蔡喆

（武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430073）

隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，催化在化工中的地位日益增加，催化作用理論、催化反應(yīng)機(jī)理、催化材料的制備、催化劑材料結(jié)構(gòu)與效能的影響等，都在不斷發(fā)展和改變，相應(yīng)催化領(lǐng)域科研及研究方法也在不斷改變。在這個(gè)發(fā)展基礎(chǔ)上，《工業(yè)催化》理論課程也不能獨(dú)善其身。邢闖等運(yùn)用項(xiàng)目與案例式教學(xué)法在《工業(yè)催化》課程教學(xué)中進(jìn)行運(yùn)用，使學(xué)生掌握先進(jìn)研究方法與技能，達(dá)到培育人才的目的。呂芳[2]等將研究性教學(xué)在高職《工業(yè)催化劑》課程中進(jìn)行應(yīng)用，認(rèn)為研究性教學(xué)作為一種教學(xué)觀念或者教學(xué)模式在培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和提高大學(xué)生綜合素質(zhì)方面起著至關(guān)重要的作用。張永明等整合了教學(xué)與科研資源，構(gòu)建了工業(yè)催化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，證明了科研資源與教學(xué)資源整合是解決教學(xué)資源匱乏的有效途徑。為了使學(xué)生系統(tǒng)地掌握工業(yè)催化基本理論知識(shí)，熟悉工業(yè)催化技術(shù)的基本要求和特征，教師應(yīng)該加大教學(xué)信息量、更新教育理念、改革教學(xué)方法和思路，將現(xiàn)代最新科研成果以不同的方式融入工業(yè)催化的教學(xué)中。本文根據(jù)自身教學(xué)體會(huì)，介紹了幾種將科研思維融入《工業(yè)催化》教學(xué)的方式，將本人近幾年的教學(xué)工作體會(huì)總結(jié)，初步探討科研思維在本科教學(xué)中的重要性。

一、將自己的科研方向或科研成果融入相應(yīng)的章節(jié)，啟發(fā)學(xué)生思考該類催化反應(yīng)未來的發(fā)展模式

隨著科學(xué)及技術(shù)的進(jìn)步，催化劑的發(fā)展速度也相應(yīng)地增加。為了讓學(xué)生盡早地建立科研思維，教師應(yīng)該將最新的科研成果融入相應(yīng)的章節(jié)中，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，掌握最新科研動(dòng)態(tài)，拓展思路。

《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)升級(jí)示范規(guī)劃（2016-2020年）》明確提出了“十三五”期間現(xiàn)代煤化工的重點(diǎn)任務(wù)，要求重點(diǎn)開展煤制油、煤制天然氣、低階煤分質(zhì)利用（多聯(lián)產(chǎn)）、煤制化學(xué)品、煤炭和石油綜合利用等5類模式和通用技術(shù)裝備的升級(jí)示范[4]。本人長(zhǎng)期從事碳一化工的催化過程研究，致力于煤制油催化劑研究工作，在武漢工程大學(xué)攻讀博士期間，在該領(lǐng)域取得了一系列的研究成果。2020年，是“圣杯之戰(zhàn)”年，催化轉(zhuǎn)化甲烷制甲醇的研究最為活躍，通過光催化、等離子體催化、超臨界水催化等方法均有大量報(bào)道。如能將“圣杯反應(yīng)”進(jìn)行突破，能源結(jié)構(gòu)發(fā)生變化也有可能。

因此，將這些知識(shí)不斷地融入教學(xué)中，不僅可以啟發(fā)學(xué)生對(duì)于能源及催化的思考，也能為將來學(xué)生讀研讀博打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、采用比較教學(xué)法，將最新研究成果融入理論知識(shí)中，使學(xué)生理解并掌握這些催化反應(yīng)的特點(diǎn)及其在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的技術(shù)方式

