新形势下高等无机合成化学课程教学改革初探

秦秀娟 唐永福 郭文峰 樊玉欠

[摘要]随着研究生教育改革的深入，研究生的课程教学也遇到了一些新的问题。为了适应新形势的变化，培养高质量人才，从教学内容、教学方法和手段等方面探讨了《高等无机合成化学》课程的教学改革，提出了以能力培养为导向，教与学共同提高的课程改革思路。

[关键词]新形势；高等无机合成；教学改革

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]10054634（2018）020072040引言

《高等无机合成化学》是燕山大学化学工程与工艺专业硕士研究生的一门专业基础课。开设目的是使学生了解现代无机合成化学的主要原理、工艺及设备，系统掌握相关理论和基本方法，为满足硕士课题科研工作的需要提供必要的基础知识。通过该课程的学习，使学生对现代无机合成化学的新知识、新成就有所了解，为今后从事科研工作打下了坚实的基础。因此，高等无机合成化学在整个专业教学中具有重要地位。

近几年，随着国家对研究生教育改革的深化，教师在教学实践过程中遇到了一些新的情况，传统的教学模式已经不能再适应新形势的需要。同时，新能源、新材料等领域的快速发展对高等无机合成化学课程的教学内容和教学方法也提出了较高的要求。从教育教学实际出发，培养符合社会需要的科技人才，课程教学改革势在必行[1]。

1无机合成化学领域的研究进展

无机合成化学在新材料的研究中占有重要的地位， 是化学学科的核心之一。随着现代科学技术的迅猛发展及高新技术工业和高科技领域的技术需求， 新材料在诸多领域的重要地位愈加突显。利用材料缺陷合成的色心晶体，在光敏、光致变色、信息存储等领域有着重要应用。具有特种结构的无机材料，如具有层间嵌插结构的二维晶体材料，在光电催化分解水、传感器、柔性超级电容器、能量存储与转换、锂电正极材料、储氢和超导方面表现出优异的性能。由美国科学家设计的如同黄色浴巾一样具有特殊凝聚态结构，由类玻璃纤维似的“超材料”组成的“隐形衣”，将成为未来军队的新装备。以特定功能为导向，在分子水平上实现结构的设计与构建，对特定性能的材料进行定向合成被寄予厚望。例如，“将磁性链或簇组装到二维或三维聚合结构”体系，合成具有高维结构而表现出低维磁体行为的分子磁性材料。新一代光电转换材料分子基光电功能膜材料的研究推进了特种功能材料的分子设计的研究进程。仿生材料和生物无机材料的研究也进行得如火如荼[2]。科技的进步和创新能力的提升，要求从事无机材料合成化学的研究人员能够更多的提出新的、行之有效的合成反应和路线，并对现有的陈旧的合成方法不断地改进和创新。

2新形势下教学过程面临的问题

2.1研究生招生政策变化

2014年，国家调整了研究生的招生政策，“985”和“211”之外的学校受到冲击影响较大。虽然燕山大学也是第一批次的重点大学，在各种机构的排名中一直稳定在前100名。本校保研的优秀生源依然全部外流，其余考研学生也都报考了冠有“985”和“211”的学校，而把留校继续读研列在调剂的选项。国家考研招生政策的调整为广大考生提供了更多的选择机会，倒逼高校提高人才培养的质量。学校目前化学工程与工艺专业的研究生生源主要来自普通二本和三本院校，表1列出了近4年该专业研究生招生生源及一志愿比例的变化。

第2期秦秀娟唐永福郭文峰樊玉欠新形势下高等无机合成化学课程教学改革初探2014～2016年这3年化学工程与工艺专业研究生生源51.4%来自三本院校，一志愿率不足50%，这与招生政策调整之前形成巨大的反差。由于学生来源广，课程设置的差异导致学生在先行课程所学的理论基础方面参差不齐，个别非化学工程与工艺专业的学生没有系统地学习过四大基础化学课程。这种情况在2014年的期末结课考试中表现得尤为明显。2014年的试题难度和考点分布与往年试卷相当，但是成绩相差却非常悬殊，最高和最低成绩分别为95分、36分，相差近60分，其中，不及格率达到10%。

2.2传统教学模式遇到挑战

传统教学主要是教师讲、学生听。由于缺少师生间的互动、交流，教师对学生的学习效果并不十分清楚。另外，随着科学技术的飞速发展，新的材料以及新的合成技术和手段不断出现。作为研究生的专业基础课，教师除了讲授教学计划内的知识，还应该及时跟进科学研究的前沿进展，把最新的科研成果补充到教学内容中，使学生与科学研究的热点、前沿领域同步，为学生打开广阔的科学研究视野。近3年学院的招生信息统计表明，学生水平差别较大，如果教师依然按照以前的教学内容进行授课，一些基础薄弱的学生可能会因知识结构的差异而产生学习障碍，进而降低学习效果，拖延后期顺利进入课题研究的时间。如何以学生为本，真正让学生学以致用。笔者对2014届和2015届的学生试卷进行分析，又和部分学生深入交流，在2016届的教学过程中尝试进行了一些教学模式与教学方法的改革。

