按“产、学、研”的发展模式获得跨越式的发展。国防化学实验室:国防应用化学含核材料与放射分析、炸药合成与分析、燃烧化学等,我校没有也不可能有能力建设该方向的实验室,但我们已和联合办学单位———中国工程物理研究院谈好,由他们出设备和师资来完成该方向学生的专业课和毕业论文教学和科研工作,相信该专业由于有中国工程物理研究院一流的设备和师资会办成全国有名的我校亮点专业。校外联合共建实验室:前已述及,由于学校建设资金有限,短时间内不可能全部投资建设上述实验室,这就要求我们应利用联合共建单位和其他单位的人力和物力,通过联合共建实验室、建立实习单位、聘用相关人才和有偿服务的形式以较小的投入获得教学和科研上较大的收获,并与他们一起实现双赢,共同发展。
3.化学师资队伍建设
化学目前的师资力量仅能维持教学任务,研究条件仅能基本满足少数教师的科研,形成少数学科梯队,大部分教师没有固定的研究场所和条件,而是跟随其他学科有关教师做一些辅助型研究;学科内部沟通、配合交流和学术气氛还有待提高。面对越来越大的任务,要求我们引进高水平的学科和学术带头人,并以实验室和各类研究课题申报和开展为突破口,形成学科和学术带头人领导的中青年教师和研究生参加的数个学科梯队和群体,充分发挥中国工程物理研究院等合作单位和外聘教授的作用,在短时间内形成化学学科高水平队伍和优良的学术气氛,在产、学、研多方面做出突出的贡献。
四、适应我校发展的教学改革研究
关键词 本科 工程人才 培养
中图分类号：G642 文献标识码：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
改革开放以来，根据国家建设和经济发展对人才需求的实际情况，经过数次的专业合并、调整，我国高等教育已基本完成从精英教育向大众教育的转化，本科专业的设置更加科学合理，逐渐与宽口径、厚基础、重能力的创新型人才培养需求相适应。
本科工程人才的培养是相关技术领域高级人才培养的基础，在人才培养体系中占有重要的地位。经过多年的发展，本科工程人才的培养已经取得了重要的进展，形成了比较完整的培养体系，积累了丰富的经验。一些传统的工科专业，在人才培养上历史悠久，成果丰硕。但是，随着社会的不断发展进步，要求高等教育必须不断改革传统的培养模式，以满足社会对人才需求的变化。国家和地方政府的教育主管部门对进一步加强专业建设和人才培养也不断提出更高的要求，先后出台了大力推进高等学校人才培养，特别是本科工程人才培养模式改革的措施，目的在于不断提高工程人才的培养质量。①
材料化学专业（专业代码：080403）的学科门类为工学，其培养目标是：培养具备材料化学等方面专业知识的创新型人才。②本专业学生应该掌握材料与化学的理论、知识和技能，能够进行材料研究与技术开发。材料化学专业与理学学科门类的化学、应用化学专业关系极为密切，是为数不多的可授工学学士或理学学士的专业（类似的专业有材料物理专业等）。材料化学专业相对于其它存在时间较长的工程专业而言，成立时间一般较晚。以辽宁省为例，一般在2000年前后开始设置、招生;数量较少，截至2013年，辽宁省只有6个布点单位，远远少于化学专业（11个）、应用化学专业（25个）。从专业形成的历史渊源看，基本为某些相近专业改建而来，其中大多数产生于原高分子材料专业，少数是从冶金材料化学、无机非金属材料等专业衍生而来。从专业的产生背景看，相当多的专业具有深厚的理科背景，并且在毕业时也选择授予学生理学学士学位。
当下高等学校理工科人才培养模式改革的研究正方兴未艾。③④作为工学中材料类的专业之一，材料化学专业是一个应用性和实践性非常强的专业。为了满足经济社会发展对本专业人才的迫切需求，提升专业服务社会、经济发展的能力和贡献率，通过人才培养模式的改革，提高专业建设水平和人才培养质量，加快培养本专业高素质人才已经成为紧急的、常态化的任务。结合材料化学专业的实际发展情况，发挥传统学科优势，进一步优化人才培养体系，更好地培养学生的创新精神和创新能力，对于提高人才培养的质量具有重要的意义。
1 明确专业定位，确立改革目标
