材料化學制備科學與技術課程教學探索

董忠平 肖淑艷 宋金玲 胡鋒 蔡穎

【摘要】基于新工科教育大背景下，以材料化學制備科學與技術課程為研究對象進行教學改革，通過優化教學內容和合理安排教學環節有效提高教學效果，為材料化學其它課程的深化改革提供借鑒與參考。

【關鍵詞】材料化學制備科學與技術 教學探索 教學效果

【課題】本文為內蒙古科技大學教改項目《基于“工程應用型創新人才培養目標”的材料化學專業實驗教學體系的建設與研究》（編號：JY2016021）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）33-0241-01

材料化學是從材料學角度出發，把材料學，材料物理和化學各學科相關理論化學內容集中起來，加以分析，綜合和提高，形成的一門關于材料設計、組成、結構、制備、表征和應用的獨立學科。通過本課程的學習，學生能夠應用化學等自然科學基礎知識解決材料在化學制備過程中涉及的化學問題，并根據產品需求，設計或優化材料化學組成、結構與制備加工工藝，確定合理可行的解決方案。材料化學屬于材料學，材料學是研究材料成分，組織結構，制備工藝與材料性能和應用之間相互關系的科學，材料化學的化學特性和作用主要體現在材料的化學制備技術和原理的應用。

一、材料化學制備科學與技術教學內容

材料化學制備科學與技術課程重點講授常用化學制備方法。材料化學制備科學與技術涉及兩個方面的內容：一是科學主要講授材料制備涉及的基礎知識，基本原理；二是技術主要講授具體材料制備方法。課程內容包括材料化學制備基礎和原理；材料化學制備技術。

第一部分為材料制備涉及的化學基礎知識和基本原理，具體講授內容包括晶體材料、非晶體材料的生長機理和形成規律，艾林罕姆圖的意義和應用等。學生掌握這部分知識可為后續所學具體材料制備技術提供最基本的理論基礎，具體到某種合成方法需要的相關理論知識可在相應內容部分補充講解。

第二部分為材料制備采用的具體制備技術，重點講授化學制備方法。材料制備技術具體包括四類，即固相合成技術，液相合成技術，氣相合成技術，特殊合成技術。

固相合成技術中高溫固相合成是最為常用的合成方法。高溫固相合成重點講授高溫固相合成基本原理，高溫的獲得和測量、高溫固相合成和高溫燒結技術。除了高溫固相合成之外，高壓合成也是常用的材料合成方法，高壓合成重點講授高壓合成機制，高壓的獲得，以及高壓合成的應用。

液相合成技術包括熔融法生長晶體，講授提拉法的原理，特點和操作要點；溶液法生長晶體，講授溶液法的特點和溶液過飽和度的控制，講授水熱合成反應的原理，實驗過程和解水熱合成技術的具體應用；溶液法制備納米粉體材料，講授溶膠凝膠法、沉淀法、水解法和微乳法的原理和實驗過程；液體急冷法，講授液體急冷法的原理，實驗操作要點和應用。

氣相合成技術包括物理氣相沉積，講授物理氣相沉積原理和實驗過程，物理氣相沉積在合成薄膜材料中的應用；化學氣相沉積，講授化學氣相沉積實驗過程和原理，化學氣相沉積在合成無機材料中的應用。

特殊合成技術包括電解合成，講授電化學基本概念、特殊價態元素化合物電解合成和熔鹽電解；低溫合成和分離，講授低溫的獲得、測量和控制、低溫分離；無機光化學合成和微波合成，講授無機光化學合成基本概念、實驗方法，光化學合成法的應用，講授微波燃燒合成和微波水熱合成的應用。

二、材料化學制備科學與技術課程教學安排

材料化學制備科學與技術是材料化學的專業基礎課程之一，作為主講教師在講授材料制備所涉及的化學和材料學基礎知識和基本原理要結合實踐與實驗；在講授各類材料制備方法實驗過程、特點、應用范圍和局限性要聯系基礎知識和基本原理，做到理論課指導實驗和實驗驗證理論，體現材料化學制備科學與技術這門課程科學性和技術性特點。學生在學習材料化學制備科學與技術這門課程之后，初步具備典型材料制備方法的選擇，能夠用課堂所學知識指導實驗設計，解釋和解決制備實驗過程中出現的問題。

材料化學制備科學與技術課程要在學生學完基礎化學和材料學課程之后開課，材料化學制備科學與技術課程的學習需要化學和材料學課程提供理論基礎。材料化學制備科學與技術課程開課的同時需要同時進行相關實驗教學，理論課程與實驗課程同時開設，既可以使學生課堂理論學習不枯燥乏味，加深對理論知識的理解，又能使學生在實驗過程中結合理論知識指導實驗。另外，可通過學生進行文獻調研和做文獻報告，調動學習積極性，既讓學生掌握了知識，又可提高其能力，培養出真正對國家和社會有用的人才。

參考文獻：

[1]徐如人，龐文琴，霍啟升.無機合成與制備化學[M].高等教育出版社，2009.

[2]肖淑艷，董忠平，蔡穎，宋金玲.淺談材料合成與制備技術本科課程教學[J].價值工程，2013（34）：237-238.

[3]朱繼平，閆勇.無機材料的合成與制備[M].合肥工業大學出版社，2009.

作者簡介：

董忠平（1979-），男，內蒙古科技大學材料與冶金學院副教授。