3教学模式与教学方法的改革探索

3.1对教学内容精炼整合

由于无机材料的多样性和制备合成方法的复杂性及先进性，高等无机合成化学涉及到物理学、化学以及材料科学等多门学科的内容。从经典的无机合成技术到近年来发展迅速、应用前景广阔的现代无机材料合成方法，知识点比较分散，应用性很强。就合成方法而言，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、絡合物、膜及团簇等。有很多知识是学生以前从未接触过的，且不同材料或不同合成方法间缺乏明显联系或规律性，使得授课知识点增加，难度增大[3]。如何在有限的30个学时之内，把必须的基本知识点、重要的合成方法传授给学生，使学生在未来的课题研究中学有所用，开拓视野，介绍无机材料研究的前沿领域和现代的合成技术发展，同时还要兼顾不同层次学生的需求。在对无机合成化学领域的三部优秀教材（徐如人、庞文琴编写的《无机合成与制备化学》[4]、宁桂玲编写的《高等无机合成》[5]以及张克立等人编写的《无机合成化学》[6]）进行详细分析后，针对不同教材的特点，结合最新科研进展及学院教师的科研方向，对教学内容进行选择与更新，整合归纳，突出重点，充分利用课堂教学时间，努力提高教学效果。整合后的教学内容主要包括3个方面。

1） 基础知识。主要包括高等无机合成化学课程简介，该领域热点与前沿研究，无机合成化学的热力学、动力学，溶剂的使用。

2） 无机合成技术和方法。这部分内容的变动较大。根据学院教师的科研方向及课程教学时数，改变了教材上的讲授套路，对合成方法与技术进行了整合。具体内容有：化学气相沉积，高温固相反应→低热固相反应→前驱物合成，高压合成→水热溶剂热合成，溶胶→凝胶合成，其他技术手段与无机合成化学的结合（包括低温合成、低压合成、光化学合成、微波合成、电化学合成、等离子技术等）。

3） 现代合成方法应用。充分利用网络资源，将最新科研成果作为具体合成技术应用的例子及时补充到教学过程中。例如，以学院教师承担的科研项目为依托，介绍了蠕虫卵壳模板法合成碳金属氧化物多级孔道结构催化剂的生物合成技术，以超重力电沉积合成石墨烯掺杂镍基电催化剂的电化学合成新工艺，调整前后的教学内容变化如图1所示。

教师对教学内容选择、整合以后，学生们反映实用性增强了，为学生进入课题研究打下了较好的基础。

3.2运用多种教学手段

多媒体教学具有信息量大、直观效果强的特点，可以大大提高课堂内学生掌握知识的程度。但是在多媒体教学过程中，由于教师讲授的速度比板书教学快，一些基础薄弱的学生跟不上课堂节奏，时间久了，差距拉大会使这部分学生失去学习兴趣。于是，在重点和难点部分采用多媒体和传统板书相结合的教学方式，使学生有足够的时间消化、理解知识，思考问题。在信息高度发达的今天，教学内容也要与时俱进，及时更新、补充。网络上报导了某高校研究生在利用Hummers法制备氧化石墨烯的过程中炸伤眼睛的事件。经了解得知学院也有许多教师从事与石墨烯相关的研究，有一些研究生在进入课题研究时会遇到与氧化石墨烯、石墨烯制备相关的问题。于是，教师在课堂上就以这个案例为切入点，从Hummers法制备氧化石墨烯3个阶段中包含的热力学、动力学问题（涉及副反应的控制，也是事故发生的根本原因），到液相法、气相法制备石墨烯的优缺点逐一分析，这里面涵盖了高等无机合成化学教学内容中的基础知识、无机合成技术和方法。由于案例来源于实际工作，又与学生的课题研究密切相关，因此课堂气氛十分活跃。为了让学生更多地参与到教学过程中，充分调动学生们学习的积极性、主动性，教师布置研究生结合课题研究对相关的重要合成方法录制视频，进行示范性实验教学。经过反复录制，精心剪辑的实验视频在课堂上播放，学生们对视频中的内容与课堂讲授的内容进行比较、分析，把理论教学与学生的课题实践联系起来，这样既加深了师生之间的交流，也提高了教学效果。

3.3设置课堂讨论环节

传统的课堂教学过程是教师主导的“一言堂”模式。教师为中心， 重教轻学。教师只是向学生传递知识， 不能有效地进行师生互动交流， 更没有对同一问题的信息分享和不同观点的碰撞。这不利于研究生创造性思维能力的培养，也不利于学生分析和解决问题能力的提高。如何改进教学方式，发挥当代学生思想活跃，想象力丰富的优势，在“教”与“学”的过程中展现学生能力，突出学生主体地位，课堂讨论是较好的选择[7]。

