李曉微，秦來，邢其鑫，劉青,＊，張雷

1山東理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東 淄博 255000

2安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001

隨著我國全面開啟建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家新征程，高等教育在國家發(fā)展中扮演的角色就越來越重要。習(xí)近平總書記曾指出，“黨和國家事業(yè)發(fā)展對(duì)高等教育的需要，對(duì)科學(xué)知識(shí)和優(yōu)秀人才的需要，比以往任何時(shí)候都更為迫切?！备咝Ｗ鳛槿瞬排囵B(yǎng)的搖籃和科技創(chuàng)新的重要陣地, 必須堅(jiān)定“創(chuàng)新是第一動(dòng)力，人才是第一資源”的理念, 不斷提升教育的整體水平，為我國現(xiàn)代化事業(yè)培養(yǎng)更多高水平高素質(zhì)人才。

近年來，為深入貫徹和落實(shí)全國教育大會(huì)精神和新時(shí)代全國高校本科教育工作會(huì)議精神，教育部于2019年4月發(fā)布了關(guān)于實(shí)施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計(jì)劃”的建設(shè)規(guī)劃。一流專業(yè)的建設(shè)是我國針對(duì)高等教育的重要舉措，自啟動(dòng)以來，各建設(shè)學(xué)科和專業(yè)所依托的高校高度重視[1-3]，從課程設(shè)置、教學(xué)計(jì)劃以及科研平臺(tái)的構(gòu)建等方面都進(jìn)行了探索和創(chuàng)新，激發(fā)了學(xué)科和專業(yè)發(fā)展的動(dòng)力和活力，為培養(yǎng)高素質(zhì)人才提供了強(qiáng)有力的支撐。

山東理工大學(xué)是山東省重點(diǎn)建設(shè)的以理工科為主的多科性大學(xué)，學(xué)校始終堅(jiān)持科研與教學(xué)為中心。山東理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院具有鮮明的辦學(xué)特色和學(xué)科優(yōu)勢(shì)，其化學(xué)工程與工藝和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)入選2020年國家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，學(xué)院通過科教融合將人才培養(yǎng)與科學(xué)研究相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入課題組參與科學(xué)研究和創(chuàng)新活動(dòng)，為提高學(xué)生的創(chuàng)造力和自主學(xué)習(xí)的能力搭建了一個(gè)很好的平臺(tái)，其具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：(1) 現(xiàn)掛靠在學(xué)院有多個(gè)高水平的研究中心和科研實(shí)驗(yàn)室；(2) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的儀器設(shè)備為本科生開放；(3) 定期邀請(qǐng)中國科學(xué)院院士、杰青和各專業(yè)學(xué)術(shù)帶頭人為本科生做專題報(bào)告，營造學(xué)術(shù)氛圍，讓學(xué)生了解不同研究方向的前沿領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)科研創(chuàng)造新知，新知培養(yǎng)人才；(4) 以學(xué)生為中心，安排部分高年級(jí)的本科生參加由山東理工大學(xué)主辦的第七屆全國儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)大會(huì)暨2020淄博先進(jìn)能源材料論壇，讓學(xué)生身臨其境與學(xué)術(shù)大師面對(duì)面的交流，以激發(fā)其探索和求知欲；(5) 綜合考評(píng)中制定了相關(guān)的獎(jiǎng)勵(lì)政策激勵(lì)學(xué)生自主參加科學(xué)研究；(6) 高水平的指導(dǎo)教師隊(duì)伍使學(xué)生能夠在國家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)和院級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目中選題立項(xiàng)；(7) 高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)離不開導(dǎo)師的指導(dǎo)、關(guān)心和引領(lǐng)，因此制定了服務(wù)于科教融合的本科生班級(jí)導(dǎo)師制；(8) 建立了高層次的國際交流平臺(tái)，與國外多所大學(xué)簽訂聯(lián)合培養(yǎng)或本科生交流合作計(jì)劃等等，以上這些舉措和平臺(tái)對(duì)一流專業(yè)的建設(shè)及科教協(xié)同育人均起到了積極的作用，當(dāng)然，“科”與“教”協(xié)同作用培育高水平創(chuàng)新人才工作還存在一些問題，后續(xù)還有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

