无机合成实验课程教学改革实践中的探索与思考＊

张玉鹏 王 娇 宝冬梅 肖 寒 王军刚 侯学清

（贵州民族大学化学工程学院，贵州 贵阳 550025）

贵州省作为少数民族地区，早期社会经济、教育等各方面发展相对缓慢，特别是高等教育与发达地区相比存在较大差距。近年来，贵州省在政府领导下经济发展走上快车道。同时，采取了一系列改革措施促进教育全面发展，比如大量引进高层次人才，提升科研能力，完善教学质量，以提高等教育质量，培养具有社会责任感、具有创新能力、实践能力的应用型、复合型人才。然而，作为民族高校，大部分学生都是少数民族，学生基础薄弱，落后的教学理念、陈旧的教学方法已难以持续激发学生学习探究的热情，造成一些学生学习兴趣不高、知识面狭窄、综合能力不强[1]。因此，深化教学改革势在必行，教育教学改革中实验课程改革显得尤其重要，停止一些过时陈旧的实验，开设与实际生活密切相关的新实验，以及结合学术前沿研究的实验，目的是培养学生理论联系实践能力，提高动手实践能力及创新思维能力。

无机合成化学是无机化学的一个分支，它是研究无机物和无机材料制备与合成的原理、方法和技术的一门学科。课程内容涵盖经典的无机合成反应的实验原理与技术设备以及近年来发展迅速、应用前景广阔的无机材料的合成化学基础和应用等诸多方面[2]。而无机合成化学实验与无机合成理论课相统一的课程，是对理论课知识的具体实践与升华。因此，通过本课程的学习，学生不仅掌握了加深了理论知识的理解，而且学会使用一些新的合成手段，材料表征方法，更重要的是激励学生产生浓厚的学习兴趣，特别是前沿学术研究。

一、无机合成化学实验课程设置情况

1.课程设置情况

自2015年贵州民族大学化学工程学院开设无机合成化学实验课程以来，已经列入了本科生培养方案，课程设置在本科第六学期或第四学期进行，课时24学时。在无机化学、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验、有机合成实验课等课程学习结束之后进行。目前，还没有专门的无机合成化学实验教材可供使用。因此，授课时采用教师集体整理的讲义。

2.教学内容与课时按排

无机合成化学实验在教学内容设置上，重点夯实基础理论知识，突出理论与实验相结合的思路，提高学生动手能力、培养学生综合素质为目标。因此，在教学内容上设置上要面广、质量高。一方面，选取无机合成经典的制备方法进行教学实践，比如“非水溶剂的合成—四碘化锡的制备”“微波辐射合成磷酸锌”等。另一方面，选取学术前沿研究热点，提高学生学习热情，培养学习兴趣，开阔学生思路，为后期完成毕业论文，或继续深造读研究生种下科研兴趣的种子。例如“金纳米粒子的制备与表征”等。教学内容设置上尽可能利用学校现有的仪器设备进行。比如微波反应器，紫外—可见光谱等仪器。

另外，学生需要了解无机合成化学领域研究发展的最新动向，因此，要求授课教师收集储备国内外相关研究成果，在讲授相应实验时及时补充、扩展知识面。也可提前让学生课后查阅相关文献。

表1 无机合成化学实验教学内容与课时

二、无机合成化学实验课程遇到的问题

针对应用化学、化学工程与工艺专业本科生开设无机合成化常实验，通过几年的教学实践，发现无机合成化学实验课程的教学还面临一些困难。主要有以下几个方面。

1.缺乏权威教材

无机合成化学理论课程目前选用的是武汉大学出版社张克立等编著的《无机合成化学》教材，第二版，内容较第一版进行了补充和修订。然而，无机合成化学实验没有权威教材可供选择。因此，教师需要自己整理总结实验，开展预实验最后形成讲义发给学生。但是讲义具有局限性，不能广泛传播使用，而且缺乏系统性和权威性。期望通过多年教学实践，逐步总结积累编写出一本兼顾通用性、系统性、权威性的实验教材。

