《催化劑與催化作用》教學(xué)探索

王 璐 閆海軍

（新疆大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 新疆烏魯木齊 830046）

催化技術(shù)是推動(dòng)現(xiàn)代化工生產(chǎn)過程的有效動(dòng)力之一，而催化劑是催化技術(shù)的核心，對整個(gè)催化工藝的發(fā)展具有重要作用。對于任何一個(gè)化學(xué)工業(yè)中的反應(yīng)，除了考慮反應(yīng)是否能進(jìn)行，進(jìn)行到何種程度，人們更關(guān)心的是反應(yīng)能進(jìn)行多快，需要多久可以達(dá)到平衡狀態(tài)，即要產(chǎn)率又要速度。而催化劑的作用就是增加一個(gè)熱力學(xué)上可行的反應(yīng)速度，按照一個(gè)新的、在能量上更有利的途徑來提高目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)率。目前，催化劑開發(fā)一直是化工生產(chǎn)過程中的研究熱點(diǎn)，這就使催化相關(guān)的科學(xué)在實(shí)際應(yīng)用和理論探討中都具有豐富的研究內(nèi)容。為了培養(yǎng)專業(yè)的催化研究開發(fā)人才，很多的高等院校都開設(shè)了于催化相關(guān)的本科和研究生專業(yè)課程，而《催化劑與催化作用》這門基礎(chǔ)專業(yè)課主要是面向應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科生開設(shè)的必修課，它以無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、表面化學(xué)等化學(xué)專業(yè)課為基礎(chǔ)，主要通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解催化劑與催化作用的基礎(chǔ)知識(shí)以及最新發(fā)展動(dòng)向，提高學(xué)生對化學(xué)和化工領(lǐng)域的環(huán)境友好的意識(shí)，為今后從事研究和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。

《催化劑與催化作用》在新疆大學(xué)已經(jīng)開課多年，但由于此門課在教學(xué)上知識(shí)點(diǎn)多、散的特點(diǎn)，讓學(xué)生抓不住重點(diǎn)，不易消化吸收，

使學(xué)生印象不深刻。為此，結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和很多學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)[1-4]，我對本課程的教學(xué)過程進(jìn)行了初步探索，具體總結(jié)如下。

一、教學(xué)內(nèi)容

想上好一門課，首先要選擇一本好教材?，F(xiàn)如今，有關(guān)催化劑

理論知識(shí)的書本教材很多，但是需要給學(xué)生們講授哪些內(nèi)容，哪些詳細(xì)介紹、哪些簡單介紹等均需要全面衡量，所以，選擇一本合適的教材，實(shí)屬不易。目前，我們學(xué)校采用大連理工大學(xué)王桂茹主編的《催化劑與催化作用》這本教材，整體可以滿足這門課的教學(xué)目標(biāo)，也適合學(xué)生們的理解和掌握。

其次，對于這門課程的內(nèi)容，我們要做相應(yīng)調(diào)整及安排。根據(jù)48個(gè)課時(shí)的教學(xué)安排，我們選擇重點(diǎn)在催化劑與催化作用的基本知識(shí)、酸堿催化劑及其催化作用、金屬催化劑及其催化作用、過渡金屬氧化物催化劑及其催化作用、催化劑的選擇、制備、使用及再生、環(huán)境催化等作為本課程的重點(diǎn)章節(jié)。其中，第一章是本課程的引子，根據(jù)各種方式的講授和舉例，引導(dǎo)學(xué)生對于“催化劑”的興趣，理解并掌握催化劑的基本知識(shí)；第二、三、四章節(jié)是幾種具有代表性的催化劑，與現(xiàn)實(shí)生活中的工業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系緊密，由此，我們在教學(xué)中可以借助于此抓住學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握這些種類催化劑的特點(diǎn)及其相關(guān)的催化作用；第五章與學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有關(guān)，在教學(xué)中，可以結(jié)合理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，讓學(xué)生去體會(huì)和思考催化劑的制備和再生的方法；第六章是環(huán)境催化，這與我們的生活息息相關(guān)，也是學(xué)生最有興趣的章節(jié)，可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況及學(xué)生的反應(yīng)采用多種教學(xué)方式完成此類課程。

所以，在《催化劑與催化作用》這門課中，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該做出相應(yīng)調(diào)整，這樣可以消除以往教學(xué)中內(nèi)容多、泛的問題，從而突出本課程的教學(xué)重點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生對此門課的興趣，加深學(xué)生對《催化劑與催化作用》課程體系的認(rèn)識(shí)。

二、教學(xué)模式

在本課程的教學(xué)模式上，應(yīng)該采用多種教學(xué)模式相結(jié)合的方式，例如采用板書與多媒體相結(jié)合、多媒體和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合、老師講授和學(xué)生“學(xué)講授”相結(jié)合等。《催化劑與催化作用》是一門信息量較大的課程，采用純板書授課，會(huì)出現(xiàn)課程內(nèi)容無法講授全面的現(xiàn)象；采用純多媒體授課，則會(huì)出現(xiàn)多媒體中換頁速度快，幻燈片對學(xué)生的刺激遠(yuǎn)大于老師給予學(xué)生的刺激問題，造成學(xué)生看聽不同步，影響學(xué)生與老師的互動(dòng)等，所以，在這門課程的教學(xué)中，我們會(huì)采用板書與多媒體相結(jié)合的模式，重要方面采用板書教學(xué)，但是若有些分子結(jié)構(gòu)難書寫或機(jī)理線路難表達(dá)的內(nèi)容，借助于多媒體教學(xué)。在教學(xué)過程中，總結(jié)每小節(jié)課的內(nèi)容時(shí)，我們一般會(huì)采用板書教學(xué)的形式規(guī)劃出大綱，并對本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)，引導(dǎo)和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)。