进行本科人才培养模式的改革，首先要正确地对本专业在整个社会人才培养体系中的角色进行清晰的定位。要明确专业的培养目标，进而围绕确定的目标制定整体的培养方案。专业培养目标的确定既不能闭门造车，也不能赶时髦一拥而上。十年树木，百年树人，教育是一项长期而系统的工作。对于人才培养既要坚持传统，又要适应社会发展的潮流。对专业进行定位要考虑本单位的相关专业布局，也要结合社会、行业对本专业人才的实际需求。材料化学专业兼有化学和材料两个学科门类的特点，其培养出来的学生应该具有基础知识扎实、实践能力强的特点。考虑到本专业大多具有理科背景，在专业定位时就要根据社会对本专业的实际需求转变教育理念，特别是要摒弃重理论轻实践的观念。根据社会需求和学生的全面发展要求，明确工程人才培养内容，改革培养目标。
2 发挥传统优势，形成特色培养方案
人才培养模式改革研究应以创新人才培养为目标，突出专业的办学特色。不少院校的材料化学专业依托于理科专业产生，具有鲜明的理科背景。因此在培养方案设计上，应从偏重理论教学转向“坚实理论基础、突出实践教学、落实科研训练”。强调工程人才的培养并不是要减少理论知识的学习，相反，细致、扎实的理论功底是今后从事相关工作的基础，也是本科学生应该具备的基本素养。在培养方案的制定中，既要保留专业的“厚基础”的特点，又要体现出对“重能力”的要求。培养方案的调整体现出社会对具有基础扎实、知识面宽、适应能力强的人才培养的要求。培养方案是一个有机的整体，在方案中建立起创新人才培养的机制。明确学校的教学目标和学生学习的目标。在理论教学雄厚的基础上，针对工程实践教学环节相对薄弱的现状，注意知识的实际应用，加强解决实际工程问题的训练，强化专业学习的应用性、实践性特点。实践能力的培养是在学生已具备了一定理论知识的基础上开展的，加强工程人才实践能力的培养，不等同于一味或仅仅强调加强学生的动手操作能力的训练，而是学生在具备了一定的基础专业知识以后，有目的地配合所学知识，将理论学习中掌握的概念、原理、方法，通过科研训练、实验、实践等环节得到验证和应用，同时学会尝试解释实际工作中观察到的现象，解决实际工作中出现的问题。培养学生发现问题、解决问题的能力;培养勤于思考、善于动手的能力。方案的制定和完善，以满足经济社会发展需求和创新性人才培养要求为导向，使培养的人才具有应用型、复合型、发展型等特点，满足相关行业、领域对人才的迫切需求。培养方案也应尽量满足差别化培养的要求，容许学生有个性化发展的空间。通过制定弹性学制等措施，为不同能力的学生提供与之相适应的教学计划。
3 加强教学队伍建设，形成理论、科研和实践相结合的教学团队
教与学是学校教育相辅相成的两个方面。在高等教育中教师的作用是毋庸置疑的。当下各学校都大力加强师资队伍建设，在努力提升现有教师队伍水平的同时，还积极引进国内外高水平人才。不过，由于历史原因和目前评价机制的不完善，教师，特别是专业教师往往注重理论研究，具有较高的理论水平，但工程实践能力有待加强。青年教师一般是从校门到校门，求学期间专注于具体工作和知识的学习，部分人员完全没有从事实践工作的经历。为了更好地进行工程人才培养工作，有必要按照培养方案的要求，根据课程的设置，逐步建立起学缘结构、年龄梯度、专业分布合理的教学团队。完善教师培养的机制和制度，引导青年教师在思想上认识到教师的神圣职责和教学工作的重要性，强化其责任心，提高其业务水平，加快青年教师的成长。以高水平的科研能力促进教学水平的提高;以高水平的学科建设促进本科专业建设。建设高水平师资队伍是一项复杂的系统工程。对材料化学专业而言，材料的生产、加工等工程实践是教学体系中必不可少的环节。为保证人才培养质量，可试行聘请企业高级技术人员作为实践类课程的兼职教师，经培训后承担实践教学任务。通过理论、科研和实践相结合、相促进，逐步达到教学师资队伍的建设目标。
4 创新教育、教学方法，培养学生的自主学习能力
