无机材料合成与制备课程教学改革与讨论

陈龙

摘要：《无机材料合成与制备》课程作为材料科学与工程专业的一门专业基础课，具有内容更新快、涉及面广和实践性强等特点。本文在总结过去教学经验的基础上，通过研究当前一些较为新颖的教学形式和教学效果，尝试从教学内容、教学模式和教学方法等方面对无机材料合成与制备课程进行改革和探索。在课程教学改革的过程中，它旨在增加课程的互动性、趣味性以及知识性，以调动学生自主学习的积极性，提高学生的科研兴趣和专业素质。

关键词：无机材料合成与制备；教学内容；教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）11-0080-02

《无机材料合成与制备》是为材料科学与工程专业本科生开设的专业基础必修课，课程内容涵盖无机合成的基本问题及最新研究动态，以及近年来发展迅速、应用前景广阔的几类无机材料，如无机薄膜材料、先进陶瓷材料、非晶材料等合成化学基础和应用等诸多方面。因为《无机材料合成与制备》涉及很多无机材料的合成方法，课程内容非常繁多，且比较琐碎，章与章之间没有明显的联系，关联性不是特别强。有些合成机理比较抽象，比如微波合成、等离子体合成等，学生学习和掌握起来就会存在一定的难度，学习兴趣不是很高，课堂教学效果比较差。因此，笔者结合课程特点，通过和课题组其他教師的课前课后交流，根据亲自讲授和聆听其他教师讲授《无机材料合成与制备》课程的教学经验和体会，就如何充分调动学生的学习积极性、主动性和参与性，创造以教师为课堂主导、学生为主体的课堂氛围，培养和锻炼学生的学习能力、知识组织能力、科学思维能力和科研创新能力等。本文尝试对《无机材料合成与制备》课程进行总结，并从以下几个方面提出几点建议。

一、教学内容

1.课程现状。课程内容是整个课程的教学核心和关键，是影响学生学习和掌握课程的关键因素。我校选择的教材是徐如人院士编著的、高等教育出版社出版的《无机合成与制备化学》（第二版），课程总学时为48学时。这就需要结合最新的材料前沿进展以及学校和学生的实际情况，对课程内容进行选择和更新。所选教材《无机合成与制备化学》为上、下两册，共24章内容：上册介绍了很多无机材料的合成方法，如高温合成、高压合成、水热合成等；下册着重介绍了七种重要的无机材料，如多孔材料、纳米材料、陶瓷材料等。由于课时有限，根据最新材料前沿进展，加上整个课题组教师的研究方向，着重以上册特种条件下无机合成反应为主，并在无机合成的基础上，着重介绍了多孔、陶瓷、纳米、非晶四种材料。

另外，笔者建议，在所用主教材为核心的基础上，再指定2—3本参考教材，供感兴趣的学生私下翻阅。而且，通过多本教材的阅读和了解，能够更好地精心组织和选择教学内容。

2.课程讲授。该课程重点以无机合成反应为主，主要介绍各个无机材料的合成与制备方法，如气相沉积、光化学合成等。这些内容是该门课程的核心内容，也是这门课程的重点和难点，彼此之间缺乏联系和规律，使得该课程的知识点繁杂而零散。因此，教师在授课时，应以无机材料合成的科学性和理论性为开端，对无机材料合成过程中的具体实验技术、合成方法、生产设备、反应原理、影响因素、应用前景等方面进行详细介绍，根据不同合成方法完善和充实相关内容，用先理论再实践这一条主线，对每一章的合成方法采取相应的讲授方法，容易使学生形成系统、完整的知识脉络。而且，根据不同无机材料和不同的合成制备方法，笔者认为在授课时应将具体材料与合成制备方法结合起来，要求教师做到教材的融会贯通。比如在介绍陶瓷材料的时候，关于它的合成与制备，就可以引导学生联想到之前学过的有哪些合成制备方法可以制备陶瓷材料，如高温合成、水热合成、气相沉积等。在讲授具体某一种合成方法时，也可用后面要介绍的无机材料作为具体事例讲解，这样更加具体且易懂。讲授时，将内容相近和有关联的知识点整合，做到主次分明、详略得当。

