应用化学专业催化化学课程教学改革的探索与实践

第5期

收稿日期：2018－12－05

基金项目：中南民族大学教学改革项目：应化专业催化课程教学改革的探索与实践（JYX17043）；民族院校药学专业物理化学课程教学改革与实践（JYX17044）作者简介：蒋青青（1986—），女，山东郓城人，讲师，主要从事催化研究。

应用化学专业催化化学课程教学改革的探索与实践

蒋青青

（中南民族大学化学与材料科学学院，湖北武汉430074）

摘要：催化化学是一门内容丰富，实践性、实用性、综合性非常强的专业课，根据催化化学课程内容的特点以及本课程的培养目标，本单

位进行了整合教学内容、改革教学方法、配套实践课程、改革考核方式等方面对催化化学教学进行了改革探讨，为激发学生的求知欲望，提高学生的综合素质和创新能力，提升该课程的教学质量发挥积极的作用。关键词：催化化学；实例教学；实践课程；双语；考核方式中图分类号：G642．0文献标识码：B 文章编号：1008－021X （2019）05－0199－02

化学工业是国民经济的支撑产业之一，化学工业的发展程度是国家工业化和现代化水平的一个重要衡量标志。纵观化学工业的发展，催化剂发挥着无可替代的作用，超过90%化工产品的生产与催化技术密切相关，可以说没有催化剂就没有现

代的化学工业。催化技术广泛应用于石油加工、

能源、高分子材料、制药以及环境保护等诸多领域，是现代化学工业的核心

技术。因此，化学化工等专业学生在本科阶段学习

“催化化学”这门课程是非常必要的。

催化化学是应用化学专业重要的专业必修课之一，其主要任务是使学生熟悉和掌握催化作用的基本概念和基本原理，了解催化剂设计和制备方法，催化剂在典型化工过程中的作用，熟悉催化剂测试和表征的常用方法，为培养化工专业工程师提供坚实的催化理论基础。催化是一门实践性很强的应用课程，催化理论与物理化学、化学工程、有机化学、精细化工等专业学科相互交叉融合，内容繁多并且杂乱，以学生的知识水平难以把握相关的知识和理论。笔者在教学期间，不断有学生反映该

课程学习有一定难度，

理解深度不够，导致学生学习积极性不高。《催化化学》学时有限，只有32学时，课程学时较短而需要讲授的内容却十分复杂，如何在完成教学任务的同时，尽可能的提升学生学习的积极主动性，让学生爱上这门略显枯燥而又

非常主要的催化化学课呢，

这是摆在我们面前亟待解决的问题。因此，我们在课程内容、教学模式、实践教学、课程考核等方面的改革做了一些初步的探索和实践。

1整合教学内容

催化化学专业性强，研究进展和知识更新快，覆盖石油化

工、煤化工、精细化工等领域，涉及物理化学、化学工程、有机化

学、

精细化工等学科，由此而生的新知识和新技术也日益增多，需要经常更新教学内容。为了使本校应用化学专业的本科生较好的学习和掌握催化课程的内容，尤其是对实际化学工业生产中所涉及的催化原理及技术有较好的理解，让部分学生成为

具有坚实的开发、

研究和使用催化剂能力的高层次工程技术人才，部分学生胜任催化领域研究工作，为此，我们对课程教学内容进行了整合，并重新编写了教学大纲，尝试构建一套适应应用型人才培养的课程体系。改进后的教学内容可划分为三大

部分：第一部分安排4学时，

以代表性工业催化剂的应用示例（例如合成氨过程，石油化工过程，煤化工过程，医药合成过程等）以及催化诺贝尔奖示例（交叉偶联反应，不对称合成等），让学生对催化研究的重要性有所了解，提高学生探究催化知识的

热情，

并产生浓厚的学术兴趣。第二部分安排26学时，主要讲授催化剂相关的基本概念，吸附原理，催化剂评价指标，以及酸碱、金属、金属氧化物（硫化物）、络合物催化剂的不同催化机理。通过该部分的学习，使学生掌握催化剂的基本概念，催化

作用的基本原理，

催化反应类型，催化剂制备和表征技术，使学生对催化科学理论有一定的了解，为从事催化领域研究打下坚实的基础。第三部分安排6学时，主要进行专题讨论，将光催化、电催化、单原子催化、酶催化等催化领域最新科研动态讲授

给学生，

为学生的毕业论文与将来的研究生工作提供前沿信息，

为英文文献的阅读打下基础。2改革教学方法

教学方法的好坏直接关系到学生的学习兴趣和教学质量

的高低。因此，对于催化化学这门理论性和应用性较强的课程

来说，

需要对传统的教学方法进行一定形式的改革。第一，引入启发式教学，例如在讲到超薄二维半导体在光催化研究中的应用时，让学生思考讨论为什么此结构的催化剂会表现出优异

的性能，

让学生总结并理解影响催化反应活性的影响，例如超大比表面积，

超多吸附位点，以及超短的电子空穴传输路径等，并引起学生对于石墨烯以及类石墨烯催化剂材料的关注。第二，引入案例式教学，针对教学内容中某一章节内容的知识点，通过案例为线索，将多个知识点串联起来，加深了学生对课程

内容的理解。比如，

在讲授分子筛择形催化这一部分内容时，以PX （对二甲苯）的制备工艺为案例，讲述了分子筛催化剂的

组成、

催化剂性能和择形催化反应机理，通过邻二甲苯与间二甲苯在ZSM －5分子筛孔道内的中间态变化过程，让学生形象

的认识择形催化，

并介绍重要工业原料PX 的生产工艺流程。除专业知识的内容讲授外，我们将增加英文文献阅读讨论部分。催化理论和催化技术更新的速度非常快，而国际上催化

领域方面的新技术、

新知识都发表在主流英文期刊上面，英文文献阅读对培养学生的自主学习、

创新能力也是非常重要的。我们每两周给学生发放一次最新的文献资料，让学生自己选择感兴趣的一篇，组成一个小团队，通过文献阅读、总结，举行小型报告会的形式，培养学生综合能力的目的。另外，还增加了

互动的环节，

提高学生的注意力，提高学生参与科研的能力，达到本门课程的授课目的，

体现了以人为本，以能力培养为核心的教学理念。

3配套实践教学课程

《催化化学》是一门应用性很强、实践性和理论性紧密联系

的课程，

但大多数学生没有从事催化剂相关领域工作的实践经历，理论和实际相脱节，直接填鸭式的将知识点灌输给学生，会让学生觉得枯燥反味，产生畏难情绪，失去对本课程的兴趣。因而构建与实际应用结合紧密的课程实践体系成为整个教学过程中的重要组成部分。上述问题可通过学院安排的石化实习基地与专业综合实验与来解决。

首先是加强校外实习基地建设，我院与中国石化荆门石化有限公司建立了实习基地，为校外实习教学提供了良好的平台，通过

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991·蒋青青：应用化学专业催化化学课程教学改革的探索与实践

DOI:10.19319/ki.issn.1008-021x.2019.05.084