無機合成實驗課程教學改革實踐中的探索與思考＊

張玉鵬 王 嬌 寶冬梅 肖 寒 王軍剛 侯學清

（貴州民族大學化學工程學院，貴州 貴陽 550025）

貴州省作為少數民族地區，早期社會經濟、教育等各方面發展相對緩慢，特別是高等教育與發達地區相比存在較大差距。近年來，貴州省在政府領導下經濟發展走上快車道。同時，采取了一系列改革措施促進教育全面發展，比如大量引進高層次人才，提升科研能力，完善教學質量，以提高等教育質量，培養具有社會責任感、具有創新能力、實踐能力的應用型、復合型人才。然而，作為民族高校，大部分學生都是少數民族，學生基礎薄弱，落后的教學理念、陳舊的教學方法已難以持續激發學生學習探究的熱情，造成一些學生學習興趣不高、知識面狹窄、綜合能力不強[1]。因此，深化教學改革勢在必行，教育教學改革中實驗課程改革顯得尤其重要，停止一些過時陳舊的實驗，開設與實際生活密切相關的新實驗，以及結合學術前沿研究的實驗，目的是培養學生理論聯系實踐能力，提高動手實踐能力及創新思維能力。

無機合成化學是無機化學的一個分支，它是研究無機物和無機材料制備與合成的原理、方法和技術的一門學科。課程內容涵蓋經典的無機合成反應的實驗原理與技術設備以及近年來發展迅速、應用前景廣闊的無機材料的合成化學基礎和應用等諸多方面[2]。而無機合成化學實驗與無機合成理論課相統一的課程，是對理論課知識的具體實踐與升華。因此，通過本課程的學習，學生不僅掌握了加深了理論知識的理解，而且學會使用一些新的合成手段，材料表征方法，更重要的是激勵學生產生濃厚的學習興趣，特別是前沿學術研究。

一、無機合成化學實驗課程設置情況

1.課程設置情況

自2015年貴州民族大學化學工程學院開設無機合成化學實驗課程以來，已經列入了本科生培養方案，課程設置在本科第六學期或第四學期進行，課時24學時。在無機化學、分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗、有機合成實驗課等課程學習結束之后進行。目前，還沒有專門的無機合成化學實驗教材可供使用。因此，授課時采用教師集體整理的講義。

2.教學內容與課時按排

無機合成化學實驗在教學內容設置上，重點夯實基礎理論知識，突出理論與實驗相結合的思路，提高學生動手能力、培養學生綜合素質為目標。因此，在教學內容上設置上要面廣、質量高。一方面，選取無機合成經典的制備方法進行教學實踐，比如“非水溶劑的合成—四碘化錫的制備”“微波輻射合成磷酸鋅”等。另一方面，選取學術前沿研究熱點，提高學生學習熱情，培養學習興趣，開闊學生思路，為后期完成畢業論文，或繼續深造讀研究生種下科研興趣的種子。例如“金納米粒子的制備與表征”等。教學內容設置上盡可能利用學校現有的儀器設備進行。比如微波反應器，紫外—可見光譜等儀器。

另外，學生需要了解無機合成化學領域研究發展的最新動向，因此，要求授課教師收集儲備國內外相關研究成果，在講授相應實驗時及時補充、擴展知識面。也可提前讓學生課后查閱相關文獻。

表1 無機合成化學實驗教學內容與課時

二、無機合成化學實驗課程遇到的問題

針對應用化學、化學工程與工藝專業本科生開設無機合成化常實驗，通過幾年的教學實踐，發現無機合成化學實驗課程的教學還面臨一些困難。主要有以下幾個方面。

1.缺乏權威教材

無機合成化學理論課程目前選用的是武漢大學出版社張克立等編著的《無機合成化學》教材，第二版，內容較第一版進行了補充和修訂。然而，無機合成化學實驗沒有權威教材可供選擇。因此，教師需要自己整理總結實驗，開展預實驗最后形成講義發給學生。但是講義具有局限性，不能廣泛傳播使用，而且缺乏系統性和權威性。期望通過多年教學實踐，逐步總結積累編寫出一本兼顧通用性、系統性、權威性的實驗教材。