另外，在介绍无机合成制备方法应用前景这部分的内容时，最好以最近几年的科研动态和目前学院课题组相关教师的科研课题研究为具体事例，简单直观，便于学生理解。比如介绍微波合成时，可以介绍多孔炭材料的微波水热法制备，该工作发表在Nature、Science等主流期刊上。或者在介绍水热法和溶剂热法合成制备无机材料时，可以引入某教师指导的学生团队参加“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛得奖的一些事例加以阐述和讲解。这样更加便于学生理解和直观感受，也让他们了解到一些最新材料前沿进展。对于应用性比较强的合成制备方法，可以通过一些视频进行介绍和引入。如讲授化学气相沉积时，可以放一些关于薄膜制造公司制造单晶硅、砷化镓等薄膜材料的视频和宣传片，让学生直观感受和了解具体无机合成制备方法的应用及相关产业。只是在对课堂基础内容和前沿内容的时间分配上给予注意，以基础知识为主，前沿信息为辅，实现前沿信息对基础知识的补充和拓展，才便于学生形成完整的知识系统脉络，扩大学生的专业视野。

二、教学模式

由于《无机材料合成与制备》这门课是一门实践性非常强的课程，一味地照本宣科念书本，很容易让学生反感。因此，尝试多维度、多角度的开放式教学，建立一种师生之间、学生之间以及学生自身的多向反馈结构至关重要。

1.教学工具。首先，在教学工具上，将传统的板书与多媒体教学、翻转课堂、微课、慕课等时下流行的教学模式相结合，以提高学生的学习兴趣和积极性。多媒体课件最好做到生动、简单、全面，这样容易吸引学生的关注度。另外，就是在多媒体课件中可以穿插一些和课程有关的动画视频。如在高温合成反应中，关于反应机理这部分，就可以用PPT做成动画形式，将氧化镁和氧化铝高温下如何生成镁铝尖晶石进行分解和演示。对于一些复杂问题和理论性较强的知识点，可以通过多媒体方式尽可能生动简单地表达出来，使学生便于理解和掌握。近年来，随着技术的发展，教育模式不再是过去传统单一的教学模式，而是逐渐发展衍生出一系列新颖的教学模式，如翻转课堂、微课、慕课。这就使得课堂上可以使用一些先进的互联网技术如雨课堂进行现场学生签到点名、课堂作业布置、课后同学交流讨论等比较前沿的教育模式，让学生耳目一新，激发他们的学习兴趣，提高学习的积极性和主动性。

2.教学实践。《无机材料合成与制备》课程是一门实践性非常强的课程，除了加强传统的课上讲授外，最好是将其与相关实验课程或课题组教师的科研课题相结合，培养学生的实验动手能力，让学生将所学的理论知识和实验相结合，便于更加全面地了解和掌握具体无机材料的合成方法和合成原理。另外，我们开设了无机材料专业实验课，里面涉及一些《无机材料合成与制备》课程所讲授的一些无机材料合成制备方法，如水热法合成氧化锌纳米材料、溶胶凝胶法合成氧化钛纳米材料等。学生3—5人一组，通过《无机材料合成与制备》课程学习，设计实验方案，在方案正确的前提下，再进行具体的反应合成和制备，最后表征，完成实验报告。通过让学生设计实验方案，选择所需实验药品、反应条件和实验设备，使他们真正掌握无机材料合成制备方法的反应原理和操作。这样学生会对相关知识点的理解思考更为具体、牢靠和深入。除了相关的实验课程，教师也可以主动让学生参加一些研究课题，如大学生创新创业训练计划、大学生技术研发计划、挑战杯等。通过这些研究课题，更加培养学生严谨的科学思维和创新能力。

通过对教学内容的选择和优化，对教学模式的几点改革建议和探索，《无机材料合成与制备》课程更加注重培养学生的学习能力、知识组织能力、科学思维能力和科研创新能力，扩大学生视野，使他们能全面、深入地掌握无机材料合成制备的基础理论知识和实验设计操作技巧。在今后的教学工作中，我们会不断探索和实践，敢于创新，总结经验教训，使《无机材料合成与制备》课程的教学内容和教学模式得以更快的提高和加强，更好地培养理论和实践并重的教育科研人才。

参考文献：

[1]徐如人，庞文琴，霍启升.无机合成与制备化学[M].高等教育出版社，2008：1-8.

[2]叶俊伟，张守臣，宁桂玲.高等无机合成技术及应用课程教学改革与实践[J].化工高等教育，2016，（2），32-36.

[3]安冬敏，周青军，仝晓强.《无机材料合成》课程教学改革的探讨[J].教育教学论坛，2016，（19）：78-80.