本文主要以培養(yǎng)學(xué)生的“化學(xué)知識(shí)-創(chuàng)新能力-綜合素質(zhì)”為主線，在科教融合的指導(dǎo)思想[4-6]和研究傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，將教學(xué)團(tuán)隊(duì)的科研成果引入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開發(fā)了“BiOI納米材料的制備及光催化降解甲基橙”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，該實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，實(shí)施性強(qiáng)，能夠很好地支撐教學(xué)。此外，將材料的結(jié)構(gòu)表征與光催化性能納入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，體現(xiàn)了無機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)、催化化學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及能源科學(xué)等學(xué)科知識(shí)的交叉，對(duì)學(xué)生知識(shí)面的拓寬和綜合能力的提升均能起到極好的促進(jìn)作用，與此同時(shí)還為學(xué)生畢業(yè)論文的順利進(jìn)行和研究生階段的科研工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，首先是實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，通過項(xiàng)目調(diào)研，文獻(xiàn)檢索與查閱了解國內(nèi)外半導(dǎo)體光催化劑BiOI的研究背景和研究現(xiàn)狀[7-13]，學(xué)習(xí)BiOI的制備技術(shù)和光催化降解機(jī)理，為下一步實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理做好充分的準(zhǔn)備，其總體實(shí)施方案如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施方案

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

(1) 掌握水熱法制備無機(jī)納米材料的方法和表征手段。

(2) 了解大型儀器設(shè)備的基本原理和操作方法。

(3) 理解BiOI光催化降解甲基橙的反應(yīng)機(jī)理。

(4) 學(xué)會(huì)使用軟件分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

半導(dǎo)體光催化作為一種新型的“綠色技術(shù)”，其利用太陽能將環(huán)境中的有機(jī)污染物降解轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無害的物質(zhì)，從而為我們提供一個(gè)綠色環(huán)保舒適的生活空間。然而，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程關(guān)鍵在于尋找和設(shè)計(jì)新型高效的光催化劑。鉍系化合物BiOI作為一種帶隙較窄的半導(dǎo)體材料因其擁有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)、良好的光學(xué)性能和催化性能等優(yōu)點(diǎn)而成為光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)采用簡(jiǎn)單的水熱法制備BiOI，以模擬太陽光的氙燈為光源，所得產(chǎn)物BiOI為光催化劑，甲基橙的水溶液為模擬污染物考察BiOI的光催化活性。在光催化反應(yīng)過程中，含有BiOI的甲基橙水溶液受到光照后，BiOI被激發(fā)產(chǎn)生光生電子e-和空穴h+，導(dǎo)帶的電子與吸附在BiOI表面的O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成超氧自由基·O2-，·O2-作為活性物種對(duì)甲基橙進(jìn)行降解，而價(jià)帶的空穴則作為活性物種直接參與對(duì)甲基橙的氧化降解，光催化機(jī)理如圖2所示。

圖2 BiOI的光催化機(jī)理

1.3 實(shí)驗(yàn)試劑與藥品

五水硝酸鉍(Bi(NO3)3·5H2O)，碘化鉀(KI)，甲基橙(MO)，無水乙醇(C2H5OH)和去離子水(實(shí)驗(yàn)室自制)。實(shí)驗(yàn)所用試劑和藥品均為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，使用前未進(jìn)行純化處理。

1.4 實(shí)驗(yàn)儀器

電子分析天平(梅特勒-托利多ME204)，磁力攪拌器(上海司樂儀器有限公司85-2)，超聲波清洗儀(昆山舒美超聲儀器有限公司KQ3200DE)，電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司DHG-9076)，高速離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠TGL-10K)，真空干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司DZF-6020)，紫外-可見分光光度計(jì)(上海元析儀器有限公司UV-6100)，光化學(xué)反應(yīng)儀(南京胥江機(jī)電廠XPA-7型)，反應(yīng)釜，燒杯，量筒等。其他大型儀器設(shè)備見本文1.7小節(jié)。

