催化原理課程教學改革的實踐

紀妍妍，馬春平

摘要：《催化原理》課程作為一門重要的專業基礎課，課程內容十分豐富，具有理論與實際聯系緊密的特點。本文結合教學實踐，針對在教學過程中發現的問題，探討了如何注重學生素質的培養和創新能力的提高，提高《催化原理》課程的教學質量。

關鍵詞：催化原理；教學方法；教學實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0056-02

在高等教育階段，培養人才的教育任務不僅是傳授知識，而且要求教師應幫助學生獲得對未知領域學習研究的方法，培養學生自主獲得知識、運用知識和創造知識成果的能力。《催化原理》課程作為高校化學工程與工藝專業、應用化學專業重要的專業課之一，具有理論與實際聯系緊密，社會應用性強等特點。因此，本課程教學目的是通過學習，使學生較牢固地掌握工業催化最基本的原理，能夠理解催化過程的化學本質，為今后解決化工生產過程中和科學研究中遇到的各種催化反應問題打下良好的理論基礎。由于課程涵蓋了催化基本原理、各種類型催化反應和催化劑的應用、工業催化劑的制備、設計與性能評價、催化新材料和新技術等內容，[1]課程內容十分豐富，而學時有限，如何能在完成教學計劃、保證教學質量的同時，重視學生素質的培養和創新能力的提高，已成為《催化原理》課程教學改革中日益重要的工作。針對在教學過程中發現的問題，本文結合教學實踐，探討了如何提高《催化原理》課程的教學質量。

一、強化課程的地位，激發學生求知欲

在課程開始時，先向學生介紹課程的重要性，明確學習的目標。在課程介紹中，給學生講解催化技術是現代世界最重要的技術之一。可以說，沒有催化劑，就不可能建立現代的化學工業。在合成氨催化劑開發中做出巨大貢獻的科學家Alwin Mittasch曾有精妙的比喻“Chemistry without catalysis，would be a sword without a handle，a light without brilliance，a bell without sound（化學如若離開催化劑，將如同無柄之劍，無光之燈，無聲之鐘）”。結合實例說明催化技術在人類社會生產生活各個階段中的重要作用，如合成氨過程、石油化工行業、精細化工等諸多工業領域中的突破性進展都離不開催化技術。2010年，三名科學家因在鈀催化交叉偶聯方面的卓越研究而獲得了諾貝爾化學獎。這些實例能夠加深學生對于催化技術重要地位的認識，激發學習動力。

二、融匯知識背景，豐富教學內容，培養學生興趣

在所選教材教學內容的基礎上，對催化經典理論進行透徹的講解。另外，由于本課程與物理化學、無機化學、有機化學等課程內容相互交叉、滲透和融合，在教學過程中，由學生熟悉的內容入手，可以使學生接受本課程的知識更為容易。為了激發學生的學習興趣，我們聯系與化工生產及身邊事件密切相聯系的催化知識，結合專業特點豐富課程教學內容，使學生主動去學習與催化相關的知識，推動課堂教學的發展和質量的提高。例如，在講解分子篩催化劑的擇形催化性質時，舉到以甲苯與甲醇的烷基化反應來制備二甲苯的實例，這一催化反應過程需利用分子篩對產物的擇形性，得到高選擇性的對二甲苯。對二甲苯（PX）是用于生產塑料、聚酯纖維和薄膜等材料的重要化工原料，市場需求量巨大。由此，教師向學生引出近兩年社會關注度很高的PX項目，并結合其物理、化學性質介紹其生產和運輸的選址原則和潛在的危險等等。通過這樣的介紹，不但加深了對分子篩催化劑擇形性質的認識，加強了學生對分子篩催化劑的重視，同時，學生從專業的角度全面客觀地了解了時事，使學生印象深刻。隨著近年來科學技術的迅猛發展，知識的更新速度愈來愈快。而教科書中的內容，大多為經典理論和一般規律。一成不變地向學生講述書本中的內容，雖然可以幫助學生掌握催化作用的基礎理論及重要應用，但是學生對催化學科的最新發展動態缺乏了解。針對這一現象，教師在教學過程中，不僅向學生介紹書本中的經典案例，還會及時加入一些相關研究進展的內容，或本校教師的相關科研成果。[2]例如，當介紹納米催化劑制備的模板法時，教師即向學生介紹一種新奇的模板——蛋殼膜，以雞蛋殼膜為模板，采用溶膠-凝膠模板復制法可以合成具有新穎的多級結構的TiO2大孔光催化材料。[3]類似的催化學科前沿進展介紹必然能夠極大地吸引學生的興趣，開闊視野，使學生思維更加活躍。在授課過程中，教師也選擇一些本學院教師的科研課題中與催化有關的內容進行講解，這使學生對相關教師的研究課題有了一定了解，有些感興趣的學生則會要求提前進入實驗室進行科技創新等活動，為其今后從事與催化相關的科學研究或技術研發打下基礎。

三、引入互動教學模式，凸顯學生主體性

德國教育家第斯多惠指出：“一個壞的教師奉送真理，一個好的教師則教人發現真理。”在教學方式上，傳統教學往往是以講授式教學與多媒體教學相結合的形式為主。這種教學方法能夠使學生系統地把握催化科學所必須掌握的知識體系。但是，在這種教學過程中，學生容易產生依賴心理，會逐漸失去主動發現問題的意識和習慣。現代教學理論認為，只有通過學生主動地、積極地學習，知識才能被學生更好地理解和吸收。因此，教學過程應該緊緊圍繞學生學習這一行為展開。激勵學生積極參與課堂活動、培養學生的探究能力，對于學習《催化原理》課程的高年級學生更為重要。為了讓學生的主體地位在課堂上得到落實和凸顯，我們力圖推動互動式教學模式。在教學中，強化學生的疑問意識。在每堂課的基本內容講解完后，鼓勵學生針對教師的講授內容提出問題，即質疑。通過教師的引導、教師和學生間的討論來解決問題。要使每個學生都參與其中，對于不主動提問的學生，可以引導其思考并回答問題。同時，應尊重學生，鼓勵學生積極大膽提問，并從不同角度來解決問題。通過這樣的過程，學生的課堂關注度和參與度都得到了提高。另一方面，開展分組式教學。[4]將學生每3～5人分為一組，教師提前布置討論的問題或話題，指定一組學生在課堂上為大家進行分析和講解。這就需要學生將書本中的知識原理深入理解，并查閱資料，在腦中融會貫通，最后，以PPT多媒體課件的形式在課堂上演示出來。引入這一教學環節，學生學會了多渠道獲取信息，在探究中、協作中、實踐中自主地學習，其本身對相關知識的理解更為深刻和清晰，提高了分析問題和解決問題的能力。

綜上所述，通過一系列教學實踐，筆者發現上述措施的實施，能夠使學生在課堂上的注意力更加集中，思維更加活躍，課堂氣氛更加熱烈，收到了更好的教學效果。

參考文獻：

[1]黃仲濤，狄建名.工業催化（第二版）[M].北京：化學工業出版社，2007：5.

[2]舒慶，許寶泉，余長林，蔡定建，譚育慧.工業催化課程教學內容和課程結構體系改革探索實踐[J].廣東化工，2013，40（6）：171.

[3]D Yang，L Qi，J Ma，Eggshell Membrane Templating of Hierarchically Ordered Macroporous Networks Composed of TiO2 Tubes[J].Advanced Materials，2002，14（21）：1543-1546.

[4]王培遠，孫淑敏.工業催化教學探索[J].河南化工，2012，9（5）：61-62.endprint