陈玉萍，吴 刚



《无机材料合成》课程教学改革与探索

陈玉萍，吴 刚

无机材料合成是无机非金属材料工程专业开设的一门重要的专业课。文章根据我院专业培养目标、学生的知识结构层次以及《无机材料合成》课程在我院的开设情况，结合笔者实际教学过程的经验和对该课程的教学方面的思考，对《无机材料合成》课程的教学内容和教学方法、成绩考核形式进行了适当改革与探索。在课程教学过程中实现内容上经典与新颖性相结合，教学方式上传授与启发相结合，教学手段上传统教学和现代化多媒体工具相结合，考核形式上期末考试与分组任务考核相结合。旨在使该门课程在理论指导性、内容趣味性和课堂互动性等方面有所提高，从而培养学生主动学习能力和创新能力，提高该门课程的教学水平和教学效果。

无机材料合成；教学改革；素质培养

材料科学自20世纪50年代提出以来发展很快，目前材料已经与能源、信息并列为现代科学技术的三大支柱[1]。无机材料是材料领域的重要分支，材料合成与制备又在材料研究四要素中处于核心地位，因此，《无机材料合成》便成为目前国内材料类相关专业普遍开设的课程[2]。 滁州学院是一所地方性应用型高水平本科院校，无机非金属材料工程专业是2011年新开设的专业，结合学校的应用型特色，是以培养无机非金属材料工程应用型专业人才为目标，立足于培养侧重无机材料开发应用、材料改性和材料加工，适应安徽省及华东地区区域经济和无机非金属行业发展需要的，从事制造、设计、检测、技术开发、及经营管理的工程应用型和管理型人才，因此，相关课程的建设也应该抓住该特点开展。本文围绕材料及化学工程学院无机非金属材料工程专业的培养目标、学生的知识结构层次以及《无机材料合成》课程在我院的开设情况，对《无机材料合成》课程的教学内容和教学方法、成绩考核形式等进行适当改革与探索，旨在使该门课程在理论指导性、内容趣味性和课堂互动性等方面有所提高，从而提高该门课程的教学效果。

1 精心组织教学内容，注重学生综合素质培养

在信息时代，各个学科都在以前所未有的速度发展，材料学科尤其明显。随着纳米概念的提出以及相应科学技术的发展，使材料研究从大尺度进入到微观尺度[3]。很多新型材料表征手段的应用，使得我们对材料微观结构及其与材料性能之间的相互关系等研究成为可能，材料科学也因此进入了加速发展的阶段。材料学科的发展必然要求教育和培养出与其发展相适应的相应的人才，因此，在组织教学内容时，要注意处理好传统知识与新知识的关系，合理安排教学内容，将新的学术思想、内容、方法及应用及时纳入教学，常教常新。在讲授《无机材料合成》课程时，笔者坚持以选定教材内容为中心，结合多本参考教材，同时注意与其他课程相关知识点的衔接与配合，精心组织教学内容。在授课时从无机材料合成的科学基础和理论出发，对无机材料合成过程中的基本实验技术、常用现代合成方法及应用进行详细介绍，并充实完善相关内容，使学生形成系统、完整的知识脉络，为今后的专业知识学习打下良好基础。

1.1 精心选择教材

教材既是课程教学内容的知识载体，又是组织教学的基本工具，也是教学改革成果和教学经验的总结，课程教学中教材的选择非常重要。《无机材料合成》是我院2011年新开设的课程，在开设本课程前笔者对已经开设本课程的院校所用教材情况进行了考察调研，从调研结果来看，所用教材包括《材料合成化学》、《材料合成与制备方法》、《无机材料合成》、《无机合成与制备化学》等。经过比较，笔者发现不同教材内容差异较大，如《无机合成化学》和《无机合成与制备化学》两本教材的内容均明显偏重于合成化学方面，与材料制备相关的内容及实例较少，与无机非金属材料工程专业的工科背景不太符合，不适合作为本专业的教材使用，但《无机合成与制备化学》中制备化学部分内容非常全面、丰富，可在教学中作为重要的参考书使用；《材料制备科学与技术》关于无机材料合成的科学基础的内容过多，根据人才培养计划，这些内容学生在大二的《无机材料科学基础》中已经学过，而有关的无机材料制备方面的内容明显偏少，也不适合作为教材。经过前期调研比较，笔者选择了刘海涛主编的《无机材料合成》作为教材。该教材整体内容较全面,详细介绍了无机材料合成的基本原理、主要技术、方法及应用。针对该教材内容与前修课程的一些知识点重复以及应用实例方面的内容相对较弱等问题，笔者还在教学过程中对教学内容进行了进一步优化。

