材料化学实验课程体系改革建

材料化学实验课程体系改革建设化学作为一门实验性科学，其主要任务是创造新物质、制备新材料。

而上述任务的实现迫切需要高层次化学人才。

在高层次化学人才的培养过程中，科学的教学课程体系的设置显得十分重要，而实验课程体系的建设是高层次人才培养的重中之重。

实验课程、实验项目、实验教学，关系高层次人才培养的成败［１－３］。

近年来，随着高等学校教学体系改革和学科交叉融合，使得材料化学实验作为独立课程纳入教学计划。

材料化学实验是吉林大学化学学院材料化学专业的主要课程之一，开设在第４学年，是在完成化学基础课的教学任务之后的高年级课程，是衔接本科生教学与研究生教学的桥梁。

材料化学实验包括材料的合成和对材料多种物理化学性质分析２个方面，教学内容非常丰富。

由于材料化学实验同时涉及化学和物理２个学科，使得材料化学实验课程具有课程难度大、广度宽、层次深的特点，学生容易产生厌学情绪。

因此，如何提高任课教师的学术水平，改革材料化学实验的教学体系，合理设置课程内容，紧跟材料化学前沿，提高学生学习兴趣，完成教学任务，是值得每位材料化学实验任课教师深思的问题［４－６］。

１改革目标与措施
１．１建立高效的教学管理制度
改革并完善教学管理制度，构筑以质量和贡献为导向的评价机制：以完成教学工作量的质量和贡献为判定标准的评价体系，建立并完善综合评价机制和退出机制。

在执行吉林大学相关管理制度的基础上，根据材料化学实验课的自身特点，学院制定系列措施和管理办法，具体方案表现在以下几个方面：（１）建立并完善材料化学实验任课教师基本工作量要求，保证教学工作的有序建立以完成进行；（２）建立并完善综合评价机制，以完成教学工作量的质量和贡献为判定标准的评价体系，实行学生、督学和学院三级联动教学评价机制；（３）优化资源配置，鼓励竞争，建立退出机制，制定优秀教师奖励政策，实行备课组制，鼓励教学帮扶，全面提升教学管理水平，保障教学工作的高效进行。

１．２构建具有学科交叉特色的材料化学实验课程体系
材料化学是一门充满活力的新兴学科，是通过化学、物理及生物等多学科不断交叉、融合形成的，知识内容非常丰富，理论性强。

在前期建设成果的基础上，整合并优化材料化学专业实验的结构设计，制定新的教学大纲，对教材进行多层次、多角度的立体化建设，不断优化更新教学内容，充分体现材料化学专业实验课的内涵，深化实践性、创新性教学环节改革，建设新的实验教学课程体系，增强对学生创新思想和创新能力的培养。

调整不同类型材料化学实验的比重，减少验
证性实验，增加综合设计实验的比例，主要内容表现在以下几个方面：（１）材料化学专业实验是为大四材料化学专业本科生开设的一门必修实验课，其主要任务是使学生充分掌握典型材料合成的实验原理、合成技术、实验操作技能、材料的物理化学性质分析及所涉及的仪器的工作原理及相关分析结果的解析过程。

在材料化学专业实验进行的过程中，深化学生已学过的四大化学基础知识，并为学生讲授与其相关的物理理论，在此基础上进一步提升创新思维和创新能力，使其养成良好的实验习惯，为研究生阶段的学习打下良好的基础。

（２）依托无机合成与制备化学国家重点实验室，整合材料化学专业实验内容，在保持实验数目不变的前提下，减少验证性实验的数目，增加跨越多学科的综合性实验，同时设立几个创新性实验。

深入分析和总结材料化学专业实验开课以来的建设成果与经验。

在此基础上，优化实验课程体系的结构，完善新的教学大纲，举例说明如下：①依托无机合成与制备化学国家重点实验室的Ｘ射线单晶衍射仪，开设２项关于晶体的合成及其结构分析的研究性实验（Ｍｎ１２单分子磁体的合成，金属有机骨架材料ＭＯＦ－５的合成与表征），在实验过程中，借鉴以往的教学经验，通过对实验的讲解，使学生不但能够掌握Ｍｎ１２单分子磁体的合成和金属有机骨架材料ＭＯＦ－５的合成，还可以充分复习到在无机化学中所学的关于Ｍｎ元素知识以及在物
质结构课中所学到的空间群方面的知识。

