材料化学制备科学与技术课程教学探索

董忠平 肖淑艳 宋金玲 胡锋 蔡颖

【摘要】基于新工科教育大背景下，以材料化學制备科学与技术课程为研究对象进行教学改革，通过优化教学内容和合理安排教学环节有效提高教学效果，为材料化学其它课程的深化改革提供借鉴与参考。

【关键词】材料化学制备科学与技术 教学探索 教学效果

【课题】本文为内蒙古科技大学教改项目《基于“工程应用型创新人才培养目标”的材料化学专业实验教学体系的建设与研究》（编号：JY2016021）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）33-0241-01

材料化学是从材料学角度出发，把材料学，材料物理和化学各学科相关理论化学内容集中起来，加以分析，综合和提高，形成的一门关于材料设计、组成、结构、制备、表征和应用的独立学科。通过本课程的学习，学生能够应用化学等自然科学基础知识解决材料在化学制备过程中涉及的化学问题，并根据产品需求，设计或优化材料化学组成、结构与制备加工工艺，确定合理可行的解决方案。材料化学属于材料学，材料学是研究材料成分，组织结构，制备工艺与材料性能和应用之间相互关系的科学，材料化学的化学特性和作用主要体现在材料的化学制备技术和原理的应用。

一、材料化学制备科学与技术教学内容

材料化学制备科学与技术课程重点讲授常用化学制备方法。材料化学制备科学与技术涉及两个方面的内容：一是科学主要讲授材料制备涉及的基础知识，基本原理；二是技术主要讲授具体材料制备方法。课程内容包括材料化学制备基础和原理；材料化学制备技术。

第一部分为材料制备涉及的化学基础知识和基本原理，具体讲授内容包括晶体材料、非晶体材料的生长机理和形成规律，艾林罕姆图的意义和应用等。学生掌握这部分知识可为后续所学具体材料制备技术提供最基本的理论基础，具体到某种合成方法需要的相关理论知识可在相应内容部分补充讲解。

第二部分为材料制备采用的具体制备技术，重点讲授化学制备方法。材料制备技术具体包括四类，即固相合成技术，液相合成技术，气相合成技术，特殊合成技术。

固相合成技术中高温固相合成是最为常用的合成方法。高温固相合成重点讲授高温固相合成基本原理，高温的获得和测量、高温固相合成和高温烧结技术。除了高温固相合成之外，高压合成也是常用的材料合成方法，高压合成重点讲授高压合成机制，高压的获得，以及高压合成的应用。

液相合成技术包括熔融法生长晶体，讲授提拉法的原理，特点和操作要点；溶液法生长晶体，讲授溶液法的特点和溶液过饱和度的控制，讲授水热合成反应的原理，实验过程和解水热合成技术的具体应用；溶液法制备纳米粉体材料，讲授溶胶凝胶法、沉淀法、水解法和微乳法的原理和实验过程；液体急冷法，讲授液体急冷法的原理，实验操作要点和应用。

气相合成技术包括物理气相沉积，讲授物理气相沉积原理和实验过程，物理气相沉积在合成薄膜材料中的应用；化学气相沉积，讲授化学气相沉积实验过程和原理，化学气相沉积在合成无机材料中的应用。

特殊合成技术包括电解合成，讲授电化学基本概念、特殊价态元素化合物电解合成和熔盐电解；低温合成和分离，讲授低温的获得、测量和控制、低温分离；无机光化学合成和微波合成，讲授无机光化学合成基本概念、实验方法，光化学合成法的应用，讲授微波燃烧合成和微波水热合成的应用。

二、材料化学制备科学与技术课程教学安排

材料化学制备科学与技术是材料化学的专业基础课程之一，作为主讲教师在讲授材料制备所涉及的化学和材料学基础知识和基本原理要结合实践与实验；在讲授各类材料制备方法实验过程、特点、应用范围和局限性要联系基础知识和基本原理，做到理论课指导实验和实验验证理论，体现材料化学制备科学与技术这门课程科学性和技术性特点。学生在学习材料化学制备科学与技术这门课程之后，初步具备典型材料制备方法的选择，能够用课堂所学知识指导实验设计，解释和解决制备实验过程中出现的问题。

材料化学制备科学与技术课程要在学生学完基础化学和材料学课程之后开课，材料化学制备科学与技术课程的学习需要化学和材料学课程提供理论基础。材料化学制备科学与技术课程开课的同时需要同时进行相关实验教学，理论课程与实验课程同时开设，既可以使学生课堂理论学习不枯燥乏味，加深对理论知识的理解，又能使学生在实验过程中结合理论知识指导实验。另外，可通过学生进行文献调研和做文献报告，调动学习积极性，既让学生掌握了知识，又可提高其能力，培养出真正对国家和社会有用的人才。

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，2009.

[2]肖淑艳，董忠平，蔡颖，宋金玲.浅谈材料合成与制备技术本科课程教学[J].价值工程，2013（34）：237-238.

[3]朱继平，闫勇.无机材料的合成与制备[M].合肥工业大学出版社，2009.

作者简介：

董忠平（1979-），男，内蒙古科技大学材料与冶金学院副教授。