探討交叉學科的新型催化材料課程建設的改革與實踐論文

　　學科建設是一項綜合性極強的系統(tǒng)工程，化學工程與材料學科的交叉融合導致交叉學科——“材料化學工程”的誕生。它是以化學工程為基礎和手段，面向材料制備及應用的一個新興學科。因此，在交叉學科“材料化學工程”二級學科的課程建設中，如何體現(xiàn)交叉學科的人才培養(yǎng)特色，是當前深化“交叉學科—材料化學工程”研究生培養(yǎng)模式改革需要回答和解決的問題�！靶滦痛呋�材料”是材料化學工程二級學科碩士點的研究生的主干課程，但由于交叉學科的學科滲透性和交叉性，新型催化材料在教學內容和教學方法上，應該不同于傳統(tǒng)化工學科或者材料學科的中對課程教學內容和教學方法的要求。因此，要求我們必須對現(xiàn)有的教學內容進行改革，打破傳統(tǒng)的教學方式，鼓勵和實現(xiàn)在教學內容和方法上的創(chuàng)新。

　　1 課程建設目標定位與教學的內容構建

　　本課程建設目標定位：建立交叉學科背景下的新型催化材料的教學體系，培養(yǎng)學生的基礎理論知識，動手能力、科研素質、創(chuàng)新意識，最關鍵的是了解解決化工過程所出現(xiàn)問題所需要的方法和工藝，能有針對性的解決一些實際問題。強化學生解決工程實際問題能力的培養(yǎng)，最終培養(yǎng)有創(chuàng)新能力和實踐能力的高層次創(chuàng)新性應用型人才。

　　本課程教學內容的構建：

　　1）教改、科研成果及學科前沿知識融入課程，擴充、激活教學內容。在理論教學方面，我們將教改、科研成果及學科前沿和現(xiàn)代化工企業(yè)的技術需求信息有機地融入教學中，對原教學內容不斷的補充、更新，向學生傳授更多、更新、更先進的知識，激發(fā)學生的興趣。將科研成果充實到新增的分子篩催化材料章節(jié)，將XRD、BET、FT—IR等表征分析納入催化劑的表征等章節(jié)；課堂教學中，將催化劑的制備與合成方法的成果介紹給學生；將教改成果“交叉學科“材料化工”學術碩士人才培養(yǎng)模式改革研究與實踐”應用到課堂中，讓學生在催化劑的制備，性能評價，反應，機理分析等方面掌握材料和化工的交叉性和滲透性，同時可以了解大量書本上沒有的國內外最新催化材料的合成及進展。在期末教學效果調研中，學生反映：教學內容充實，信息量大，視野開闊；并且原基本概念、合成方法不再枯燥，提高了學習興趣，對科研、探索新知識的渴望意識增強了。

　　2）強調“三基本”，反映最新的先進技術。在教學內容的設計上，結合實際提出基本概念，介紹它的內涵，引出它的外延，再從基本方法入手推導基本理論，構建了終身學習所需的基礎知識系統(tǒng)。同時，我們及時地向學生介紹有關催化材料研究的最新成果及動態(tài)，如在新型分子篩催化材料等章節(jié)，通過網(wǎng)上、科技期刊等各種渠道獲得最新分子篩材料合成新技術和新應用領域等信息。在選用的新教材，增加了現(xiàn)代大型分析設備對催化材料的表征，揭示催化材料的結構和性能的關系。通過課堂教學，實驗室演示操作、互動式交流研討、科技論文寫作等方面展示先進的教學內容，大大提高了學生學習的積極性和對交叉學科材料化學工程的興趣，學習質量有很大提高。

　　3）科學將經(jīng)典與現(xiàn)代內容有機結合。在講好經(jīng)典的基礎上，引申現(xiàn)代技術。如在學習了金屬催化材料的合成與應用的基礎上，介紹超聲波、等離子體和微波技術等對金屬催化劑合成的影響等，擴大了學生的知識面，了解到現(xiàn)代物理技術對催化新材料合成的影響等的高水平技術，有利于提高學生的專業(yè)素質。