在講授過程中，對于酸堿催化劑及其催化作用、金屬催化劑及其催化作用、過渡金屬氧化物催化劑及其催化作用、催化劑的選擇、制備、使用及再生這幾個(gè)章節(jié)中出現(xiàn)的催化劑及相關(guān)的應(yīng)用或機(jī)理問題，僅僅只是依靠幻燈片是不行的，學(xué)生沒有直觀的影響和思維空間，無法想象現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的現(xiàn)狀，所以，此時(shí)，可以采用多媒體和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，利用網(wǎng)絡(luò)中的新聞或記錄，激發(fā)學(xué)生對這方面知識(shí)的興趣，全面直觀地去觀察和學(xué)習(xí)現(xiàn)場的實(shí)際情況，加深對相關(guān)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解。除此之外，我們還給學(xué)生推薦一些催化劑與催化作用的精品課程網(wǎng)站，包含一些多媒體課件、教學(xué)大綱、思考與習(xí)題集、參考教材及文獻(xiàn)等內(nèi)容，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

另外，對于與我們的生活息息相關(guān)的章節(jié)（比如第六章環(huán)境催化），不僅僅只是讓學(xué)生了解，更重要的是讓學(xué)生“動(dòng)起來”，也就是說能讓學(xué)生通過自己的理解和方式嘗試自己授課，可以采取個(gè)人或組建團(tuán)隊(duì)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，這不僅可以激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，也能鍛煉學(xué)生理解、講述等能力，豐富了學(xué)生的專業(yè)課生活，增加了老師與學(xué)生之間的互動(dòng)，使學(xué)生和教師在學(xué)習(xí)課程的過程中取長補(bǔ)短，互相學(xué)習(xí)，是“一舉多得”的好方法。

因此，在《催化劑與催化作用》這門課中，為了加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)，教學(xué)模式應(yīng)該多樣化，應(yīng)該多采用啟發(fā)式、互動(dòng)式、探究式、綜合式等進(jìn)行教學(xué)，避免“填鴨式”、“滿堂灌”的教學(xué)方式，豐富專業(yè)課堂，激勵(lì)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的能動(dòng)性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效率。

三、理論和實(shí)踐的結(jié)合

催化劑與催化作用是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合并迅速發(fā)展的學(xué)科，在教學(xué)過程中，既要重視理論學(xué)習(xí)，又要重視與理論相關(guān)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐。本課程總共開設(shè)16課時(shí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主要圍繞催化劑的制備、表征和性能評價(jià)等方面，開展不同類型的催化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，旨在使學(xué)生對催化基礎(chǔ)理論和知識(shí)有一個(gè)初步了解，得到從事催化研究所需的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，提高化學(xué)的應(yīng)用能力。尤其是催化劑的制備和表征實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生必須掌握一般催化劑的制備方法，并讓學(xué)生通過課本中理論知識(shí)對催化劑進(jìn)行表征，得到催化劑的各種物性數(shù)據(jù)，并讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^體驗(yàn)到催化劑設(shè)計(jì)和制備的重要性和神奇之處。開設(shè)催化劑與催化作用實(shí)驗(yàn)，不僅可以加強(qiáng)學(xué)生對催化劑基本原理和基本知識(shí)的理解和掌握，而且也可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，鞏固學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

另外，為了加強(qiáng)學(xué)生對催化劑與催化作用這門課程的了解和認(rèn)識(shí)，我們的教學(xué)團(tuán)隊(duì)借助各種學(xué)校學(xué)院的各種科研團(tuán)隊(duì)，讓學(xué)生走進(jìn)科研實(shí)驗(yàn)室，親自體驗(yàn)與催化劑與催化作用這門課程相關(guān)的科研實(shí)驗(yàn)，并借助國家級、自治區(qū)級或校級的大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)應(yīng)化專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行催化劑相關(guān)的實(shí)驗(yàn)及系列研究，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力。

四、全面考核機(jī)制的建立

本課程也建立了全面的考核機(jī)制，成績可以按以下比重給出：閉卷考試（70%）、實(shí)踐成績（15%）和平時(shí)成績（15%）。實(shí)踐內(nèi)容包括專業(yè)實(shí)驗(yàn)和學(xué)生自主講授內(nèi)容，其中學(xué)生自主講授時(shí)要求學(xué)生需以團(tuán)隊(duì)出現(xiàn)，每組15 min，講規(guī)定章節(jié)的某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，形式多樣化。

實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)，這種方式淡化了學(xué)生平時(shí)不主動(dòng)學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，這種方式不僅考核了學(xué)生接受知識(shí)的能力，又考核了學(xué)生的動(dòng)手能力、歸納總結(jié)的能力和團(tuán)隊(duì)合作的能力，提高了課堂積極性，且所給出的成績更能體現(xiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

綜上所述，在《催化劑與催化作用》教學(xué)中，我們應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的現(xiàn)狀對所教授的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)調(diào)整，結(jié)合多種教學(xué)模式，結(jié)合理論和實(shí)踐的，并采用全面的考核機(jī)制對學(xué)生的綜合素質(zhì)進(jìn)行考核，為學(xué)生的專業(yè)教育和素質(zhì)教育的實(shí)現(xiàn)提供支持。

[1]王桂茹,催化劑與催化作用[M],大連理工大學(xué)出版社：大連,2013年8月;

[2]潘覆舟,關(guān)于催化劑催化作用的幾點(diǎn)解釋[J],化學(xué)工程師,1997(24)：24;

[3]田優(yōu)美,催化劑及催化作用解析[J],科教探索,2008(8)：51;

[4]陸天紅,淺談催化劑[J],東方教育,2013(9)：23