1.2 对教学内容进行合理优化

无机材料合成课程教学的目的是使学生了解和熟悉无机材料制备与合成的主要技术、方法及应用等与无机材料制备相关的专业知识，为学好后续专业课程奠定基础。由于这门课程具有内容广泛、知识点比较分散、应用性强等特点。因此，如何能充分利用有限的教学时间，努力提高课程教学效果，这就要求任课老师对教材内容有合理的取舍安排，对教材内容进行归纳整合，突出重点。笔者在教学内容的选择上对教材内容进行了有征对性的调整，做到了在原有教材内容基础上“有增有减，详略得当”，使讲授内容的范围更广，重点更突出。如教材第一篇基本上为前修课程《无机材料科学基础》的相关内容，这部分教材内容课堂上不再讲授，只是布置学生进行课下复习与回顾，在后续章节中应用到相关内容时再进行总结，引导学生通过实际应用实例加深对基本理论及概念的理解，做到既知其然又知其所以然。无机材料合成实验技术部分内容与前修课程分析化学、仪器分析、化工原理等的内容有重叠，课堂讲授时以已学内容为基础，引出新内容，重点对新知识点进行讲解。如在物质的分离与纯化技术这一章节的讲授时，从学生们已经熟悉的，学过的、实验中用过的分离手段如离心、过滤、萃取、渗析等出发，对分离与纯化的方法进行分类，对分离与纯化的原则进行总结，再进一步引入新知识点，吸收、吸附及膜分离技术等。无机材料现代合成方法一篇从体系上看缺少了应用较为广泛的电化学合成的章节，从内容上看水热溶剂热合成、微波与等离子体合成等章节的内容不够充实和深入,也缺少近期的具体应用实例，微重力合成及超重力合成应用不广且内容介绍太泛，不深入。针对这些情况，笔者在讲授时补充了教材所没有但应用较为广泛的电化学合成内容，略去了微重力及超重力合成部分，重点讲解化学气相沉积、水热溶剂热合成、溶胶-凝胶合成、微波与等离子体合成等较为常用的合成方法，详细介绍与专业实验内容相关的合成方法，如水热溶剂热合成、溶胶-凝胶合成、微波等离子体合成等，在应用实例的讲解过程中，注意结合本人及本院教师的科研方向，吸收新的科研方法及经验进行讲授，还增加了近期相关文献关于这些合成方法的应用实例讲解。第四篇无机材料合成前沿领域介绍了新型合金材料、先进陶瓷、新能源材料等领域的研究及发展状况，内容广泛但不够新，也不够具体，这部分内容的教授笔者选择了一方面通过专业老师或特聘老师结合自身的科研及开设的相关专业实验，以专题讲座的形式就某几种材料的研究前沿进行介绍，另一方面引导学生组建兴趣小组进行自主学习，选择感兴趣的材料领域，对所获得资料归纳、整理，撰写相关小论文，形成PPT并进行讲解和小组讨论，大大增强了学生学习的积极性和主动性，取得了较好的效果。

1.3 重视与其他实践性教学环节的衔接

《无机材料合成》是一门实践性很强的课程，因此除了课堂上的理论教学外，还必须注重实践教学环节。人们通过各种感官渠道记忆和理解知识，通过相关的实验教学环节，学生可以把理论讲解与实验过程结合起来，从而使这个感官渠道多样化，立体化，对知识的理解和思考会变得更加具体，牢固和深入[4]。按照人才培养计划，本课程在第五学期开设，这时大三的学生或多或少已经参与了院系老师的科研工作，而且大三开设的专业实验也安排了与无机材料合成相关的内容。因此，笔者在讲到具体的理论及应用实例时，注意结合化工学院老师的研究方向及开设的相关专业实验，有针对性地进行讲解。例如我院有老师从事催化材料、敏感陶瓷材料等方面的研究，在课堂上讲解这部分内容时，注意结合这些材料的研究特点及教师的科研成果进行讲解，以加强相关学生对相关专业知识的理解，激发他们的学习兴趣，为学生申报“挑战杯”及后续的毕业论文研究奠定一定基础。在讲解合成方法时注意与我院已开设的相关专业实验课程的衔接，讲解内容与水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法合成氧化锌等实验相联系，同时这些实验内容对《无机材料合成》理论教学又能形成良好的支撑。在专业实习中，注意相导学生引导学生把从课本中学到的知识应用到实际生产过程中，巩固该课程理论教学效果。总之，笔者在教授《无机材料合成》时，遵循应用型人才培养规律，注意理论与实践的结合，注重与后续课程的衔接。教学过程中通过与专业实验及老师科研内容的结合使学生加深了对相关合成方法的理解和认识，提高了学生学习的主动性；通过专业老师结合自身科研以讲座形式介绍材料研究的前沿信息，拓宽了学生的知识面，使学生在掌握经典知识的基础上理解这些创新，增强了学生的科学素养；通过与设置的课外实践教学环节相联系，提高了学生独立思考及解决问题的能力。