1.5 BiOI納米材料的制備

稱取0.485 g的Bi(NO3)3·5H2O加入到20 mL的去離子水中，超聲10 min后得到均勻分散的白色懸濁液，將20 mL濃度為0.05 mol·L-1的KI溶液滴入上述Bi(NO3)3·5H2O的懸濁液中，室溫?cái)嚢? h后，所得混合溶液轉(zhuǎn)入50 mL高壓反應(yīng)釜中，180 °C反應(yīng)12 h，待反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，離心分離產(chǎn)物，然后用去離子水和無水乙醇分別離心洗滌產(chǎn)物3-5次，最后60 °C真空干燥8 h得產(chǎn)物BiOI，制備過程如圖3所示。

圖3 BiOI的制備過程

1.6 甲基橙水溶液的配制

用電子天平準(zhǔn)確稱取10 mg的甲基橙固體于200 mL燒杯中，加入去離子水?dāng)嚢柚镣耆芙夂蟮谷? L容量瓶中稀釋定容，配成10 mg·L-1的甲基橙水溶液作為模擬污染物避光放置待用。

1.7 BiOI納米材料的結(jié)構(gòu)表征

利用X射線粉末衍射(XRD)對(duì)樣品BiOI的物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，儀器使用CuKα射線(λ= 0.15418 nm)，掃描速度為6 (°)·min-1，掃描范圍15°-80°；X射線光電子能譜(XPS)通過PHI5000型X射線光電子能譜儀器測(cè)試；產(chǎn)物的形貌結(jié)構(gòu)和元素組成通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀測(cè)；樣品的比表面積通過ASAP 2020型氮吸附儀測(cè)得；光催化降解過程中甲基橙水溶液吸光度的變化利用上海元析UV-6100型紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)定。

1.8 BiOI納米材料光催化活性的測(cè)試

以500 W的氙燈(濾光片λ＞ 420 nm)為光源，產(chǎn)物BiOI為光催化劑，甲基橙的水溶液為模擬污染物評(píng)價(jià)所制備BiOI的光催化活性，具體步驟如下：分別向五支盛有10 mL濃度為10 mg·L-1甲基橙水溶液的石英管中加入10 mg的BiOI，將其置于XPA-7型光化學(xué)反應(yīng)儀(自帶循環(huán)冷凝水裝置)中避光條件下充分?jǐn)嚢? h，使其達(dá)到吸附-脫附平衡，然后開啟光源，每隔10 min取出一支石英管，將石英管中的懸浮液進(jìn)行高速離心，上層甲基橙清液的紫外-可見吸收光譜及波長(zhǎng)為464 nm處的吸光度通過紫外-可見分光光度計(jì)來監(jiān)測(cè)，以確定甲基橙的濃度和降解率，其計(jì)算公式：

式中，D為降解率，C0為甲基橙的初始濃度，Ct為光照t時(shí)刻甲基橙的濃度，根據(jù)朗伯-比爾定律，降解率D也可以直接利用甲基橙的初始吸光度A0和光照t時(shí)刻甲基橙的吸光度At來計(jì)算，即：

1.9 實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中按照如下注意事項(xiàng)規(guī)范操作，不存在其他的安全隱患和危險(xiǎn)。

(1) 樣品制備過程中，禁止使用已變形的反應(yīng)釜內(nèi)膽。

(2) 反應(yīng)釜使用前，須用稀酸溶液將反應(yīng)釜內(nèi)膽清洗一遍，將釜的內(nèi)外附著物清洗潔凈。

(3) 將溶劑和樣品放入反應(yīng)釜內(nèi)膽中，要保證加料系數(shù)不能超過內(nèi)膽容積的80%，同時(shí)檢查所用的水熱反應(yīng)釜不銹鋼釜套是否老化。

(4) 水熱反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜溫度降至室溫再打開處理樣品。

(5) 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要及時(shí)將反應(yīng)釜及其內(nèi)膽清洗潔凈，以免銹蝕。釜體密封處要格外留意清洗潔凈，并嚴(yán)防將其碰傷損壞。

2 結(jié)果與討論

2.1 BiOI的物相分析

圖4所示為樣品BiOI的XRD譜圖，從圖中可以看出，所有衍射峰與BiOI的標(biāo)準(zhǔn)卡片完全吻合(JCPDS 73-2062)，沒有出現(xiàn)任何雜峰，說明所得樣品為純相四方晶系的BiOI。在2θ等于19.4°，24.3°，29.7°，31.7°，33.3°，39.5°，45.8°，51.5°，55.3°處的衍射峰分別對(duì)應(yīng)于(002)，(011)，(012)，(110)，(111)，(004)，(014)，(114)，(122)的晶面衍射。