同时为了扩充学生的视野，在讲解的过程中，还增加了关于抗磁性材料、铁磁性材料、亚铁磁材料及反铁磁材料的分类及其物理本质方面的知识。

此外，为了使学生深入了解晶体结构方面的知识，我们组织学生到吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室，为其讲解Ｘ射线单晶衍射仪的分析原理，现场为其演示晶体结构数据的收集过程，同时利用结构解析软件现场演示并讲解晶体结构的解析过程及多个结构示意图，使学生对复杂的晶体结构有了更为深入的理解。

②依托无机合成与制备化学国家重点实验室的荧光光谱仪、紫外－可见光谱仪及光催化装置，开设了２项研究性实验：稀土发光材料的合成及其光谱性质研究，纳米二氧化钛光催化降解染料废液。

通过对实验的讲解，使学生不但能够掌握氧化钇掺铕纳米结构的合成，还可以使学生回忆在无机化学中所学的稀土元素知识，深入理解ｆ电子的特点及上转换材料和下转化材料发光的物理本质。

同时为了扩大学生的视野，在光谱分析过程中，为其深入讲解稀土纳米结构中电偶极跃迁、磁偶极跃迁的选择定则及掺杂浓度变化对荧光强度影响的规律。

通过纳米二氧化钛光催化降解染料废液实验，使学生不但掌握纳米二氧化钛的合成方法，还要充分理解二氧化钛光降解染料的物理原理，同时为了扩充学生的视野，在实验过程中，还为学生讲述关于二氧化钛研究方面的新进展，例如黑二氧化
钛的制备过程及其能带结构变化的物理本质。

③依托无机合成与制备化学国家重点实验室的圆二色光谱仪及振动圆二色光谱仪，开设了三乙二胺合钴配离子的旋光异构体的制备、离析及旋光度的测定的研究性实验。

通过这个实验，不但使学生掌握三乙二胺合钴配离子的合成，还使其了解圆二色光谱仪及振动圆二色光谱仪的工作原理。

同时，为了进一步扩展其知识体系，我们还为其介绍手性等离子体方面的研究进展，使其了解等离子共振的物理原理及手性等离子体结构在光学、生物传感及显示等方面的应用。

④依托无机合成与制备化学国家重点实验室的ＳＱＵＩＤ－ＶＳＭ磁性测量系统，开设了水溶性四氧化三铁纳米晶的制备及其表征的研究性实验。

四氧化三铁纳米晶是反尖晶石结构，属于亚铁磁材料。

大多数文献报道的四氧化三铁纳米晶都是疏水性，为使其变为水溶性，还要通过后续步骤。

而我们开设的实验只需一步即可得到水溶性四氧化三铁纳米晶。

通过这个实验，不但使学生掌握水溶性四氧化三铁纳米晶的合成，还使其了解ＳＱＵＩＤ－ＶＳＭ磁性测量系统的工作原理。

同时，为了进一步扩展其知识体系，我们还为其介绍海森堡交换原理及自发磁化的能带模型。

利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜深入分析四氧化三铁纳米晶的表面形貌和晶体结构内部信息。

⑤依托无机合成与制备化学国家重点实验室的聚焦离子束装置，开设铝膜表面图案化设计创新性实验。

众所
周知，铝纳米结构在从紫外一直到近红外都具有等离子共振响应。

但是，由于铝的化学活性较强，使得合成铝纳米结构一直是等离子共振研究领域的一大难点。

聚焦离子束装置可以有效解决这一难题，因此我们计划在沉积一定厚度的铝膜后，利用无机合成与制备化学国家重点实验室的聚焦离子束装置在其表面制备不同的图案，详细研究其等离子共振特性。

（３）广泛开展调查研究，深入分析现有材料化学专业实验课程体系、教学模式存在的优点和弊端，剖析问题的本质及根源，总结经验，探索深化改革的方向，进一步提升教学质量。

１．３加强师资队伍建设
高水平的人才培养离不开先进的师资队伍。

创造条件加强团队建设，实行备课组制度，鼓励以老带新，通过教学改革的推进、不断更新教学理念、钻研特色教学方法。

同时组织课程团队成员定期研讨、试讲，并不断完善教学方案。

采取引进与培养相结合的原则，依托国家留学基金委的项目支持，一方面鼓励年轻教师到国内外高水平的学术机构进修，同时吸引高水平教授主讲材料化学实验课程，提高教学团队的整体水平。

每位任课教师要达到通过深入理解教学内容，精心安排材料化学专业实验的各章节。

教师先全面讲解每个实验的背景、原理知识，之后安排学生自己设计实验并动手独立完成实验。

在此过程中任。