在科学技术高速发展的今天，落后的填鸭式教学方法早就受到摒弃，新方法和手段层出不穷。对学生的培养要求宽口径、厚基础，特别在基础学习阶段要拓宽知识领域，引导学生为今后的学习打下良好的基础。加强教改研究，利用学科间的相互渗透和交叉，紧跟相关学科的发展动态，使教学内容具备先进性和前沿性，激发学生的学习兴趣。充分利用新技术、新形式、新手段在教学中所起的积极作用，提高学生接受知识的能力。例如，“慕课”[MOOC，M=Massive（大规模）、O1=Open（开放）、O2=Online（在线）、C=Course（课程）]和“微课”（整合了教学视频、学习材料、学生讨论、教师指导等内容的新型教学资源）具有开放性、针对性等特点，可供学生自主地进行课程学习，是传统课堂教学的延伸和补充。虚拟仿真实验室平台的建设给辅助教学，特别是危险条件下的工程实践教学提供了一种安全、简便的新方式，是真实实验的有力补充，点燃学生的学习热情。特别是在专业学习阶段，将知识传授型的教学模式，转变为引导学生自主学习型的教学模式，促进学生自主学习能力的发展，由“要我学”转变成“我要学”。通过潜移默化的方式培养学生终身学习的能力。把学生的个性发展与教学创新相结合，因材施教，营造创新教育环境。
5 更新课程结构与教学内容，探索素质教育
课程体系的设置是培养方案的重要组成部分，通过模块化的课程设计形成适用于本科教学各个阶段的授课平台。不断完善课程体系设置，分层次、循序渐进地构建科学合理的通识教育、学科教育、专业教育课程平台，形成有机的整体。通识教育平台是为学生开设本学科以外的公共性、通用性课程，旨在开拓视野，培养学生的人文精神和科学素养，形成和发展探索客观世界所必需的各种基本能力。材料化学专业的学科教育课程着重强调对进一步学习本专业的知识支撑，是系统性地传授基础知识阶段。材料化学专业此时注重材料和相关学科的基本理论和基本知识的传授。专业教育课程平台课程由专业基础课程和专业方向课程组成。在此阶段，学生获得专业知识，了解专业发展的最新动态，具备进一步从事本专业学习和工作的能力。课程体系和课程内容应随着实际情况的变化而做出调整，将素质教育贯穿于各个教学环节。通过理论教学、专业实验和科研训练的有机结合，构建起立体化的人才培养体系。在优化课程体系的基础上，加强实验、实践教学环节建设。以挑战杯、大学生创新创业训练计划、实验竞赛、课外科技竞赛等活动为契机，培养学生的实践能力、创新创业能力。
6 强调保障体系建设，提高人才培养硬件条件
探索工程人才培养模式的改革离不开制度保障。通过建立完备的人员、资金、设施等保障制度，确保高质量的人才培养。强化校内教学环节的运行和监督考核机制，建立严格的奖惩制度。建立科学的教学效果评价和反馈机制。切实实行本科生导师制，通过导师的言传身教，以人格魅力和专业水平，保证学生的健康成长。实验室建设，从资金上优先保障实验室的正常运转和仪器设备的更新、升级。建立验证性实验、综合性实验、专业性实验、创新性实验循序渐进的实验课程体系。由于专业特点，应改变材料化学专业闭门办学的模式，加强校企合作、国际交流，特别是探索校外实践基地的建设。由于自身生产经营的原因，越来越多的企业排斥外来的高校教学行为。现在很多学校将生产实习改成了参观实习，即便如此也难以为继。加强校企合作，与企业合作建立校外实践基地，建立切实可行的校企合作运行机制迫在眉睫。为破解这一难题，应加强学校和企业的产学研合作。利用学校的科研优势弥补企业研究力量的不足，将教师的研究成果在企业实行转化，实现产学对接。再结合本科生导师制等制度，聘请企业人员为实践导师和就业指导教师，建立校企合作培养机制，切实改善工程实践教学环节相对薄弱的现状。
7 坚持教改研究的连续性，完善工程人才培养模式改革的长效运行机制
伴随着科技的进步，社会对人才的要求也随之发生着变化，不断进行人才培养模式改革是高等教育实现自身持续发展的必然选择。建立起完善的人才评价与反馈机制，根据社会的需求对人才培养的各个方面进行动态的调整，不断赋予创新性人才培养以新的内涵，是专业生存的重要基础。
总之，本科工程人才培养是一项发展高等教育、培养专门人才的重要工作。从人才培养模式的各个方面进行不断改革，以提升学校的办学质量，满足国家经济发展的需要，是一项值得认真研究的课题。
注释
① 辽宁省教育厅，辽教发[2013]114号：辽宁省教育厅关于启动2013 年度辽宁普通高等学校本科综合改革试点专业和工程人才培养模式改革试点专业建设工作的通知，2013.
