教学改革 [《无机材料合成》课程教学改革的探讨]

《无机材料合成》课程教学改革的探讨

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：
1674-9324（2016）19-0078-03 《无机材料合成》作为大学本科材料化学专业的一门主 干课程[1]，在整个专业教学中非常重要，能够起到承上启 下的作用。其主要讲授经典合成方法、软化学合成方法和特 殊合成方法及薄膜材料、陶瓷与耐火材料、晶体和非晶材料、 功能信息和新能源材料等典型无机材料的制备，课程内容非 常多而散，涉及化学、材料学和物理学等多门学科的知识。

其基本任务是学生通过系统的学习无机材料的一系列制备 方法、原理、特点及生产设备，掌握相关的基本理论和实践 方法，为以后的实际应用和科研深造提供必要的知识储备[2]。通过对以往几届教过学生的调查和交流，学生普遍认 为这门课程内容非常繁多、知识琐碎、概念抽象、内容关联 性不强，难以理解掌握，因此学习兴趣不高，导致课堂教学 效果差。

笔者根据近几年讲授《无机材料合成》课程的教学经验 和体会，再结合这门学科的特点，本文就如何充分调动学生 的学习积极性、主动性和参与性，创造以教师为课堂引导、 以学生为主体的课堂氛围，提高课堂教学效率，以及如何培 养他们的知识组织能力、科学思维能力和创新精神，尝试对 《无机材料合成》课程进行总结，就以下几个方面提出一些 建议。

一、基础知识整合设计，提高教学效率 《无机材料合成》是一门综合性很强的课程，涵盖的内 容非常多。就其合成方法而言，涉及沉淀法、高温、低温、 高压、水热溶剂热、模板法、溶胶—凝胶法、气相沉积法、 光、电、微波、自蔓延、超声、外延生长、溅射法、真空蒸 镀等众多领域的技术，而且很多都是学生前所未闻的；
就其 合成对象而言，包括纳米材料、分子筛、单晶和多晶材料、 非晶材料、陶瓷材料、非整比化合物、络合物、功能信息材 料和新能源材料等多种类型无机材料的合成。不同的无机材料，合成的机理、方法、特点及其生产设备都不同，彼此之 间缺乏联系和规律，使得课程的知识点多而零散，课程知识 量非常大，难度也相应增加，如果单纯按照教材按部就班地 讲解，很难想象学生究竟能记住多少合成方法、合成原理及 适用条件，也容易导致学生产生畏惧和厌学情绪[3]。因此 授课过程中，对教材上的基础知识部分要求教师做到融会贯 通，把内容相近或有关联的知识进行整合，讲授时做到主次 分明、详略得当、求同存异、对比讲解。例如在高压合成部 分，按照内部高压的产生及作用机理，高压的产生过程往往 伴随着高温的产生，而水热和溶剂热正是利用水和其他溶剂 在高温高压下的特殊状态进行材料的合成方法，因此我们把 这两部分内容联系起来讲解，通过对高压的产生和作用机理 的了解，不难理解为什么采用水热溶剂热法可以制备一些特 殊形貌或特殊性能的材料。再如，讲到气相沉积法时，了解 完气相沉积定义、分类及其合成机理后，对这种制备方法有 了基本的认识，而气相沉积技术是制备薄膜材料最常用的方 法，因此在气相沉积基础知识讲解之后，后续内容可以讲授 其在制备薄膜材料中的具体应用，了解采用这种方法制备的 薄膜材料的物理和化学特性等。这样的知识整合可以将教材 中几个不同的章节联系起来，使原本彼此孤立的概念、理论 或知识点形成了完整的知识链，便于学生把握整体内容，有 助于他们用较少的时间和精力学习更多的知识，能够有效提 高教学效率和学生的学习效率。此外，对于一些生涩的抽象概念，我们要善于发现并总结其与社会生活中具体事物之间 的关联性，尽量做到抽象问题具体化、生活化。如在介绍溶 胶—凝胶的概念时，课本上给出的概念十分抽象，专业词语 非常难懂，如果我们在介绍其定义前，先列举一些生活中的 实例，如果冻为典型的凝胶结构，云彩和雾霾为典型的气溶 胶，介绍这些物质或现象的形成过程，学生就不难理解课本 上给出的定义了。