2.學生理論基礎薄弱，動手能力差

無機合成化學實驗是一門綜合性很強的課程。需要學生具備多門核心課程知識，而理論課程課時數少，學生實踐機會少，導致理論基礎薄弱，動手能力差。目前，開設無機合成化學理論課本身僅32學時，然而無機合成化學及實驗涉及的內容很廣。從合成方法而講，涉及光、電、高溫、低溫、微波、高壓、低壓、氣相、液相、固相等，從合成對象方面，包括陶瓷材料、納米材料、單晶、絡合物等，課時少，知識點多，難度大，會導致學生產生厭學、畏學情緒。因此，實驗課上一些學生不愿思考、動手實踐，只是觀看小組同學進行實驗。另外，具體實驗過程中可能用到一些國家管控的易制毒溶劑，味道較大，個別學生有抵觸情緒，不愿意動手實驗。比如經典實驗“非水溶劑合成四碘化錫”用到醋酸酐，開展過程中，如實驗室通風條件不好的情況下，味道較大，學生會產生不良情緒。

3.學校儀器平臺有限，授課教師團隊較小

目前，學校已有的儀器平臺，不能滿足相對復雜的教學實驗。目前，開展的實驗大部分只能做到材料的制備，而不能進行表征。因此，可以開展的實驗內容受到極大限制。另外，目前只有兩位老師參與實驗課的教學實踐，還沒有形成較完善的教學團隊。教學方法單一，主要是教師講授，學生被動聽課也導致學生的學習熱情不高。

三、無機合成化學實驗課程改革實踐與思考

1.教學效果較好實驗案例

無機合成化學實驗教學內容受多方面因素影響，可選擇的空間并不大。如何兼顧理論與實踐，經典與創新對教師提出了較高要求。根據這幾年的教學實踐，“金納米粒子的制備”實驗是較為成功的一個例子。金納米粒子是直徑為1～100nm的膠體，具有表面效應、小尺寸效應及宏觀量子隧道效應[4]，其高電子密度、介電特性和催化作用，能與多種生物大分子結合，且不影響其生物活性，其優良的穩定性、獨特的光學及電學性質使其在生物醫學、傳感器、催化等領域有廣泛的應用[5]。另外，金納米顆粒獨特的性質與其尺寸及形貌密切相關，隨著尺寸和形態的變化，其光學性質表現出了良好的可調控性。因此，金納米粒子的制備一度成為人們研究的熱點。

在該實驗中，采用了經典的檸檬酸鈉還原法合成金納米粒子。該實驗具有前沿性，容易操作，而且實驗現象明顯，容易觀察。比如制備得到的金納米粒子粒徑大約在20nm，呈現出酒紅色，用激光筆照射會出現一條光的通路，學生可以觀察到丁達爾效應。更重要的是可利用現有紫外—可見分光光度計，對其特征吸收峰進行表征，制備的金納米粒子在520nm左右出現特征吸收峰，如圖1所示。學生既能觀察到實驗現象，又可以得到表征數據，學會了儀器的使用，自然會產生成就感，對課程產生興趣。另外，從學生實驗報告的上總結分析，呈現出學生對新知識的渴望及興趣。

圖1 金納米粒子紫外—可見吸收光譜

2.后期實踐中的探索思路

基于成功的實驗例子，提出后期實踐方案，以提高教學效果和質量。第一，現有實驗室條件下，無法做到學生合成材料的表征。因此，在實驗室增加多媒體設備，現場向學生展示材料的表征儀器及具體表征原理和方法，比如透射電鏡等。第二，向校學院建議增加教學實驗室建設經費，增添必要的教學科研兩用的表征儀器，不斷完善硬件條件，開展更加豐富的實驗內容。這不僅可以提高本身課程的教學質量，更重要的是為后續學生做畢業論文及繼續深造讀研究生打下堅實的基礎。第三，擴大教學團隊，讓更多不同知識背景的年輕教師加入這個課程教學中，集思廣益，開兼顧課程本身與學術前沿創新實驗。因此，授課過程中讓學生不僅可以獲得本課程的知識，更重要的是開闊視野，激勵科研創新精神。第四，通過多年實踐總結經驗，教學團隊可編寫較為系統、權威的無機合成實驗教材，供國內高校中開設本課程的學校使用。

結語

總之，針對無機合成實驗課程，化學化工相關專業本科學生不僅要掌握相關理論知識，更重要的是學習新知識、新方法、新思想。特別是將學術研究熱點融合到教學實驗當中，讓教學內容緊跟時代前沿，不斷完善教學手段與評價體系，充分發揮學生的主觀能動性，培養學生的學術興趣，有意引導學生創新思維的形成，提高學生的綜合素質和創新能力。