② 中华人民共和国教育部高等教育司编.普通高等学校本科专业目录和专业介绍（2012）.高等教育出版社，2012：173-174.
土木工程专业包括了建筑工程、隧道与地下工程、水利水电工程，以及道路桥梁工程等多个专业方向。文章分析了不同土木工程专业的材料共性问题和个性要求，提出针对不同专业的实际应用需求，以提升学生专业素质为目的，进行土木工程材料课程建设。
关键词:
专业需求;共性问题;个性要求;课程建设
土木工程材料课程是土木工程专业的一门专业基础课，课程教学目的是使未来的建设工程师了解和掌握工程中常用材料的基本性能与应用方法，为今后工程实践或科研工作提供必要的基本知识和技能［1－2］。作为一门专业基础课，土木工程材料课程在专业课程学习中起到了承上启下的作用，直接关系到后续课程的学习［3］。土木工程材料课程的前身是建筑材料课程。为适应工程建设需要，土木工程专业在专业调整时提出了“大土木工程”概念，主要涵盖了建筑工程、道路工程、桥梁工程、市政工程、隧道及地下工程、港口工程和水利水电工程等多个专业［1］。这些细化后不同专业的建设材料基础都发源于建筑工程材料，工程技术人员的材料知识基础也是建筑材料。专业调整后不同专业学生所学的课程名称变更为土木工程材料，但其教材编排与教学大纲未作针对性调整，课程内容与原来的建筑材料相比并未有太大变化，更多的只是原有建筑材料课程内容的简单翻版，主要强调了材料的生产工艺与性能，忽略了不同专业的材料应用需求，并不完全适合不同专业方向的学生培养。鉴于以上原因，文章分析了不同土木工程材料方向的共性问题与个性要求，提出了以提升学生专业素质为目的，面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设的几点建议。
一、土木工程专业材料共性问题
随着工程实践的需要和科学技术的发展，土木工程学科已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。其专业分支包括建筑与市政工程、道路与桥梁工程、隧道及地下工程、水利工程等。其中有些分支，如水利工程，由于自身工程对象的增多以及专有技术的发展，已从土木工程中分化出来，成为独立的学科体系，但是它们在很大程度上仍具有土木工程的学科共性。
(一)材料组成、性能与应用的关系
对于土木工程技术人员而言，正确选择与使用材料，要求理解和掌握材料的性能。材料的性能又决定于材料的组成与结构，材料的不同应用环境又决定了材料需要具备不同的组成与结构，材料组成结构、性能、应用三者的关系。材料的组成与结构内容包括以下方面:(1)所用材料是有机材料还是金属材料，抑或是无机非金属材料;(2)材料是晶体材料还是非晶体材料，以及材料的孔隙结构大小与类型等。这些组成与结构决定了材料强度大小、属于脆性材料还是韧性材料，其弹性模量如何，以及环境温度、湿度、化学侵蚀等对材料的结构与性能有无影响等;(3)每一类土木工程都有自己特殊的环境因素，铁路与公路路基要考虑地下水与土壤中的温度变化与侵蚀性物质影响，隧道与地下结构的挖掘必须考虑岩石的稳定性与地下水的防排水，房屋建筑必须考虑居住与使用的舒适性和适用性;(4)相同种类的工程，还必须考虑四季交替，是靠近海洋还是盐碱或沙漠等环境影响，任何工程都必须考虑材料的组成、结构与性能是否适应环境要求。
(二)材料强度的要求
不同土木工程对材料的共同要求还体现在，所有工程中用到的材料都必须具备基本的强度要求。桥梁的桥墩、桥身，建筑工程中的梁、柱等结构构件要求其材料具有足够的抗压强度或抗折强度等，以承受结构荷载。房屋建筑中的墙体材料、桥梁上的栏杆等也需要足够高的强度，以承受自重或荷载。建筑装饰的涂料与基层之间、建筑保温系统中的各个构造之间、道路工程中的沥青路面与混凝土基层之间，都需要足够的粘结强度以保证材料间的相互协同作用。因此，具备适宜的强度是土木工程对材料的最基本要求，也是其共性问题。
(三)结构耐久性的要求