圖4 BiOI的XRD譜圖

2.2 BiOI的微觀形貌

利用掃描電子顯微鏡對(duì)BiOI的微觀形貌進(jìn)行表征，其SEM圖片見圖5，由圖可知，所制備的BiOI呈不規(guī)則的納米片狀結(jié)構(gòu)，片層厚度小于50 nm，寬度約100-800 nm。圖6所示元素分布圖和EDS能譜表明，所制備的樣品含有Bi、O和I三種元素，此外，EDS能譜中Cu元素的峰是由SEM制樣過程中所用銅片所致，由此進(jìn)一步證實(shí)了BiOI的成功制備。

圖5 BiOI的SEM圖

圖6 BiOI的元素分布圖和EDS能譜

2.3 BiOI的XPS表征

XPS通常用于測(cè)定樣品表面的化學(xué)組成和元素的化學(xué)狀態(tài)，BiOI的XPS能譜如圖7a所示，從圖中可以看到Bi、O、I三種元素的存在。圖7b是Bi 4f的能譜圖，結(jié)合能為164.4和159.0 eV處的強(qiáng)峰分別歸于Bi 4f5/2和Bi 4f7/2，說明BiOI中Bi以Bi3+的形式存在。結(jié)合能為530.0 eV處較強(qiáng)的峰對(duì)應(yīng)于BiOI中的晶格氧，而531.5 eV處較弱的信號(hào)峰來源于O污染即表明有吸附氧的存在(圖7c)。圖7d為I 3d的XPS譜圖，位于630.6和619.0 eV的信號(hào)峰屬于I 3d3/2和I 3d5/2。

圖7 BiOI的XPS譜圖

2.4 BiOI的比表面積和孔徑分布

為了探究BiOI的比表面積和孔徑分布，我們對(duì)其進(jìn)行了氮?dú)馕綔y(cè)試，其N2吸附-脫附等溫線和孔徑分布曲線分別見圖8及插圖，根據(jù)BET結(jié)果，片狀BiOI的比表面積為13.63 m2·g-1，孔徑分布相對(duì)較寬，孔徑范圍主要集中于2-51 nm。

圖8 N2吸附-脫附等溫線和孔徑分布曲線(插圖)

2.5 BiOI的光催化活性

以500 W的氙燈為光源，甲基橙為目標(biāo)污染物來評(píng)價(jià)所制備樣品BiOI的光催化活性，圖9a為光催化降解過程中不同光照時(shí)間甲基橙的紫外-可見吸收光譜圖，利用甲基橙最大吸收波長(zhǎng)464 nm處的吸光度(表1)來計(jì)算得到光催化降解率隨時(shí)間的變化曲線(圖9b)，由圖可知，在沒有光催化劑BiOI時(shí)，甲基橙在光照50 min內(nèi)降解率極低，而加入光催化劑BiOI后，光照10 min甲基橙的降解率為28%，光照50 min甲基橙的降解率可達(dá)91%，降解產(chǎn)物為CO2和H2O等無污染的小分子，此外，從圖9b中的插圖也可清晰地看出，光降解過程中，隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，甲基橙的顏色逐漸變淺，50 min后甲基橙的顏色由黃色幾乎變?yōu)榱藷o色。

表1 甲基橙水溶液在不同光照時(shí)間的吸光度A (λ = 464 nm)和降解率(D)

圖9 (a) 光催化降解過程中甲基橙的紫外-可見吸收光譜圖；(b) 甲基橙的降解率隨時(shí)間的變化曲線

2.6 BiOI的循環(huán)使用性能

為了研究BiOI在光催化降解過程中的穩(wěn)定性，我們將光催化反應(yīng)后的樣品回收，經(jīng)離心分離，去離子水和無水乙醇洗滌，60 °C干燥后重復(fù)進(jìn)行了6次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖10所示，經(jīng)6次重復(fù)使用后BiOI對(duì)甲基橙的降解率為80%，與第1次相比降低了11%，這可能是由于樣品在回收過程中損失所造成的，顯示了BiOI良好的穩(wěn)定性。