在教學(xué)中，運(yùn)用比較法可使復(fù)雜的知識(shí)內(nèi)容變得條理清晰、重點(diǎn)突出，易于學(xué)生理解和掌握。催化的發(fā)展經(jīng)歷了幾百年的歷史，每種催化劑都有各自的發(fā)展路線，不光是一代、二代，成分、結(jié)構(gòu)、效能變化。教科書上給出的通常都是第一代甚至更早的用于工業(yè)生產(chǎn)及理論研究的催化劑，在講述相關(guān)催化劑時(shí)，通過對(duì)比教科書上的催化劑與最新的研究成果，發(fā)現(xiàn)催化發(fā)展歷史中人們的智慧及新型催化劑的優(yōu)勢(shì)，幫助學(xué)生理解相關(guān)催化反應(yīng)及對(duì)應(yīng)的催化劑，更深刻地掌握此類催化劑的催化原理。

將作用完全相反的催化劑成分進(jìn)行比較，可形成鮮明對(duì)照，便于學(xué)生理解和掌握，如比較貴金屬與硫?qū)饘俅呋瘎┑淖饔?，貴金屬能促進(jìn)金屬催化劑中金屬活性部位的還原，提高催化性能；而硫會(huì)使金屬活性部位中毒，降低催化性能。對(duì)同章節(jié)同類催化劑進(jìn)行橫向比較，歸納出異同點(diǎn)，既有利于學(xué)生掌握各種催化劑的特點(diǎn)，又有助于他們記憶，如酸催化劑中的硅鋁分子篩和氧化鋁的比較，硅鋁分子篩是B酸催化劑，而氧化鋁是L酸催化劑，兩者進(jìn)行的催化反應(yīng)，活性位不同，催化的機(jī)理也截然不同。

三、實(shí)驗(yàn)課與理論課相結(jié)合，在理論課中融入相關(guān)科研思維，后在實(shí)驗(yàn)課中啟發(fā)學(xué)生自己設(shè)計(jì)催化劑，為將來催化科研的發(fā)展奠定基礎(chǔ)

化學(xué)工程專業(yè)的一大特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)，對(duì)大多數(shù)化工課程而言，合理減少課堂講授，增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，是課程整合的目標(biāo)之一。催化課程以理論為主，實(shí)驗(yàn)也是其重要組成部分，實(shí)驗(yàn)可與理論教學(xué)并行的，內(nèi)容包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)等?？稍诮虒W(xué)改過過程中減少演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加研究性和綜合性實(shí)驗(yàn)的比例。除此之外，平時(shí)多開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生多動(dòng)手。教師在課堂上講授相關(guān)實(shí)驗(yàn)的基本理論、操作原則及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求，學(xué)生在課后自行設(shè)計(jì)較完整的實(shí)驗(yàn)方案，并在開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果完善自己的設(shè)計(jì)方案。例如，理論課最后一章，催化劑的設(shè)計(jì)與使用，可將最新最熱的催化劑設(shè)計(jì)理念融入教學(xué)中，讓學(xué)生理解掌握最新催化材料信息，之后在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行催化劑設(shè)計(jì)探索實(shí)驗(yàn)，為今后的科研工作打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

高?；瘜W(xué)與化工科研的發(fā)展是我國(guó)科學(xué)發(fā)展的重要組成部分，化工理論課程教學(xué)不僅關(guān)系到將來走向化工崗位學(xué)生的質(zhì)量，而且對(duì)世界化工的發(fā)展有重要的影響。隨著催化事業(yè)的不斷發(fā)展，相信更多的催化反應(yīng)會(huì)得到更好的理解，將最新催化科研成果融入工業(yè)催化教學(xué)課程中，對(duì)于學(xué)生的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)及科研思維的培養(yǎng)都至關(guān)重要。因此，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)該采用多種教學(xué)模式相結(jié)合的方法，將最新的研究成果融入課堂，讓學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí)，掌握最新的研究進(jìn)展及研究方向，從根本上加強(qiáng)學(xué)生對(duì)化工及催化事業(yè)發(fā)展的責(zé)任心，與時(shí)俱進(jìn)，提高催化行業(yè)的整體研究水平。