二、课程内容以经典为基础，前沿为补充 三、内容上的理论和实践相结合 无机材料合成与制备是一门实践性非常强的专业基础 课，除了课堂上的理论教学外，还必须注重实践教学，将理 论课程与实验实践紧密结合。当教师在课堂上讲授一种新的 合成方法时，学生只能从书面上理解这种合成方法的原理和 它的特点及优势，专业术语比较枯燥乏味，有的还晦涩难懂， 学生真正消化吸收课堂内容比较困难。而实践是检验真理的 唯一标准，如果老师适时引入相关的实验部分，提出我们的 实验制备目标，开启启发式教育，让学生以课堂理论为依托， 通过设计实验方案，使学生真正参与到合成方法的实际应用 上来，一方面提高了学生的学习热情，加深其对课堂理论的 理解；
另一方面，学生有了前两年的基础实验训练，再结合现有材料合成方法的理论基础，学生对于一种材料的合成制 备过程就有了几种实施方案的提出，通过实际的实验操作， 对各种方案的优劣有了更深入的理解，做到了真正的学以致 用，也为后续毕业设计的顺利开展奠定了基础，此外学生的 动手能力也得到了提高，调动了学生的学习积极性。然而由 于本校本科实验器材和实验课时有限，课本上所讲解的合成 方法多数并不能在实验课上得到实践，因此要求授课老师广 开思路，通过鼓励学生积极申报校开放性实验项目，为学生 创造更多的实验机会，同时鼓励学生通过对校级科技立项、 国家大学生创新创业等项目的申报，获取学校的资金支持开 展实践学习。笔者近几年已经指导学生完成了几项大学生创 新创业项目，并取得了一些研究成果，相继发表SCI学术论 文2篇[4，5]。学生也普遍反映通过这些项目的实践，强化 了理论基础，提高了实践能力和逻辑思维能力。此外，还可 以让学生利用课余时间参与到教师的科研项目中来，老师的 言传身教，不仅能够规范学生的实验操作能力，对培养学生 严谨的科学思维、创新能力也有潜移默化的影响作用。由于 我校以往课程设置问题，无机材料的理论课程和实验课程在 不同学期开课，一学期单纯的理论课程讲授会让学生感到非 常枯燥无趣，因此上课的积极性也不高，而等到实验课程开 课时，理论知识已经遗忘，对于实验的顺利开展也很不利， 因此笔者认为理论课程和实验课程最好交叉进行。四、多样化的考核方式 检测学生对所学内容掌握程度最直接的手段就是考核 制度。由于《无机材料合成》是一门实践性非常强的课程， 使用常规的学习评价方法并不能真实反映学生的学习水平 和学习态度。为了充分发挥考核在教学中的激励、评价和反 馈作用，调动学生学习的自主性和积极性，更为全面客观地 反映学生的真实学习水平，本课程开始尝试建立多样化的课 程考核模式。课程考核主要包括以下两个方面。一是平时成 绩，主要包括出勤、提问、课堂报告以及作业情况。通过考 察上课出勤情况了解学生的学习态度问题，而提问和作业情 况能够反映学生对课堂内容的熟悉及掌握程度，课堂报告部 分为3～5名学生自由组合为一小组，对课堂所讲授的感兴趣 的无机材料进行文献调研，通过对大量文献的总结，了解这 种材料的性质特征、发展史及所应用的领域，并对其合成方 法及生产设备进行总结比较，分析各种制备方法的优劣，在 课堂以报告形式进行汇报，主要考察学生的文献查阅能力、 归纳能力、分析问题和解决问题的能力。由于这部分成绩评 定主观性较大，要求授课老师尽量做到客观公正。二是闭卷 考试，主要检查学生对课堂基本概念和基本理论的掌握程度， 此外还要有一些开放性考察题目，比如尝试让学生利用课本 上所学的不同合成方法，来合成一种常用常见的无机材料， 解决一些理论与实际相结合的提高性题目以及学科交叉性的综合性题目，考察学生灵活运用所学知识的能力。

五、教学实践中存在的问题 无机材料的发展日新月异，且内容涉及多个研究领域， 因此对授课人员的要求很高，除了牢固掌握现有的理论基础， 还要及时了解无机材料的发展前沿，掌握相关新材料的发展 动态，这就要求教师不断提高自身专业知识水平，广泛了解 材料研究前沿进展情况，筛选精华，及时更新自己的知识储 备，致使教师备课压力很大，在授课时很难做到面面俱到。

六、结论 本文是针对《无机材料合成》课程，笔者在教学内容、 教学方式、理论与实践的结合性和考核方式等方面的初步改 革探索而取得的成果。然而，专业教学改革和课程建设是一 项科学性强、影响面广、意义非常重大的系统工程，我们只 有坚持不断探索、勇于实践、敢于创新，并及时总结经验教 训，练就一身过硬本领，才能使教学质量不断提高。