科研前沿对材料物理专业普通化学教学的促进作用

　　摘 要：随着国内外科研的迅猛发展，与材料相关的前沿研究成果不胜枚举，而且通过媒体对科研信息的高效报道，本科生能够迅速接触比以往更多的科学概念。传统的教学内容及基本理论知识目前难以满足本科生的好奇心及学习兴趣，如何改变讲课方式及授课内容是目前教学领域广泛关注的热点问题。文章中，作者在多年科研工作基础上，结合教学经验，通过举例初步探讨目前热门的科研前沿对材料物理专业普通化学教学的促进作用。

　　关键词：科技前沿;普通化学;教学促进

　　普通化學是材料物理专业本科生的必修课程，主要是通过对化学动力学、化学反应、物质结构理论基础的基本规律与工程实际相关的重要元素和化合物、新技术、新材料等基本知识的学习，使学生了解近代化学的基本理论，并具备必要的与材料密切相关的化学基本知识。然而，如何引起学生高度的学习兴趣和主观能动性是普通化学教学所面临的共性问题。目前，由于国内外科技信息传播方式的高度发达，学生容易了解到一些热门的科技前沿报道。然而，从表象来看，普通化学的传统教学内容很难与这些新兴研究成果直接相关，也很难在授课过程中形成共鸣。因此，通过引入一些与教学内容相关的代表性科技前沿成果，对于调动学生学习的主动性和兴趣、增强学生基础知识理解力、培养学生科研素养、提高教学质量等都将具有积极的促进作用[1-3]。

　　一、科技前沿拓展绪论内容，提高学生专业自信与课程学习目标

　　作为普通化学课堂教学的第一课，绪论对于引导学生认识化学与材料专业的紧密关联性、激发学生的学习兴趣和热情具有重要作用。因此，如何设计绪论课的讲授内容，对于提高学生对本专业的学习和未来自身发展的自信，是非常必要的[4]。

　　首先，需要学生了解到，材料专业是一个交叉学科，涉及的专业领域几乎覆盖了目前大多数学科。作为一个具有很强工科背景的专业，材料的研究与应用领域涵盖了当前航空、航天、海洋、能源、信息、生物等高新技术领域。从石器时代人们就地取材的工具材料，到现代社会人类所研制出的金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料与新型功能化材料等发明创造，材料的发展历程在一定程度上可以说是和国民经济、国防建设和人民生活水平息息相关的。近些年来，材料和信息、能源等学科一样，已经被认为是人类生存、社会发展、科技进步的坚实基础，正在成为国家增强综合国力、提高国际竞争力的重要手段。其中，化学研究的进展与材料的发展史是密不可分的。因此，通过了解化学发展史中一些里程碑式的研究成果，尤其是最近几年极具代表性、热门的科技前沿成果，则有利于进一步加深学生理解化学知识在材料学习中的重要性。

　　通过新闻媒体，学生能够了解到，碳纤维材料由于其密度低、强度大、线膨胀系数小等特性使之在尖端装备制造等国防领域、汽车和医疗器械等工业领域、高尔夫球棒和自行车等体育休闲领域广受关注[5]。而且，国内外军用领域对碳纤维的需求一直很大，作为现代战略武器必不可少的新材料之一，可谓是战略性高性能材料。然而，碳纤维材料的这些优异性能与化学之间的专业问题是媒体报道较少的，若引导学生去进一步了解相关知识，很容易激发起学生的兴趣。我们以聚丙烯腈基碳纤维为例，碳纤维是外观为黑色的一维高强度材料，而作为主要原料的丙烯腈却是无色液体，两者是如何实现的“魔幻转变”将是学生们最为关注的重点。由此，我们通过视频与图片展示，针对性的阐述制备工艺中所涉及的单体聚合、聚丙烯腈原丝的制备、原丝预氧化和碳化等步骤，用相对简易的语言，以科普的方式讲述，将关键制备方法与化学反应机理紧密连接在一起。让学生初步了解高分子合成、反应速率、分子结构、规整度、石墨化等化学领域的基础知识点及其与材料宏观性能之间的对应关系，使他们初步了解到通过微观分子设计实现宏观物质性能的研究型基本思路。同时，也能够让学生们更为清晰地明白化学学科的具体方向划分以及与材料研究领域的相关性，从而促使大家在高中化学概念的基础上进一步扩大眼界，有豁然开朗的感觉。

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文章名称： 科研前沿对材料物理专业普通化学教学的促进作用

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