圖10 BiOI的循環(huán)使用性能

綜上，以硝酸鉍和碘化鉀為原料，通過水熱反應(yīng)制備的產(chǎn)物BiOI被成功用于光催化降解甲基橙的水溶液中，并表現(xiàn)出較高的光催化活性和循環(huán)使用性能。

3 思考題

(1) 什么是水熱合成法，有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足？

(2) 影響水熱合成反應(yīng)的主要因素有哪些？

(3) 如何證明光催化降解過程中起主要作用的活性物種是超氧自由基·O2-和空穴h+？

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求與組織形式

4.1 教學(xué)要求

(1) 要求學(xué)生在課前根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)內(nèi)容做好預(yù)習(xí)并撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告。

(2) 樣品的制備和表征結(jié)束后，利用Origin軟件作圖，根據(jù)XRD、SEM、EDS、XPS和N2吸附等結(jié)果分析樣品的形貌結(jié)構(gòu)、元素組成、價(jià)態(tài)和比表面積等以更好地明確光降解過程中影響樣品光催化活性的因素。

(3) 光催化降解甲基橙的過程中，能熟練應(yīng)用朗伯比爾定律求算出甲基橙的降解率隨時(shí)間的變化曲線。

(4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每組以PPT的形式對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行概括總結(jié)，通過小組互評(píng)促進(jìn)學(xué)生互相學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

4.2 學(xué)時(shí)安排

為保證教學(xué)質(zhì)量，采用小班教學(xué)，一堂實(shí)驗(yàn)課參與學(xué)生的人數(shù)為10-15人，兩人一組分組進(jìn)行，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程分三個(gè)階段完成：

(1) 第一階段，樣品的制備，水熱反應(yīng)前樣品的準(zhǔn)備需要2 h，水熱反應(yīng)12 h，樣品的后處理洗滌1 h和真空干燥8 h，其中水熱反應(yīng)和真空干燥過程中分別指派2-3名學(xué)生輪流看守，以確保儀器正常運(yùn)行和實(shí)驗(yàn)安全進(jìn)行，因此，學(xué)生在制備樣品的過程中實(shí)驗(yàn)操作所需的時(shí)間實(shí)際約為3 h (2 + 1)。

(2) 第二階段，樣品的結(jié)構(gòu)表征約需4 h。

(3) 第三階段，樣品光催化性能的測(cè)試需4 h。

5 “科”與“教”協(xié)同作用在實(shí)驗(yàn)過程中的體現(xiàn)

本實(shí)驗(yàn)集實(shí)踐性和探究性于一體，采取綜合開放式模式，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密結(jié)合理論專業(yè)課和學(xué)科前沿，運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)和儀器設(shè)備，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通的同時(shí)還提高了實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)科研的興趣，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

5.1 學(xué)生獲取信息的能力

實(shí)驗(yàn)以“BiOI納米材料的制備及光催化應(yīng)用”為研究對(duì)象，在學(xué)習(xí)“文獻(xiàn)檢索”課程的基礎(chǔ)上，與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合讓學(xué)生通過實(shí)踐檢索和查閱文獻(xiàn)資料，了解BiOI光催化劑的特點(diǎn)和最新研究進(jìn)展，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，鞏固、加深和掌握中英文數(shù)據(jù)庫(如中國知網(wǎng)和Web of Science等)的檢索方法，培養(yǎng)學(xué)生獲取電子文獻(xiàn)信息的能力，快速準(zhǔn)確挑選出符合自己實(shí)驗(yàn)課題的資料，以增加知識(shí)量，開拓思路，提高信息整合能力和學(xué)習(xí)效率，為實(shí)驗(yàn)的順利開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也能夠真正實(shí)現(xiàn)本科教學(xué)課程開設(shè)的目的——學(xué)以致用。

