安冬敏 周青军 仝晓强

摘要：作为材料化学专业的一门专业必修课，《无机材料合成》课程作用非常重要。但此课程内容多而散、涉及面广，且实践性强，存在一定的教学难度。本人在总结过去教学经验的基础上，通过认真研究当前的教学形式、教学效果及学生的反馈情况，尝试从知识内容设计、理论与实践的结合性及考核方式等方面进行改革，旨在调动学生的学习积极性和主动性，提高课堂教学质量和学生的学习效率。其中一部分改革措施的实施，取得了一定成果。

关键词：无机材料合成；教学方法；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）19-0078-03

《無机材料合成》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

当前科技发展突飞猛进，而科技发展的核心就是材料的发展和创新，而材料的开发又离不开合成技术的创新和应用，因此现在合成技术的内涵已经不再局限于昔日传统的经典合成方法，已经被大大扩充了。而教科书所介绍的一般都是比较成熟的方法和理论，它的更新速度远远跟不上科技的日新月异，往往存在滞后期。因此教师在讲课时，不仅要传授经典内容，还要及时引入新概念和知识，引领学生了解现代科学技术的新方向，以便与现代材料研究接轨。例如讲到锂离子电池电极材料时，锂离子电池正极材料的研发经历了过渡金属硫化物、过渡金属氧化物、金属氧化物锂到现在的磷酸铁锂材料，对于这几种材料，教材上只给出了固相合成法和水热法两种经典合成方法。为了提高锂离子电池的比容量、使用寿命和热稳定性，对锂离子电池电极材料的研究一直是现在科研工作者的研究热点。通过查阅相关文献可知，一些新的合成技术已经开始应用于这些新材料的研究，比如微波法、共沉淀法、溶胶凝胶法、静电纺丝法等。通过文献补充知识，不仅扩充了无机材料的合成技术，也扩展了一些合成方法在具体的前沿材料制备中的应用，教学效果可以实现事半功倍。但是，现在学生学习的目的性很强，他们普遍认为教材上的内容才是需要掌握的，教材以外的内容反正也不会考试，不需要认真学习，这就要求教师引入新兴事物的时候要有选择性，把握好度，以防适得其反、过犹不及。而基础教育与科学研究确实又有所区别，因此授课不能过分追求新颖，在信息爆炸的时代更应去芜存菁。《无机材料合成》是本科生的专业基础课程，我们要以基本概念和理论为本源、以研究前沿为扩展的思路指导教学，只有牢固掌握基础知识，学生才能对前沿、新颖的内容有理性和清晰的理解。在教授《无机材料合成》时，笔者尝试以教材上经典的内容为主线、前沿信息为补充，实现对经典知识的创新，便于学生形成完整系统的知识脉络，既可以让学生及时快捷地了解本学科的前沿问题及发展方向，扩大学生的专业视野，同时也在一定程度上培养着学生的思维创新能力。

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。

参考文献：

[1]劉海涛，杨郦，张树军，等.无机材料合成[M].北京：化学工业出版社，2003：1-5.

[2]张克立，孙聚堂，袁良杰，等.无机合成化学[M].武昌：武汉大学出版社，2004：1-9.

[3]易奇志.创新课堂教学，让学生快乐学习[J].广西师范学院学报（哲学社会科学版），2007，（28）：112-115.

[4]Dongmin An，Ning Mao，Guozhi Deng，Yunling Zou，Yan Li，Tong Wei，Xiaoxue Lian. Ethanol gas-sensing characteristic of the Zn2SnO4 nanospheres[J].Ceramics International，2016，42：3535-3541.

[5]Dongmin An，Xiaoqiang Tong，Jincheng Liu，Qiong Wang，Qingjun Zhou，Juan Dong，Yan Li.Template-free hydrothermal synthesis of ZnO micro/nano-materials and their application in acetone sensing properties[J].Superlattices and Microstructures 2015，77：1-11.