土木工程材料对耐久性的定义是，在长期使用过程中，材料抵抗周围各种介质的侵蚀而不被破坏的能力。土木工程材料在使用过程中，除内在原因使其组成结构及性能发生变化以外，更多的是受到使用环境中各种因素的侵蚀作用，侵蚀作用包括物理、机械、化学和生物作用等，如金属材料因化学和电化学作用引起锈蚀，无机非金属材料因受到化学腐蚀、溶解、冻融、机械摩擦等因素的作用而引起开裂和剥落，有机材料因生物作用、化学腐蚀、光热作用等引起老化。不同材料受到环境作用的因素虽然各自不同，但都属于材料耐久性问题。因此，确保足够的耐久性，满足工程设计使用寿命，是所有土木工程对材料的基本要求，也是共性问题之一。
(四)工程防水的要求
结构的防水防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一。建筑工程出现渗水，会造成居住不便与环境质量的下降。隧道与地下工程渗水，易诱发安全隐患，导致隧道与地下结构使用不便。结构内出现渗水返潮等问题，会对安装于其中的大型设备产生腐蚀，即使钢筋混凝土材料本身，也容易因水分渗透进入导致内部钢筋锈蚀，或被其他化学介质侵蚀破坏。因此，工程的防水抗渗问题也是所有土木工程面临的材料共性问题之一。
(五)不同土木工程的通用材料
虽然工程类型不同，使用环境不同，设计要求不同，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、钢材是所有工程必不可少的结构承重材料，防水材料是所有类型工程都要选择使用的产品。按照化学成分来说，有机高分子材料中的塑料、橡胶和胶粘剂等，无机材料中的石材、水泥、石灰等，在各个土木工程领域都可能被用到。
二、不同土木工程专业对材料的个性要求
由于土木工程专业方向不同，其使用目的、结构特点、性能要求等不同，对工程材料要求也有所不同，反映的是不同土木工程对材料的个性要求。文章总结了以下四种土木工程类型。
(一)建筑工程
建筑工程与人的关系最为密切，是人类生活、学习与工作最重要的空间结构，是人类社会生存与发展的最基本需求。工程所用材料的质量决定了建筑工程的质量，也决定了人的生活质量。一个民族、一个地区或一个国家的文化与艺术水平也可通过建筑的水平与风格得到体现，建筑工程中所用材料要能充分表达建筑设计的形状与颜色，装饰装修对材料性能与环保的要求也最为突出。近年来，随着经济与环境可持续发展的要求，建筑节能要求越来越高，因此，保温绝热材料成为建筑工程中的主要选择。此外，吸声与隔声材料也是建筑工程中的专用材料之一。
(二)水利工程
人类通过修建水利工程，达到控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配以满足人们生活和生产对水资源的需要。水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸等不同类型的水工建筑物，以实现其目标。水利工程最主要的特点是结构体量大，修建周期长，安全性要求高，使用寿命要求也长，这些都是水利工程在选用材料时必须考虑的。水利工程所用结构材料主要是低热水泥、中热水泥，以及专门的水工混凝土等。
(三)隧道与地下工程
隧道与地下工程，包括交通运输的隧道，军事工程的各种国防坑道，市政、采矿、储存和生产等用途的地下工程，地下发电厂房以及各种水工隧洞等。因为这些工程是在岩体或土层中修建，施工过程中岩体或土层的稳定性对施工进度与施工安全至关重要，因此，注浆、支护、锚固等材料成为隧道与地下工程中的专用材料。
(四)道路工程
道路工程在建设与使用过程中，路基应稳定、密实以对路面结构提供支撑，要考虑其变形、耐水性与稳定性的协调，垫层与基层应具有足够的抗冲刷能力和适当的刚度，刚度过大过小都不行。道路路面材料要考虑耐磨、抗滑与平整，设计要考虑抗弯折荷载与变形，还要考虑汽车行驶的安全性与舒适性。不同的路基、不同结构部位所用材料皆不同。工程用土、沥青混合料、道路混凝土等可看作是道路工程的专用材料。
三、面向不同专业需求的土木工程材料课程建设
基于不同土木工程的材料共性问题和个性要求的实际情况，应面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设。
(一)课程内容增加