5.2 學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能

通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生已掌握了一些基本的實(shí)驗(yàn)技能，在此基礎(chǔ)之上將科研課題引入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的提升起到了很好的效果。首先，學(xué)生掌握了水熱法制備納米材料的實(shí)驗(yàn)技術(shù)；其次，實(shí)驗(yàn)過程中密切關(guān)注實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，提高了實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)記錄的規(guī)范性；再次，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及時(shí)地分析、歸納和總結(jié)，找出影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素，從而使學(xué)生分析解決問題的能力得到“質(zhì)”的飛越。

5.3 學(xué)生的綜合素質(zhì)

該實(shí)驗(yàn)考查了學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)合成化學(xué)、波譜分析和納米材料的制備等相關(guān)課程的情況，強(qiáng)化了理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合運(yùn)用，從較高層次上了解了化學(xué)實(shí)驗(yàn)中特殊的研究方法和手段，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作精神，提高了學(xué)生的總結(jié)概括能力、語言表達(dá)能力和科研能力。

6 教學(xué)心得與反思

教育是國之大計(jì)，黨之大計(jì)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們將思政教育貫穿其中，培養(yǎng)了學(xué)生踏實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、愛崗敬業(yè)的職業(yè)道德和勇于探索、求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精神，使其成長(zhǎng)為一個(gè)愛國愛黨且具有社會(huì)責(zé)任感的人。

在能源短缺和環(huán)境污染日益加劇的今天，將納米材料用于光催化降解污染物不僅增強(qiáng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)，而且使學(xué)生認(rèn)識(shí)到了自然環(huán)境與人類社會(huì)發(fā)展的必然性。BiOI光催化降解甲基橙屬于綜合性實(shí)驗(yàn)，其操作簡(jiǎn)單、成功率高、知識(shí)面覆蓋廣，符合高年級(jí)專業(yè)的課程標(biāo)準(zhǔn)。BiOI的制備，重點(diǎn)考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力；BiOI的結(jié)構(gòu)表征與光催化性能的測(cè)試，著重考查了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解以及運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。通過學(xué)生課堂上的表現(xiàn)和課后對(duì)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能夠規(guī)范操作，對(duì)基本的實(shí)驗(yàn)技能掌握較好，但是對(duì)圖表的制作、數(shù)據(jù)的處理以及分析方面較差，這主要源于學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中只注重于書本知識(shí)，沒有做到理論聯(lián)系實(shí)際和對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的融會(huì)貫通，因此在后續(xù)的教學(xué)工作中還需進(jìn)一步強(qiáng)化這方面的鍛煉。

此外，在實(shí)驗(yàn)過程中，我們改變了以往實(shí)驗(yàn)課人數(shù)眾多且以單純上交紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的教學(xué)方式，采取兩人一組開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后各小組以PPT的形式對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行匯報(bào)總結(jié)，增強(qiáng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，加強(qiáng)了老師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的互動(dòng)、交流與溝通，對(duì)自主學(xué)習(xí)能力的提高起到了極大的促進(jìn)作用。學(xué)生普遍反映，該綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相較于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常規(guī)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來說收獲頗多，讓他們從真正意義上認(rèn)識(shí)到了科研的基本過程。

7 結(jié)語

在信息化時(shí)代的今天，我們始終堅(jiān)持以習(xí)近平新時(shí)代科技創(chuàng)新思想理論體系為指導(dǎo)，牢記習(xí)近平總書記在主持召開科學(xué)家座談會(huì)上提出的“四個(gè)面向”：面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國家重大需求和面向人民生命健康，無論是在教學(xué)還是科研工作中，要真正實(shí)現(xiàn)這些偉大的目標(biāo)就必須將“科”與“教”相結(jié)合，只有科教結(jié)合協(xié)同作用才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，這也是我?！盎瘜W(xué)工程與工藝”和“應(yīng)用化學(xué)”等國家級(jí)一流專業(yè)建設(shè)的必然選擇。

本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將納米材料的制備與光催化性能的研究引入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不但鍛煉了學(xué)生獲取信息的能力，而且加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，激發(fā)了學(xué)生對(duì)科研的興趣和積極性，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和分析解決問題的能力，后續(xù)我們將繼續(xù)強(qiáng)化“科”與“教”的結(jié)合，爭(zhēng)取構(gòu)建國內(nèi)外具有競(jìng)爭(zhēng)力的一流專業(yè)，培育國家和社會(huì)所需的高水平創(chuàng)新人才。