摘 要：隨著國(guó)內(nèi)外科研的迅猛發(fā)展，與材料相關(guān)的前沿研究成果不勝枚舉，而且通過(guò)媒體對(duì)科研信息的高效報(bào)道，本科生能夠迅速接觸比以往更多的科學(xué)概念。傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容及基本理論知識(shí)目前難以滿足本科生的好奇心及學(xué)習(xí)興趣，如何改變講課方式及授課內(nèi)容是目前教學(xué)領(lǐng)域廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。文章中，作者在多年科研工作基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)舉例初步探討目前熱門的科研前沿對(duì)材料物理專業(yè)普通化學(xué)教學(xué)的促進(jìn)作用。

　　關(guān)鍵詞：科技前沿;普通化學(xué);教學(xué)促進(jìn)

　　普通化學(xué)是材料物理專業(yè)本科生的必修課程，主要是通過(guò)對(duì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論基礎(chǔ)的基本規(guī)律與工程實(shí)際相關(guān)的重要元素和化合物、新技術(shù)、新材料等基本知識(shí)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解近代化學(xué)的基本理論，并具備必要的與材料密切相關(guān)的化學(xué)基本知識(shí)。然而，如何引起學(xué)生高度的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性是普通化學(xué)教學(xué)所面臨的共性問(wèn)題。目前，由于國(guó)內(nèi)外科技信息傳播方式的高度發(fā)達(dá)，學(xué)生容易了解到一些熱門的科技前沿報(bào)道。然而，從表象來(lái)看，普通化學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容很難與這些新興研究成果直接相關(guān)，也很難在授課過(guò)程中形成共鳴。因此，通過(guò)引入一些與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的代表性科技前沿成果，對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣、增強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)理解力、培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)、提高教學(xué)質(zhì)量等都將具有積極的促進(jìn)作用[1-3]。

　　一、科技前沿拓展緒論內(nèi)容，提高學(xué)生專業(yè)自信與課程學(xué)習(xí)目標(biāo)

　　作為普通化學(xué)課堂教學(xué)的第一課，緒論對(duì)于引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與材料專業(yè)的緊密關(guān)聯(lián)性、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情具有重要作用。因此，如何設(shè)計(jì)緒論課的講授內(nèi)容，對(duì)于提高學(xué)生對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)和未來(lái)自身發(fā)展的自信，是非常必要的[4]。

　　首先，需要學(xué)生了解到，材料專業(yè)是一個(gè)交叉學(xué)科，涉及的專業(yè)領(lǐng)域幾乎覆蓋了目前大多數(shù)學(xué)科。作為一個(gè)具有很強(qiáng)工科背景的專業(yè)，材料的研究與應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了當(dāng)前航空、航天、海洋、能源、信息、生物等高新技術(shù)領(lǐng)域。從石器時(shí)代人們就地取材的工具材料，到現(xiàn)代社會(huì)人類所研制出的金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料與新型功能化材料等發(fā)明創(chuàng)造，材料的發(fā)展歷程在一定程度上可以說(shuō)是和國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和人民生活水平息息相關(guān)的。近些年來(lái)，材料和信息、能源等學(xué)科一樣，已經(jīng)被認(rèn)為是人類生存、社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，正在成為國(guó)家增強(qiáng)綜合國(guó)力、提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。其中，化學(xué)研究的進(jìn)展與材料的發(fā)展史是密不可分的。因此，通過(guò)了解化學(xué)發(fā)展史中一些里程碑式的研究成果，尤其是最近幾年極具代表性、熱門的科技前沿成果，則有利于進(jìn)一步加深學(xué)生理解化學(xué)知識(shí)在材料學(xué)習(xí)中的重要性。

　　通過(guò)新聞媒體，學(xué)生能夠了解到，碳纖維材料由于其密度低、強(qiáng)度大、線膨脹系數(shù)小等特性使之在尖端裝備制造等國(guó)防領(lǐng)域、汽車和醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域、高爾夫球棒和自行車等體育休閑領(lǐng)域廣受關(guān)注[5]。而且，國(guó)內(nèi)外軍用領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求一直很大，作為現(xiàn)代倡議武器必不可少的新材料之一，可謂是倡議性高性能材料。然而，碳纖維材料的這些優(yōu)異性能與化學(xué)之間的專業(yè)問(wèn)題是媒體報(bào)道較少的，若引導(dǎo)學(xué)生去進(jìn)一步了解相關(guān)知識(shí)，很容易激發(fā)起學(xué)生的興趣。我們以聚丙烯腈基碳纖維為例，碳纖維是外觀為黑色的一維高強(qiáng)度材料，而作為主要原料的丙烯腈卻是無(wú)色液體，兩者是如何實(shí)現(xiàn)的“魔幻轉(zhuǎn)變”將是學(xué)生們最為關(guān)注的重點(diǎn)。由此，我們通過(guò)視頻與圖片展示，針對(duì)性的闡述制備工藝中所涉及的單體聚合、聚丙烯腈原絲的制備、原絲預(yù)氧化和碳化等步驟，用相對(duì)簡(jiǎn)易的語(yǔ)言，以科普的方式講述，將關(guān)鍵制備方法與化學(xué)反應(yīng)機(jī)理緊密連接在一起。讓學(xué)生初步了解高分子合成、反應(yīng)速率、分子結(jié)構(gòu)、規(guī)整度、石墨化等化學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)及其與材料宏觀性能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使他們初步了解到通過(guò)微觀分子設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)宏觀物質(zhì)性能的研究型基本思路。同時(shí)，也能夠讓學(xué)生們更為清晰地明白化學(xué)學(xué)科的具體方向劃分以及與材料研究領(lǐng)域的相關(guān)性，從而促使大家在高中化學(xué)概念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大眼界，有豁然開(kāi)朗的感覺(jué)。

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