应根据大土木专业增加新的课程内容，如土工材料、无机结合料、防排水材料、锚喷支护材料等。以使土木工程材料课程更适合整个土木工程专业学生的培养。在增加新的课程内容后，为适应不同专业学生对土木工程材料的学习要求，应及时调整土木工程材料课程内容。笔者的建议是，将土木工程材料教学内容分为三部分。第1部分:土木工程材料的组成与基本性质。这部分内容包括材料的组成与结构、材料的基本物理性质、材料的基本力学性能、材料的耐久性、材料的安全性等。这部分内容体现的是土木工程材料的组成结构、性能与应用相互之间的关系，目的是掌握土木工程的材料理论共性问题。第2部分:土木工程通用材料。包括胶凝材料(气硬性胶凝材料和水泥)、石材与骨料、混凝土、金属材料、有机高分子材料、沥青与防水材料等。这几种材料基本上在所有土木工程中都有应用，针对的也是土木工程的材料共性问题。第3部分:土木工程专用材料。(1)建筑与市政工程专用材料。装饰材料、墙体材料与屋面材料等;(2)道路工程专用材料。道路混凝土、土、无机结合料、沥青混合料等;(3)隧道工程专用材料。注浆材料、锚喷支护材料等;(4)水利水电工程专用材料。低热水泥、水工混凝土等。第3部分内容体现的是不同土木工程对材料的个性要求，这部分内容可满足不同专业方向学生学习和掌握本专业必须掌握的材料及其工程应用。
(二)讲授重点转变
近年来，各个高校土木工程材料课时都有不同程度的压缩。以重庆大学为例，现在土木工程材料总课时为40～48，其中包括14～16课时的实验教学。在课时数如此之少的情况下，为补充新的教学内容，只有对原有个别内容进行删减。笔者的意见是，为保证教学内容与教学课时数相匹配，可减少材料生产与生成方面的内容，加强材料的工程应用案例教学。以水泥这一章节为例，对于以工程应用为主的土木工程专业毕业生而言，他们感兴趣的是水泥的工程性质与应用问题，不会对生产与水化过程感兴趣，因此可将相关内容缩减。同时，在教学内容中应增加工程经典实例，给学生讲解如何从设计、施工、监理等角度学习和掌握各种土木工程材料。在此基础上，对一些“吃不饱”的学生，可以通过“自主学习”［4－5］理解和掌握更多的土木工程材料知识。
四、结语
文章分析了不同土木工程的材料共性问题和个性要求，进而提出了应面向不同专业实际需求，以提升学生专业素质为目的，进行土木工程材料课程建设，针对课程内容与讲授重点提出了具体建议。我国是土木工程建设大国，现有500多所高校设有土木工程专业［6］，作为土木类专业的学科基础课，土木工程材料课程的教学效果对后续课程的学习和今后工作都会产生很大影响。然而，忽视不同专业的工程特性，不能针对不同工程专业进行土木工程材料课程教学是国内土木工程材料教学普遍存在的问题，希望通过此文引起国内各位同行的响应，共同探讨解决之道。
作者：王冲 吴建华 刘芳 单位：重庆大学材料科学与工程学院
参考文献:
［1］王冲，万朝均，刘芳，等．侧重于工程应用的土木工程材料课程建设构想［J］．高等建筑教育，2010，19(2):72－74．
［2］王冲．土木工程材料课程信息化教学的思考与实践［J］．高等建筑教育，2013，22(6):134－136．
［3］吴东云，张建新．新形势下土木工程材料课程教学改革与建设探究［J］．高等建筑教育，2012，21(6):70－72．
［4］董明晶．运用现代信息技术培养学生自主学习能力［J］．中国科技信息，2005(16):292．
专业课考试科目
专业代码
专业名称
专业课Ⅰ
专业课Ⅱ
01、35
财政学（文、理）
财政学
会计学
02、38
电子商务（文、理）
电子商务概论
市场营销学
03、64、82
工程管理（文、理）
建筑材料
建筑构造
04
工程造价（文）
工程测量
工程材料
05、51
人力资源管理（文、理）
管理学
人力资源管理原理
06
新闻学（文）
新闻学概论
采访与写作
07、59
行政管理（文、理）
管理学
行政管理学
08
英语（文）
综合英语
翻译写作
09
汉语言文学（文）
现代汉语
中国现代文学
10
法学（文）
法理学
宪法学
11、43
工商管理（文、理）
管理学
会计学
12、49
金融学（文、理）
货币银行学
会计学
13、50
旅游管理（文、理）
旅游学概论
中国旅游地理
14
思想政治教育（文）
哲学原理
政治经济学
15
历史学（文）
中国古代史
世界近代史
16
广播电视学（文）
新闻学理论
汉语写作
17
学前教育（文）
学前教育学
学前心理学
18
应用心理学（文）
普通心理学
实验心理学
19、75、80、86
会计学（文、理）
财务会计
会计学基础
20、45
