材料化学专业课程体系框架图
思维导图在材料化学理论教学中的应用与探索

广 东 化 工 2021年 第2期· 254 · 第48卷 总第436期思维导图在材料化学理论教学中的应用与探索马雪璐*,王启宝(中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京 100083)[摘 要]思维导图是具有可视化及灵活发散特点的学习辅助工具,可以帮助学生构建知识网络。
通过分析材料化学课程知识体系的特点,将思维导图引入材料化学的理论教学,有助于课程内容的优化关联,可以达到提高教学效果和教学质量的目的。
[关键词]材料化学;思维导图;教学探索[中图分类号]G4 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)02-0254-02Application and Exploration of Mind Map in the Theoretical Teaching of MaterialChemistryMa Xuelu *, Wang Qibao(School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology-Beijing, Beijing 100083, China)Abstract: Mind maps are visual and flexible studying assistant tool that can help students build knowledge networks. By analyzing the knowledge characteristics of material chemistry, introducing the mind map into the theoretical teaching of material chemistry is helpful to optimize the relevance of the course content and to improve the teaching effect and quality.Keywords: mind map ;material chemistry ;teaching exploration材料作为构成社会文明以及国民经济的三大支柱之一,是科学技术发展的物质基础和技术先导[1]。
冶金、材料类专业化学系列课程体系改革初探

长 期 以来 , 四 大化 学 ” 程 被 界 定 为 以 实 验 为 基 础 的 课 程 , 着 科 学 技 术 水 平 的 不 断 发 “ 课 随
展, 各学科 之间的相互渗透 , 化学科 学 的知识不 断更新 和迅速增长 , 在化学科学研究 中 , 计算推 理 和 理 论 分 析 的重 要 性 日显 突 出 , 就要 求 化 学 课 程 体 系作 出相 应 的 改 变 。 因此 , 构 筑 新 的 这 在
必行 。
经教育部 和全 国工科化学课 程指导委员 会批准 , 中南大学 ( 中南 工业大学 ) 加《 向 原 参 面
2 1世 纪 工 科 ( 工 类 ) 学 系 列 课 程 改 革 的研 究 与 实 践 》 目 , 主 持 《 化 化 项 并 工科 ( 金 、 料 类 ) 冶 材 化 学 系 列 课 程 体 系 改 革 的研 究 与 实践 》 项 目。 子 项 目于 19 子 9 6年 立 项 , 年 启 动 。 经 过 4年 多 同 的 教学 改革 研 究 与 实 践 , 立起 具 有 特 色 的工 科 大 学 化 学 和 工 科 大 学 化 学 实 验 课 程 体 系 。 本 建 文 主 要 探讨 化 学 理 论 课 程 体 系 的 改 革 与 实践 。
析化学 ) 教学起点提高 、 息量加大 。真正实现以启发式教学培养学 生的创新思维能力 。 的 信
表 1 新 体 系 内容 程 体 系节 省 课 时 2 % , 增 内容 2 % , 好 地 解 决 了 普遍 存 在 的 新 5 新 5 较