2.学生理论基础薄弱，动手能力差

无机合成化学实验是一门综合性很强的课程。需要学生具备多门核心课程知识，而理论课程课时数少，学生实践机会少，导致理论基础薄弱，动手能力差。目前，开设无机合成化学理论课本身仅32学时，然而无机合成化学及实验涉及的内容很广。从合成方法而讲，涉及光、电、高温、低温、微波、高压、低压、气相、液相、固相等，从合成对象方面，包括陶瓷材料、纳米材料、单晶、络合物等，课时少，知识点多，难度大，会导致学生产生厌学、畏学情绪。因此，实验课上一些学生不愿思考、动手实践，只是观看小组同学进行实验。另外，具体实验过程中可能用到一些国家管控的易制毒溶剂，味道较大，个别学生有抵触情绪，不愿意动手实验。比如经典实验“非水溶剂合成四碘化锡”用到醋酸酐，开展过程中，如实验室通风条件不好的情况下，味道较大，学生会产生不良情绪。

3.学校仪器平台有限，授课教师团队较小

目前，学校已有的仪器平台，不能满足相对复杂的教学实验。目前，开展的实验大部分只能做到材料的制备，而不能进行表征。因此，可以开展的实验内容受到极大限制。另外，目前只有两位老师参与实验课的教学实践，还没有形成较完善的教学团队。教学方法单一，主要是教师讲授，学生被动听课也导致学生的学习热情不高。

三、无机合成化学实验课程改革实践与思考

1.教学效果较好实验案例

无机合成化学实验教学内容受多方面因素影响，可选择的空间并不大。如何兼顾理论与实践，经典与创新对教师提出了较高要求。根据这几年的教学实践，“金纳米粒子的制备”实验是较为成功的一个例子。金纳米粒子是直径为1～100nm的胶体，具有表面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应[4]，其高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性，其优良的稳定性、独特的光学及电学性质使其在生物医学、传感器、催化等领域有广泛的应用[5]。另外，金纳米颗粒独特的性质与其尺寸及形貌密切相关，随着尺寸和形态的变化，其光学性质表现出了良好的可调控性。因此，金纳米粒子的制备一度成为人们研究的热点。

在该实验中，采用了经典的柠檬酸钠还原法合成金纳米粒子。该实验具有前沿性，容易操作，而且实验现象明显，容易观察。比如制备得到的金纳米粒子粒径大约在20nm，呈现出酒红色，用激光笔照射会出现一条光的通路，学生可以观察到丁达尔效应。更重要的是可利用现有紫外—可见分光光度计，对其特征吸收峰进行表征，制备的金纳米粒子在520nm左右出现特征吸收峰，如图1所示。学生既能观察到实验现象，又可以得到表征数据，学会了仪器的使用，自然会产生成就感，对课程产生兴趣。另外，从学生实验报告的上总结分析，呈现出学生对新知识的渴望及兴趣。

图1 金纳米粒子紫外—可见吸收光谱

2.后期实践中的探索思路

基于成功的实验例子，提出后期实践方案，以提高教学效果和质量。第一，现有实验室条件下，无法做到学生合成材料的表征。因此，在实验室增加多媒体设备，现场向学生展示材料的表征仪器及具体表征原理和方法，比如透射电镜等。第二，向校学院建议增加教学实验室建设经费，增添必要的教学科研两用的表征仪器，不断完善硬件条件，开展更加丰富的实验内容。这不仅可以提高本身课程的教学质量，更重要的是为后续学生做毕业论文及继续深造读研究生打下坚实的基础。第三，扩大教学团队，让更多不同知识背景的年轻教师加入这个课程教学中，集思广益，开兼顾课程本身与学术前沿创新实验。因此，授课过程中让学生不仅可以获得本课程的知识，更重要的是开阔视野，激励科研创新精神。第四，通过多年实践总结经验，教学团队可编写较为系统、权威的无机合成实验教材，供国内高校中开设本课程的学校使用。

结语

总之，针对无机合成实验课程，化学化工相关专业本科学生不仅要掌握相关理论知识，更重要的是学习新知识、新方法、新思想。特别是将学术研究热点融合到教学实验当中，让教学内容紧跟时代前沿，不断完善教学手段与评价体系，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的学术兴趣，有意引导学生创新思维的形成，提高学生的综合素质和创新能力。