国际经济与贸易（文、理）
西方经济学
会计学
21、54
市场营销（文、理）
市场营销
市场调查与预测
22、34、81
财务管理（文、理）
财务管理学
会计学
23、57
物流管理（文、理）
物流学
管理学
24
翻译（文）
基础英语
翻译
25
视觉传达设计（艺）
素描
平面构成
26
服装与服饰设计（艺）
素描
平面构成
27
美术学（艺）
素描
色彩
28
播音与主持艺术（艺）
播音业务
主持业务
29
产品设计（艺）
素描
平面构成
30
动画（艺）
素描
平面构成
31
广播电视编导（艺）
新闻学
汉语写作
32
环境设计（艺）
素描
平面构成
33
材料成型及控制工程（理）
机械制造基础
机械设计基础
36
测控技术与仪器（理）
电路分析基础
数字电子技术
37
电子科学与技术（理）
电路分析基础
数字电子技术
39
电子信息工程（理）
电路分析基础
模拟电子技术
40
飞行器制造工程（理）
工程力学
机械设计基础
41
服装设计与工程（理）
服装设计
服装材料学
42
给排水科学与工程（理）
水力学
水处理微生物学
44
工业设计（理）
工业设计概论
设计方法学
46
环境工程（理）
普通化学
环境监测
47
建筑环境与能源应用工程（理）
流体力学
传热学
48
建筑学（理）
建筑初步
建筑力学
52
软件工程（理）
数据结构
C语言
53
生物工程（理）
生物化学
普通生物学
55、83
土木工程（理）
材料力学
建筑材料
56
微电子科学与工程（理）
电子技术基础
电路基础
58
信息管理与信息系统（理）
管理学
数据库
60
制药工程（理）
有机化学
药事管理
61
自动化（理）
电路分析基础
模拟电子技术
62
通信工程（理）
电路分析基础
模拟电子技术
63
计算机科学与技术（理）
电路分析基础
模拟电子技术
65、84
机械设计制造及其自动化（理）
材料力学
机械设计基础
66、85
电气工程及其自动化（理）
电路分析基础
模拟电子技术
67
电子信息科学与技术（理）
电路分析基础
模拟电子技术
68
数学与应用数学（理）
高等代数
数学分析
69
纺织工程（理）
纺织材料学
纺纱工程
70
应用化学（理）
有机化学
无机化学
71
化学工程与工艺（理）
物理化学
化工原理
72
生物科学（理）
植物学
动物学
73
药学（理）
有机化学
分析化学
74
园林（理）
植物学
生态学
76
中药学（医）
中药学
中药制剂
77
康复治疗学（医）
康复评定学
康复技术学
（作业与物理疗法）
78
护理学（医）
解剖学
诊断学
79
中医学（医）
中医基础理论
中医内科学
87
园艺（理）
植物学
土壤与植物营养
88
飞行器动力工程（理）
航空概论
工程力学
89
交通运输（理）
关键词：机械工程材料 高分子材料 教学改革
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
机械工程材料课程是面向非材料专业学生开设的介绍材料科学与工程基础内容的课程，涉及专业包括机械、化工、船舶、汽车、航空航天等。目前大多数机械工程材料课程的讲授以金属材料为主线，内容涵盖金属材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系等[1，2]。教学目的是让非材料专业学生了解常用金属材料的性能、应用范围和加工工艺，初步掌握金属材料的选用原则与方法，同时能够对实际工程中与材料相关的基本问题进行正确分析和处理。
1 高分子材料教学改革原则
20世纪中期以来，大批新型高分子材料的合成拓展了人类使用材料的范围。与金属材料相比，高分子材料具有密度小、比强度高、原料丰富、成型简单、成本低、耐腐蚀等优点。近年来一些性能优异的高分子材料在诸多领域呈现取代传统钢、铁等金属材料的趋势，成为机械工程材料中不可忽视的一部分[3]。因此，在机械工程材料课程的教学过程中，须摒弃完全以金属材料为主体的授课方法，适当增加高分子材料等新型工程材料的比重。因此，我校在2013年对机械工程材料32学时课程的教学计划进行了调整，将高分子材料部分由之前的2学时增加到4学时，并确定了以下改革原则：
1.1 授课内容强调基础性