课 程 体 系时 , 们 将 化 学 课 程 划 分 为 理 论 化 学 和 反 应 化 学 两 大 部 分 。在 教 学 中 , 论 化 学 以讲 我 理
授 为 主 、 应 化 学 以 自学 为 主 ; 理 论 化 学 后 反 应 化 学 , 反 应 化 学 ( 素 化 学 、 机 化 学 、 反 先 使 元 有 分
化学ppt课件

氧化还原反应
了解氧化还原反应的概念 、电子转移和氧化剂、还 原剂的作用。
物质的状态与变化
物质的三态
学习固态、液态和气态物质的基本特征和相互转化过程。
物理变化与化学变化
掌握物理变化和化学变化的区别与联系,理解化学变化的本质。
能量变化
了解化学反应中的能量变化,如吸热反应和放热反应,以及化学 键能与反应热的关系。
胶体化学基础
胶体的定义、分类及制备方法,胶体 性质及应用。
胶体稳定性与聚沉
胶体稳定性的影响因素,聚沉方法及 原理。
08
课程总结与复习建议
关键知识点回顾与总结
原子结构与元素周期表
化学键与分子结构
掌握原子的电子排布、元素周期表的基本 规律及元素性质的递变规律。
理解离子键、共价键的形成原理,掌握分 子的几何构型和化学键对分子性质的影响 。
机理分析
了解反应机理,如亲电取代、亲核取 代、自由基反应等,掌握反应条件对 反应的影响。
生物体内重要有机物简介
糖类
了解单糖、双糖、多糖的结构与性质,及其在生物体内的 功能,如葡萄糖、淀粉、纤维素等。
脂类
了解脂肪、磷脂、固醇等的结构与性质,及其在生物体内 的功能,如甘油三酯、磷脂双分子层等。
蛋白质
了解氨基酸、蛋白质的结构与性质,及其在生物体内的功 能,如酶、抗体等。同时,掌握蛋白质的合成与降解过程 。
器材使用方法
演示正确使用实验器材的方法,如器材的握持、 操作、清洗和存放等。
器材保养与维护
教授如何保养实验器材,延长使用寿命,如定期 清洗、干燥和防锈等。
危险化学品管理与废弃物处理
危险化学品分类
01
详细介绍易燃、易爆、有毒、有腐蚀性等危险化学品的分类及
大材料专业“材料科学基础”课程的教改认识与实践

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大材料专业“材料科学基础”课程的教改认识与实践
了不涉及哪类材料的相关基础理论知识的汇集 , 如几何结晶学基础 、晶体化学基础 、缺陷化学基 础 、表面与界面理论基础以及固体材料扩散理论 等 。在这方面 ,我们也注意了不能与学生所学过 的基础内容重复 ,特别是物理 、化学和物理化学中 的内容 。
作为材料科学与工程学科重要基础课程之一 的“材料科学基础”正面临着以加强基础 、拓宽专 业知识面和加强实践训 练为主要目 的的课程改 革。
一 、课程的性质及历史沿革 1 . 课程的性质 。 材料科学主要是指从事对材料本质规律的发 现 、分析、认识、设计及控制等方面研究的一门科 学 。其目的在于揭示材料的行为 ,给予材料结构、 性质等的统一描绘或建立模型 ,以及解释结构与 性能之间的基本关系 。其内涵是由组成 - 制备 结构 - 性能 - 与环境相互作用等几大要素组成。 广义地讲 ,材料科学的核心内容是对结构的
认识以及其对性能的影响 。对此需要了解材料在 各种过程中的行为 ,如加热过程、冷却过程 、反应 过程、界面过程 、扩散过程 、相变过程等 。因此可 以说 ,研究过程是理解结构的重要环节 ,结构是决 定性能的核心 ,外界条件控制着结构的形成 。
在材料科学中 ,对材料结构的描述有不同的 角度和层次 ,如组成基元 ( 原子、离子或分子) 、结 合方式 (金属键 、离子键 、共价键 、分子键) 、排列规 律 (晶态 、非晶态 、缺陷) 及运动形式 (扩散、偏析、 迁移、晶格振动 、电子运动、质点热运动) 等方面 。 此外描述材料的结构也可以通过原子结构 、晶体 结构、显微结构等不同层次 。材料的原子结构 ,电 子围绕着原子核的运动会影响原子的键合 ,使材 料表现出金属、无机非金属或高分子的固有属性 。 金属 、无机非金属和某些高分子材料在空间能形 成规则的原子排列或称晶态结构会表现出独特的 物理性质 ,如石墨和金刚石都是由碳原子组成 ,但 原子排列方式不同而导致了强度 、硬度及其它物 理性能上的显著差别 。又如玻璃态的聚乙烯呈透 明状 ,而晶态的聚乙烯是半透明的 。从显微结构 的层次上讲 ,纳米材料许多特异的性能是与其晶 粒细化和界面成分提高密切相关。这些统一起来