讨论课适宜安排在课程后期。为了收到较好的讨论效果，教师必须认真准备，精心选择讨论题目。把课题研究方向相近的学生分在一组。设置的讨论题目分别是：液相合成和固相合成的优缺点；合成方法的改进与组合的探索；TiO2/石墨烯复合光催化剂制备方法比较。题目布置下去，由小组长协调分工进行查找资料、制作PPT。讨论课上各组推选一名代表进行讲解及答辩，同组学生可以进行补充。教师负责调动学生情绪活跃课堂气氛。“液相合成和固相合成的优缺点”讲解完毕，学生们对各种合成技术进行了认真梳理，对前驱物（先驱物）合成法的产生、特点和适用范围有了更深入的理解。通过“TiO2/石墨烯复合光催化剂制备方法比较”的讲解和讨论，学生们对合成目标物的用途、产品结构与性能的关系、原料选择、难易程度和性价比等有了认识。这对学生后期进入课题研究，合理设计实验方案起到了积极作用。“合成方法的改进与组合的探索”的讨论更加活跃，有的学生就合成工艺上提出改进方法，比如喷雾辅助化学气相沉积；有的学生在比较各种合成方法优劣基础上进行的再组合，比如溶胶电沉积、水热电沉积等。尽管有些方案设计上还存在缺陷和不足，但学生们主动思考、敢于创新的精神值得鼓励。课堂讨论结束时教师的归纳总结是很重要也是必要的环节。教师对大家在讨论中反映出的观点进行评析， 并加以肯定、引导和纠正，使学生对讨论的题目有一个科学、清晰的整体了解。对一些暂不明了、有待进一步探讨的问题也要进行说明。传递一种尊重实验数据、实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。通过设置这样的课堂讨论，让学生们开动脑筋， 提高了思辨能力、讲演应变能力和参与意识， 也锻炼了胆量， 对以前认识模糊、理解不深的问题， 有了更深入的理解。小组成员之间的团队协作能力、个人表达能力，以及文献检索和综合能力、制作PPT文档的能力都得到了充分锻炼。图2是部分学生准备的用于课堂讨论的资料。

面对新形势下研究生教育的改革以及建设创新型国家的需要，学院对化学工程与工艺专业硕士研究生的高等无机合成化学的教学模式和教学方法进行了探索，并取得了一些有益的結果。学生主动学习并参与教学过程的积极性得到提高，能够针对一些问题提出自己的想法，对科学研究的兴趣增强了。学院研究生科研立项数量由2014年的1人增加至2016年的7人。这些成果为进一步深化研究生的课程改革提供了良好的基础。但是，应该看到在研究生课程的教学过程中，要落实教育部倡导的从以“教”为中心转为以“学”为中心的新的教学价值取向，从以知识为本转向以能力为本，培养学生良好的学习习惯，提高人才创新能力，教学改革依然任重而道远。作为从事研究生培养工作的一线教育工作者，按照国家关于教育改革应以提高质量为核心的宗旨[8]。一切从实际出发，以培养学生能力为导向做好研究生的教育教学工作，为国家培养出更多高素质的人才。图2部分学生准备的用于课堂讨论的资料

參考文献

[1] 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）：3235.

[2] 尹智春.无机合成与制备化学的研究进展探析[J].山东工业技术，2014（14）：173.

[3] 张宏哲.无机合成课堂教学探索与实践[J].化工高等教育，2012（1）：9294.

[4] 徐如人，庞文琴.无机合成与制备化学[M].北京：高等教育出版社，2009.

[5] 宁桂玲，仲剑初.高等无机合成[M].上海：华东理工大学出版社，2007.

[6] 张克立.无机合成化学[M]武汉：武汉大学出版社，2004.

[7] 陈若愚，朱建飞，王国平.课堂讨论提高课堂教学效果的实践[J].化工高等教育，2007（6）：3234.

[8] 刘延东.深化高等教育改革走以提高质量为核心的内涵式发展道路[J].求是，2012（10）：39.

Exploration on teaching reform in course of advanced inorganic

synthesis chemistry under new situation

Qin Xiujuan， Tang Yongfu， Guo Wenfeng， Fan Yuqian

（College of Environment and Chemical Engineering，Yanshan University，Qinhuangdao，Hebei 066004， China）

AbstractWith the deepening of postgraduate education reform，postgraduate course teaching has met with some new problems.In order to adapt to the change of the new situation，training high quality talents，this paper discusses the reform and practice of higher inorganic synthetic chemistry curriculum from the aspects of teaching content，teaching methods and means，and puts forward to ability training as the guide，to the curriculum reform of learning and promote teaching ideas.

Keywordsnew situation； advanced inorganic synthesis； teaching reform