高分子材料与机械类学生通常接触到的金属材料在结构、性能、制备工艺等方面有很大的区别。向机械类学生讲授高分子材料，主要目的是让他们对高分子材料有最基本的了解。在短短4学时内，不可能也没必要将高分子材料相关的全部内容压缩讲授。这就决定了机械工程材料课程中高分子材料部分必须侧重于基础性知识，对于理论性、专业性太强的知识点必须舍弃。基础性内容应当包括高分子材料的基本概念、分类、结构特点及常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡胶及工程纤维）的基本力学性能[4-6]。
1.2 授课目标偏向工程性
高分子材料不仅可作为结构材料使用，也可以作为功能材料使用。对于非材料类专业的学生，特别是机械类专业的学生，更关心材料的力学性能和应用范围。因此，在课程内容的安排上，应以与机械工程有关的机械性能为主，给出常用工程高分子材料的基本力学性能指标及适用领域。
1.3 授课过程重视学生的先修知识
大多数高校的机械工程材料课程以金属材料为主线，在学习高分子材料之前，学生对金属材料已经有基本了解。高分子材料与金属材料之间存在较大差异，例如：高分子材料的聚集态结构以非晶结构为主，而金属材料则以晶体结构为主；许多高分子材料，特别是橡胶类的高分子材料具有金属材料所不具备的优良弹性等。学生先修知识的习惯思维在他们学习高分子材料时可能会引起冲突，因此在授课时必须对金属材料与高分子材料的差异予以考虑。采用与金属材料对比的方法学习高分子材料，有利于帮助学生澄清概念，更好地掌握高分子材料的知识。
1.4 教学方式应具有高效性
高分子材料课程涉及的概念繁多，容易混淆，对于机械类学生而言比较抽象，难以理解。在短短的4学时内，要想让学生尽可能多的掌握高分子材料的相关基本概念，必须摒弃照本宣科或一味讲授的教学方式。通过高效的教学方式，充分调动学生的积极性、主动性，引导学生思考，方能达到理想的教学效果。
1.5 提供扩展知识的参考书
由于高分子材料的性能、结构、制备工艺以及表征与金属材料和陶瓷材料完全不同，而且目前在机械工程材料中高分子材料部分比例很少。为解决这一矛盾，在章节后面列出了比较系统的高分子材料性能、内容、结构、制备工艺以及表征方面的书籍，以供学生参考[7，8]。
2 高分子材料教学改革
根据以上原则，我们在2013年度的授课过程中对高分子材料的讲授进行了调整，具体如下：
（1）授课内容及学时安排：高分子材料的基本概念（高分子、单体、链节，0.5学时），高分子材料的分类方法（按用途分类，按热行为分类，按反应类型分类，按主链结构分类，0.5学时），高分子材料基本结构（简单介绍近程结构、远程结构、聚集态结构的概念，0.5学时）及物理状态（玻璃态、高弹态和粘流态，0.5学时），典型工程塑料的力学性能和应用（1学时），典型合成橡胶的力学性能和应用（1学时）。
（2）重点讲授常用工程高分子材料（工程塑料、工程橡胶及工程纤维）的基本力学性能及典型工程高分子材料的适用领域。
（3）授课过程中通过列表等方式将高分子材料的相关内容与金属材料进行对比，一方面避免概念混淆，另一方面突出高分子材料与金属材料的不同之处。
（4）采用启发式教学模式，通过设问、模拟实验、举例、探究等方法引导学生思考；在多媒体课件中，采用丰富的图片、动画激发学生学习的积极性和主动性。
3 结束语
通过机械工程材料课程中高分子材料的教学方案改革，学生对这种新型工程材料有了基本且更为全面的了解，他们深刻认识到，高分子材料是机械工程材料领域中不可忽视的分支。
参考文献
[1] 文九巴.机械工程材料[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2] 于永泗，齐民.机械工程材料[M].大连：大连理工大学出版社，2012.
[3] 张留成.高分子材料基础[M].北京：化学工业出版社，2011.
[4] 高建纲，宋庆平，丁玉洁，吴之传.工科非本专业《高分子化学》课程的教学探讨[J].高分子通报，2009（5）：63-66.
[5] 韩顺玉，柳海兰.非高分子专业《高分子化学》课程教学实践与探讨[J].中国科教创新导刊，2010（35）：93.
[6] 詹茂盛，何利军.“高分子材料课程信息化师生互动教学方法”研究与实践[J].化工高等教育，2004（3）：69-71.