材料化学(中国普通高等学校本科专业)

实验课程分为以下3个类型: (1)公共基础实验 主要包括物理实验、化学实验、计算机基本操作实验、电子电工实验等。 (2)专业基础实验 主要包括材料科学基础实验、材料工程基础实验、材料研究与测试方法专业基础训练及综合实验。依据相应 课程大纲,每门课程至少开设4个实验项目,且能支持专业培养目标的达成。 (3)专业实验 主要包括专业技能训练、材料制备与性能综合实验等。要求开设材料的力学、热学、电学等性能相关实验至 少7项,同时完成至少1种材料的制备,包括原料的选择—配方计算—工艺方案设计—制备—相关性能测试及结构 分析等全过程训练。 (1)机械零件设计 进行工程设计基本技能训练。
发展前景
考研方向
就业方向
化学、材料、能源、医药、机械、农业、环境等相关领域继续深造攻读硕士、博士学位 。
毕业生主要在光电信息、新材料、新能源、石油化工、工程塑料、高分子材料、生物医药、轻工、食品、装 备制造、节能环保和分析检测等领域和行业的企业事业单位从事质量检验、产品开发、生产、技术管理等工作; 或在高等院校、科研院所等部门从事新材料研发、管理等工作 。
教室、实验室及设备在数量和功能上能够满足教学需要。教学实验室生均面积不小于2.5平方米,生均教学 科研仪器设备值不低于15000元。
实验设备完备、充足、性能优良,满足各类课程教学实验和毕业设计(论文)的需求。专业课程实验开设率 应不低于90%,综合性、设计性和创新性实验课程占总实验课程的比例不低于60%;每个实验既要有足够的实验台 套数,又要有较高的利用率。基础实验每组学生数不能超过2人;专业实验每组学生数不能超过3人;大仪器实验 每组学生数不能超过8人。
(2)开展教学方法、教学手段和教学内容改革
教学中摒弃传统的讲授式为主的教学模式,积极采用问题启发式教学和翻转课堂教学模式,让学生真正参与 到课堂教学中来,学生不再是被动接受知识,而是主动地学习,并在学习过程中提出问题、解决问题。同时,尝 试多元化的课程考核方式改革,课程考核不再是单一的期末闭卷考试,而是注重平时成绩和创新能力提高,平时 布置一些培养学生创新素养的课程作业,如文献综述、课程论文、学期论文等。
化工新材料教案第一章课件

结构复合材料主要作为承力结构使用的材料,由能承受 载荷的增强体组元(如玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属、 天然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等)与能联结增强体成 为整体材料同时又起传力作用的基体组元(如树脂、金属、 陶瓷、玻璃、碳和水泥等)构成。结构材料通常按基体的不 同分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材 料、碳基复合材料和水泥基复合材料等。
讲授内容
第一讲 化工新材料概论 第二讲 有机硅材料 第三讲 涂料与胶粘剂 第四讲 复合材料概论 第五讲 合成高分子 第六讲 功能材料概论 第七讲 储氢材料和磁性材料 第八讲 功能玻璃材料 第九讲 陶瓷材料 第十讲 智能材料 第十一讲 高分子膜与膜分离技术 第十二讲 纳米材料与纳米技术
课程要求
教材
本科程属专业限选课程
(5)生态环境材料
生态环境材料是在人类认识到生态环境保护的重要战略意 义和世界各国纷纷走可持续发展道路的背景下提出来的,是国 内外材料科学与工程研究发展的必然趋势。一般认为生态环境 材料是具有满意的使用性能同时又被赋予优异的环境协调性的 材料。