　　2 課程建設的主要教學方法和教學手段

　　2。1 采用“循環(huán)式”教學模式，加強理論與工程實際的聯(lián)系

　　對于一些典型的過程，采用“循環(huán)式”教學模式，即首先通過典型催化案例提出問題，引出基本概念，在對過程描述和計算分析后，再來解決原工程問題，突出了本課程的工程性。如針對現(xiàn)在研究較熱的汽車尾氣和燃煤電廠的脫硝催化劑，明確在相同的原理和不同的反應條件下，兩種催化劑結構的差異，提出催化劑設計的問題，引出浸漬法（溶膠凝膠法等）制備多元催化劑的概念，進而通過對脫硝反應條件的分析和計算，尋求催化劑設計過程的主控因素，進而分析不同助劑與活性組分和載體之間的作用力，優(yōu)化催化劑的合成路線，再來解決工程實際過程中催化劑的構效關系問題，既突出了工程性，又闡釋了課程所講解的理論原理。本法所選擇的案例均來源于生產(chǎn)實際，學生帶著這樣的問題去聽課，可激發(fā)他們的求知欲。

　　2。2 運用啟發(fā)、討論、互動式的教學方法，激發(fā)學生的學習積極性

　　我們在教學中采用教師講授和啟發(fā)式、討論式、互動式等教學方法，體現(xiàn)教師的主導作用與學生的主體作用。如在講授催化劑失活時，啟發(fā)學生列舉化工廠中的催化反應中催化劑失活的實例；講授催化劑的床層壓降時，引導學生分析進口端與出口端的壓力變化位置。又如在上討論課時，首先選擇有啟發(fā)性、思考性且有一定工程意義的題目，提前發(fā)給學生讓學生思考，鼓勵學生上網(wǎng)查閱相關資料。老師也預先準備一些問題，課堂上設問、引導。由于有了一定的準備，課堂上師生討論熱烈，學生一直處于積極主動的學習狀態(tài)，廣開思路，興趣盎然，通過討論，最后提煉出本題的工程觀點。

　　2。3 采用對比式教學法，提高學習效果和培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識

　　催化材料的雜原子進入載體骨架具有相似性，講授中采用對比法，引導學生用已掌握的知識去理解新內容，這一方面使學生易于理解新內容，起到事半功倍的作用，還能引導學生提出解決問題的新方法、新思想，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。如在講解過量浸漬法、等體積浸漬法和重復浸漬法時，指出相同點在于活性組分浸漬于載體表面，但方法的差異會導致活性組分在載體表面的分布的均勻性的差異，在此基礎上進一步引導學生思考：分子篩催化劑的特征表征，為什么用XRD和BET的表征會不一樣的給出結構，在XRD中有介孔特征的，為什么在BET中的滯后環(huán)較大呢？分析二者的異同點，在給學生介紹新型表征的基礎上，提出諸如：此時此材料的性能評價該如何表示，催化材料的構效關系如何分析，催化劑有哪些優(yōu)缺點等問題，啟發(fā)學生思考。

　　2。4 理論課與實踐課相結合與滲透，培養(yǎng)學生解決實際問題的綜合能力

　　針對本課程工程性的特點，教學中始終堅持理論與實踐的統(tǒng)一，二者相互促進。由于課程沒有配套的實驗課時，但研究生自有研究室和研究課題，因此安排研究生在研究室內結合自己的科研課題開展相應的實驗操作，做到理論課與實驗課緊密銜接，實驗內容與教學內容互相滲透與加深，另一方面采用分層次教學，即采用驗證型、設計型及綜合型三層次教學，尤其是一些綜合開發(fā)實驗，不僅延伸了教學內容，而且對理論知識進行綜合應用。

　　3 結論

　　交叉學科中課程建設研究可以打破學科間的壁壘，加強各學科間的融合與滲透，同時也優(yōu)化了所培養(yǎng)人才的知識結構和能力結構，從而有利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。結合材料科學與工程和化學工程與技術學科交叉發(fā)展的要求，貫徹教學與科研相互促進、特色鮮明、求實創(chuàng)新、交叉與融合、集成與帶動的發(fā)展原則，以教學內容、教學方法和教學手段的改革為重點，構建合理的、新穎的、立體化的課程內容體系，從教學內容、教學條件、教學手段、教學方法改革等方面進行探索與實踐，強化研究生的工程思維和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)研究生解決實際問題的能力和科學研究的能力。這不僅是順應社會發(fā)展的需要，更是促進研究生教育課程體系建設的重要舉措。

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