2 多措施并举，努力提升教学效果

2.1 引入现代多媒体教学手段及翻转课堂的教学形式

随着高校教学改革发展的深入，实践类课程比例的增加，人才培养方案中各专业课理论课学时数调整后相应减少，这使得原本就存在的专业课学时偏少与专业课程内容需要不断拓展更新，专业知识信息量迅速增加的矛盾进一步加剧，传统教学手段相对偏小的信息呈现量及表现形式的局限性使其很难满足专业课的教学需求，因此迫切需要对传统的教育方法与教学手段进行改革。多媒体这种现代化教学手段信息量大,内容丰富，表现形式多样，可以化静为动，化虚为实，化抽象为具体，更有利于知识的理解和接受，因而在现代教学中应用得越来越多[5]。但如果课堂教学中单纯采用多媒体教学也很容易会带来一些问题,如(1)课件过大的信息量与学生自身的知识结构不协调，加之多媒体教学时容易进度过快，导致学生跟不上节奏；(2) 多媒体教学中师生之间往往交流较少，教师不能很好地掌握学生的心理动态，多媒体成为“电灌”学生知识的教学主体，教学的转化率会大受影响。教学手段是为教学服务的, 合理选择形式多样、恰当的教学手段,能够有效激发学生学习兴趣、调动学习热情、培养学习能力、提高教学效果。笔者在融会贯通教学内容的基础上，对单一的传统教学模式进行改革，挑选出最适合的教学手段，即传统教学手段与现代教学方式相结合，注意灵活采用多媒体与板书相结合进行授课，同时注意控制教学进度，课上学习与课外学习相结合。由于《无机材料合成》课程所涉及的合成设备较多，为了让学生能更好的认识和了解这些仪器设备，笔者在课件中加入了较多的图片及视频资料，以帮助学生建立感性认识，增强学生学习的兴趣。此外，考虑到课程的信息量大而学时相对有限，将多媒体课件等资料上传到学生班级所在QQ群及网上教学平台上，引导学生走出传统课堂的束缚，将部分章节及知识点的学习延伸到课外，很好地解决了知识量大与学时相对不足之间的矛盾，提高了学生学习的主动性。近年来，随着微课、幕课、翻转课堂等新的教学形式的出现，对传统课堂教学方式提出了挑战。笔者在这方面也进行了一些尝试，如通过课外习题的布置，让同学们通过在课下进行资料收集整理形成初步方案，然后在课堂上或利用网上教学平台进行互动讨论等形式，充分调动学生参与自主学习的兴趣及积极性，把传统课堂向课下延伸。

2.2 改变传统教学模式，采用启发、互动式的教学方法

高水平应用型人才的培养，要求我们要改变传统的教育观念，以教师为主导，学生为主体，注重发挥学生在教学活动中的主体作用。教育是人的教育, 教育的价值观离开了重视人这一本体价值, 我们这个世界将是一个没有创造、没有个性的世界[6]。通过启发、互动式的教学方法，鼓励和引导学生积极参与到学习的全过程中，有利于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。无机材料合成知识点多、概念多、理论多、需要记忆的内容也很多，如果教师不注重学生的参与性，填鸭式教育效果肯定不会太理想。因此，在讲述无机材料合成前沿领域这一部分时，笔者通过让学生分组查找资料、文献，对某一新型无机材料的分类、原理、应用实例、发展现状等进行归纳、总结，以PPT的形式在课堂上讲解，每组介绍完后由其他同学进行提问及评分，老师再进行点评和总结。这种互动式教学不仅让学生学到了关于某种材料的相关知识，更重要的是提高了学生的自学能力，活跃了课堂气氛，改善了教学效果。此外，笔者在课堂教学的基础上，充分利用QQ，微信等即时通讯手段，同时在网上教学平台上推出专门的讨论版块，加强与学生在课下的互动交流，在教学过程中注意引导学生独立思考，举一返三，重视思维方式的培养，变授人以鱼为授人以渔，注重学生综合素质的培养及独立分析解决问题能力的提高。