这类材料的特点是消耗的资源和能源少,对生态和环境污 染小,再生利用率高,而且从材料制造、使用、废弃直到再生 循环利用的整个寿命过程,都与生态环境相协调。主要包括: 环境相容材料,如纯天然材料(木材、石材等)、仿生物材料 (人工骨、人工器脏等)、绿色包装材料(绿色包装袋、包装 容器)、生态建材(无毒装饰材料等);环境降解材料(生物 降解塑料等);环境工程材料,如环境修复材料、环境净化材 料(分子筛、离子筛材料)、环境替代材料(无磷洗衣粉助剂) 等。
(11)先进陶瓷材料
先进陶瓷材料是指采用精制的高纯、超细的无机化合物 为原料及先进的制备工艺技术制造出的性能优异的产品。根 据工程技术对产品使用性能的要求,制造的产品可以分别具 有压电、铁电、导电、半导体、磁性等或具有高强、高韧、 高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、高热导、绝热或良好生物相 容性等优异性能。
应用型材料化学专业实践教学体系构建的探索与实践

实 习实训 平台 : 根据专业 培养 的 目标 和专 业方 向 。 学生 在实验室 、 教学基地等完成 基本技f J练 、 程实习 、  ̄¥l 课 l 专业实
训、 专业 实习或调查等 , 固学生 的专业 知识 。 巩 培养学 生的专
业技能。
创新 创业平台 : 根据应用型 ( 包含创业 型) 人才培养 的 内 涵, 学生在实验 室 、 教学基地 ( 创新 创业基地 ) 参加 系列创 业 实践活动 , 是对 学生进行创 新思维 、 科研 能力和创 业能力 的 训练 , 提高学生的综合素质
特色 。 目前 , 该专业设无机非金属 、 高分子材料两个方 向 , 这 与我们本地 的工业企业 是相适应 。所 以 , 材料 化学专业实 在
综合实验三个模块构成 ;实 习O tl 台”以校 内实习基地 、 “ .l J平
校外实习基地为模块构成 :创新创业平 台” “ 则创新创 业基地 和大赛 培训 中心组成 。
2 基本 框 架
我校材料化 学专业实践教 学体 系是 采用 “ 三平 台 ” 的模
式, 即建立 “ 实验教学平台 、 习实训平 台、 实 创新创业平 台” 三 个实践平 台。
※基 金 项 目 : 文 系怀 化 学 院教 改 立 项 课 题 ( 0 9 2) 本 20 1 。
作者简介: 胡扬剑 (9 2 ) 男 , 16一 , 湖南溆浦人 , 博士 , 副教授 , 研究方向为高分子化 学。
实验 , 注重 基本实验技能训 练 , 培养学生对科 学现象 的观察
定 出各实践教学质量标准和成绩考核办法 . 完善管理 与质量
评价 制度 , 有力地促进 了实践教学 质量的提高 ; 在实践教 学 过程 中 , 严把实践教学各个环节的落 实和运行 , 做到有计划 、
理科化学专业“材料化学”课程的建设与改革

第 2 5卷
第 5 期
理
工பைடு நூலகம்
高
教
研
究
VO1 2 N O .5 .5
20 年 1 月 06 0
J u n lo e h o o y Co l g u a i n o r a f T c n l g l e Ed c to e
在 重视 与 其 它学 科 厚 基 础 、 素 质 、 能力 、 创 新 ” 人 才 培 养 要 求 , 高 强 重 的 在保 证 教 学 能 力 。 具体 内 容 上 注 意 紧跟 现代 化步 伐 , 介 使 学 质 量 和 教学 要 求 的基 础 上 , 应 新 的课 时 计 划 , 化 学 专 业 的交 叉 与 渗 透 。 绍 一 些 当 今 人们 所 关 心 的 问题 , 材 料 化学 适 对
体 系 构 成 一个 完 整 的理 论 框 架 。 们 用 一 个 全 新 的讲 述 角 度 , 识 与 培养 能力 的关 系 , 养 学 生 的 独 立 性 和 自主 性 , 我 培 引导 学 生 注 意 到 理 论 与 材料 的 内 在关 联 , 种 类 众 多 、 将 内容 丰 富 的材 料 置疑 、 查 、 究 , 实 践 中 学 习 , 学 习成 为在 教师 指 导 下 主 调 探 在 使
贴 的本 科 生 “ 构 化 学 ” 结 晶 化 学 基 础 ” 程 进 行 了 改革 。在 课 程 更 贴 近 生 产 实 际 , 近 生 活 。 结 和“ 课
新 的课 程 体 系 中 , 量 子 化 学 基 础 、 子 结 构 、 子 结 构 等 化 将 原 分
学 键 理 论 部 分 的 内 容 在 “ 构 化 学 ” 程 中 进 行 ; 结 晶 化 学 结 课 将 内 容 作 为 理 论 基 础 , 合 了 有 关 材 料 的 制 备 、 成 、 构 和 性 综 组 结 能等知识 , 开设 面 向化 学 专 业 一 级 学 科 本 科 生 的 “ 料 化 学 ” 材
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第 3-4 学期
验操作技能,了解各种实验方法在科研实践中的有关应用,提高观 察、 分析和解决问题的能力, 培养学生严谨的工作作风和实事求是、 严格认真的科学态度和良好的工作习惯。先修课程: 《无机化学》 、
化药学院
《有机化学》 。 使学生能系统地掌握热力学、动力学、电化学及胶体与界面化学相 物理化学Ⅰ、Ⅱ 96 第 4-5 学期 关的基本知识和基本原理,加深对自然现象本质的认识,学会物理 化学的科学思维方法,为《材料化学》 、 《材料科学基础》 、 《材料工 艺学》专业课程的学习奠定基础。 加深学生对《物理化学》课程中的基本理论和概念的理解,使学生 掌握物理化学实验的基本实验方法和实验技术, 学会常用仪器的操 化学实验Ⅲ(1,2) 104(104) 第 5-6 学期 作;培养学生的动手能力,锻炼学生分析问题、解决问题的能力, 培养学生实事求是的科学态度、 良好的科学习惯以及科学的思维方 法。先修课程: 《无机化学》 、 《分析化学》 、 《物理化学》 。 使学生基本掌握常用仪器分析方法的基本原理、 仪器的主要结构与 性能、定性和定量分析方法,并能结合实际问题选择合适的仪器分 仪器分析Ⅰ 40 第 4 学期 析方法,提高学生的基本操作技能和正确处理实验结果的能力,并 初步具有分析问题和解决问题的能力。 该课程是分析化学后续专业 基础课之一,在《现代材料测试分析技术》之前开设。 通过实验,要求学生对常用仪器分析方法方较深入的了解,提高学 仪器分析Ⅰ实验 40(40) 第 4 学期 生的基本操作技能和正确处理实验结果的能力, 并初步具有分析问 题和解决问题的能力。先修课程: 《分析化学》 。 通过实验巩固和加强基础实验中学过的操作技能, 并运用这些技能 进行应用性实验;通过开设应用性实验,使学生熟悉材料化学实验 材料化学基础综合实验 40(40) 第 5 学期 的一些基本技术,了解和掌握若干材料合成及性能表征的基本手 段, 为今后工作和进一步学习奠定良好基础。 在 《化学实验Ⅰ》 、 《化 专业课程 材料化学 32 第 5 学期 学实验Ⅱ》 、 《化学实验Ⅲ》等基础实验课程之后开设。 使学生从材料化学的角度,认识和理解材料科学与工程中的问题, 培养学生理论分析和解决实际问题的能力,为材料的研究与开发、 选择和使用打下坚实的基础,在《材料科学基础》之前开设。 材料化学实验 40(40) 第 6 学期 使学生加深理解课堂理论教学内容, 更重要的是对学生进行实验方 法、实验技能的训练;培养学生灵活运用基本原理,并在理论指导 材料化学 化药学院 化药学院 综合实验 化药学院 化药学院 仪器分析 化药学院 化药学院 物理化学 化药学院
理信学院
高等数学Ⅳ
72
第 1 学期
决实际问题的能力(数学素养) 。该课程先于专业基础课开设,为 《无机化学》 、 《分析化学》 、 《物理化学》 、 《化工原理》等后续化学 及化工相关课程奠定数学基础。 数学 理信学院
线性代数
32
第 2 学期
培养学生的抽象思维能力, 使学生掌握线性代数的基本知识和计算 方法,增强运用数学解决实际问题的意识和能力。 传授自然界物质的结构、性质、相互作用及其运动的基本规律,为
材料化学专业课程体系框架图