2.3 改革传统考核方式，增强学生学习的积极性和主动性

课程改革中教学内容和方法的改革受制于考核制度的改革, 如果考核制度因循守旧, 教学方法改革的力度再大, 也很难达到预期的效果。因此，改革传统考核方式，在体现公平公正原则基础上对学生进行成绩评定，寻找合适的考核方式，能够有效提升教学效果。传统教学模式下单一的期末闭卷考试,容易导致学生以死记硬背来应付考试，学生临时报佛脚，考前猛背，考后就忘，教学效果不佳。为改变这一状况, 笔者在教学过程中进行了考核方式的改革，探索多种考核方式相结合，打破单一的期末闭卷考试考核的方式，取得了较好的效果。

1)拓宽平时成绩的来源。平时成绩增加课外作业内容，通过布置一些课外任务让学生通过查阅资料结合所学知识提出解决问题的方法, 根据学生的完成情况打分并作为平时成绩的一部分加以督促。

2)引入小论文及小组协作的任务式考核方式。指导学生在专业实验、“挑战杯”、学生科研项目、教师科研项目的基础上撰写科研小论文或综述性论文，并将其作为重要的考核手段。这种考核方式一方面可以激发学生学习的积极性，锻炼其收集、整理资料及分析、解决问题的综合能力，另一方面可为其后续毕业论文的顺利进行奠定基础。在无机材料合成前沿领域部分的学习过程中，提前布置学生组建兴趣小组，每个小组人员分工合作，对选定的新材料研究领域进行广泛调研，在收集整理相关文献资料的基础上形成PPT，集中时间在课堂上向大家汇报，由各小组选出的评委进行打分，取平均分作为小组成员的基本分，再根据组内成员的分工和贡献加上附加分后得出最后得分。这种以小组协作完成任务式的考核方式受到了同学们的一致赞成，通过这种形式，一方面提高了同学们学习的积极性和主动性，锻炼了同学们的资料整理、分析及解决问题的能力，另一方面也增强了同学们的团队合作意识，此外，让同学们参与打分过程的这一打分形式上的创新也让同学们觉得更加公平，参与性更强。

3 取得的效果及拟采取的措施

总之，通过近年来对《无机材料合成》课程教学的探索与改革，建立了电子教案、多媒体课件、专题讲座、习题库等在内的网络课程资源库，进一步丰富了教学内容；多媒体辅助手段的应用及启发、互动式教学方法的改革，活跃了课堂氛围；多种考核方式并举增强了学生学习的积极性，提升了教学效果。但对口实习基地建设滞后，相关实践教学环节还有待加强。以后我们会进一步加强对口实习基地的建设，为学生实习、实践服务；尝试开设“双师课堂”，邀请企业技术人员走进课堂，以专题讲座的形式讲授课程部分内容，提高课程讲授内容的应用性及针对性。希望通过这些措施，能进一步调动学生的积极性，提高学生的动手实践能力、知识的应用能力和创新思维等综合素质，更好地发挥在高素质、应用型人才培养方面的作用。

[1] 曾人杰．无机材料化学[M]．厦门：厦门大学出版社，2001：5-10．

[2] 刘海涛，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．

[3] 张立德．纳米材料和纳米结构[M]．北京：科学出版社，2001：1-3．

[4] 薛昊．《无机材料合成》课程的教学探讨[J]．广东化工，2009，36(4)：201-203.

[5] 李丽．多媒体在高分子教学中的应用[J]．高分子通报，2006，(2)：64-69．

[6] 上官子木.科学教育的中外差距[J]. 科学教育研究, 2006,(1):10-14.

责任编辑：刘海涛

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1673-1794(2016)05-0124-04

陈玉萍，滁州学院材料与化工学院讲师，化学博士，研究方向：无机非金属材料，物理化学；吴刚，滁州学院材料与化工学院教授(安徽 滁州 239000)。

滁州学院教研一般项目(2013jyy003)

2016-03-12