课程 类别 课程名称 大学英语Ⅰ-Ⅳ 马克思主义基本原理 学时数 192 48 开课学期 第 1-4 学期 第 1 学期 设课目的(阐述该课程在培养学生品德、知识、能力、体育或美育 的作用。在课程体系中与前后课程的关系) 培养学生英语听、说、读、写、译的综合应用能力。 掌握马克思主义的基本立场、观点和方法,树立正确的世界观、人 生观、价值观。 帮 助 学 生 了 解 国 史 、国 情 ,树立在中国共产党领导下走中国 特色社会主义道路的坚定信念。先修《马克思主义基本原理》 。 让学生理解毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系是马克思主 毛泽东思想和中国特色社 会主义理论体系概论 48 第 3 学期 义的基本原理与中国实际相结合的两次伟大的理论成果, 是中国共 产党集体智慧的结晶。增强中国特色社会主义的道路自信、理论自 信和制度自信。先修课程: 《中国近现代史纲要》 。 思想道德修养与法律基础 通识 课程 形势与政策 16 第 6 学期 32 第 1 学期 掌握思想道德素质和法律基础知识,使其成为道高德重、懂法守法 的社会主义建设事业的合格人才。 帮助学生开阔视野,及时了解和正确对待国内外重大时事,树立坚 定的政治立场,具有较强的分析能力和适应能力。 培养学生高尚的思想品德和健康的道德情操; 培养学生汉语言文学 方面的阅读、欣赏、理解和表达能力。 培养学生的军事素养、国防观念和爱国情操,提高其人文素养 培养大学生树立正确的择业观,掌握求职的方法与技巧,增强择业 意识,提高主动适应社会需要的能力。 使学生掌握创业知识,培养学生的创业能力和创业精神。 培养自我认知能力、人际沟通能力、自我调节能力,切实提高心理 素质,促进学生全面发展。 掌握体育与健康知识及运动技能,增强体能;培养学生运动兴趣和 爱好,形成坚持锻炼的习惯。 心理学 就业创业 招生就业处 学工部 大学语文 军事理论 人文学院 思想政治理论 人文学院 所属 课程群 大学英语 开课学院 外语学院 人文学院
大学物理Ⅲ /大学物理Ⅲ实 验
64(16)
第 2 学期
《无机化学》 、 《分析化学》 、 《物理化学》 、 《仪器分析》 、 《化工原理》 等相关课程的学习奠定必要的物理基础。 使学生较系统、全面地掌握无机化学的基本概念、基础理论、基本
物理学
理信学院
学科(专 业) 基础课 程
无机化学Ⅰ、Ⅱ
96
第 1-2 学期
知识、重要化合物的性质,并获得化学实验的基本技能。该课程为 第一门化学必修基础课,为后续课程《分析化学》 、 《物理化学》 、 奠定基础。 使学生掌握无机及分析化学的基本实验技能, 从实践上加深对重要 无机化学
化药学院
化学实验Ⅰ(1,2)
96(96)
第 1-2 学期
化合物性质的了解,进一步结合理论加深对“量”概念的理解,培养 学生的综合素质和应用意识。 先修课程: 《无机化学》 、 《分析化学》 。 使学生建立起准确的“量”的概念,掌握与此相关的基本理论、原理 及实验技术,为后继《仪器分析》课程及科研打好基础。 使学生系统地、扎实地掌握有机化学的基本原理和基本规律,继续
48(24)
第 1 学期
使学生掌握计算机基础知识和 Windows、 Word、 Excel、 PowerPoint、 FrontPage、Internet 软件的应用能力。 传授学生数学方面的基本概念、基本理论和基本运算技能,培养学 生具有比较熟练的运算能力和综合运用所学知识去分析问题和解
计算机科学
化药学院
分析化学Ⅰ
பைடு நூலகம்
48
第 2 学期
分析化学
化药学院
有机化学Ⅰ、Ⅱ
96
第 3-4 学期
深造以及将来解决有机化学中的问题、奠定必要而坚实的基础。为 后续《农用高分子材料化学》课程学习打好基础。 加深学生对有机化学理论知识的理解, 使学生熟练掌握有机化学实 有机化学
化药学院
化学实验Ⅱ(1,2)
96(96)
中国近现代史纲要
32
第 2 学期
人文学院
宣传部
大学语文 军事理论教育 大学生就业指导 创业基础 大学生心理健康教育
32 16 16 16 24
第 3 学期 第 1 学期 第 2,6 学期 第 3 学期 第 2 学期
人文学院 学工部 招生就业处
体育
64
第 1,2 学期
体育
体育教学部
计算机基础 /计算机基础实 验