陳遠(yuǎn)道 周詩彪 左成鋼 李琳 肖安國

【摘要】《粉體工程》是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。通過該課程教學(xué)現(xiàn)狀的分析和對研究性教學(xué)的內(nèi)涵及理論依據(jù)的探索，在課程教學(xué)中選擇部分教學(xué)內(nèi)容采用基于PBL的教學(xué)、案例教學(xué)、實地考察等方法進(jìn)行了研究性教學(xué)的實踐，取得較好的效果。

【關(guān)鍵詞】粉體工程 研究性教學(xué) 實踐

【基金項目】湖南省教育廳教改項目[湘教通（2013）223號]，湖南省“十二五”重點建設(shè)學(xué)科（應(yīng)用化學(xué)）資助[湘教通（2011）76號]，湖南文理學(xué)院教改項目（JGZD1306）（JGYB1315）。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）12-0219-02

粉體工程在新材料研制和開發(fā)中日益突出的地位和作用已受到高度重視，許多高校相繼開設(shè)了材料科學(xué)與工程專業(yè)，而《粉體工程》課程也成為該專業(yè)無機非金屬材料方向的一門主干課程，并且還是一門交叉性、應(yīng)用性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，因此，該門課程的學(xué)習(xí)對于工科材料專業(yè)的本科生來說至關(guān)重要。

一、《粉體工程》課程教學(xué)現(xiàn)狀

粉體工程主要研究粉體技術(shù)體系中一些帶有共性的基礎(chǔ)問題，課程主要講授粉體的性能、制備工藝、表征方法，介紹粉體加工與處理設(shè)備、工藝及有關(guān)計算的方法。本課程涉及理論力學(xué)、材料力學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)等多方面內(nèi)容，概念復(fù)雜，理論抽象，學(xué)生常感到教學(xué)內(nèi)容枯燥、乏味。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)的效率，本課程的教學(xué)也經(jīng)歷了一系列改革，例如，從單純的黑板手寫、教師講解到計算機多媒體教學(xué)[1]，教學(xué)方法得到了很大的進(jìn)步，也取得了一定的教學(xué)效果[2]，但是授課的方式依然是“教師講，學(xué)生聽”的填鴨式教學(xué)，這對大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)無疑是一種阻礙。然而，在課程教學(xué)中開發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新潛能，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)的重要途徑，傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法滿足這一要求，因此課程教學(xué)方法需要做出新的嘗試。作為有效引導(dǎo)學(xué)生主動探究，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的教學(xué)方式，研究性教學(xué)在高校的應(yīng)用越來越受到關(guān)注。許多高校都在積極開展課堂研究性教學(xué)，而《粉體工程》課程中進(jìn)行研究性教學(xué)是一種新的嘗試和教學(xué)改革。

二、研究性教學(xué)的內(nèi)涵及理論依據(jù)

1.研究性教學(xué)的內(nèi)涵

研究性教學(xué)是近年來我國教育科研領(lǐng)域出現(xiàn)的一個新名詞，它源于對基礎(chǔ)教育階段的教育教學(xué)改革的思考。中外教育學(xué)家對研究性教學(xué)的界定各不相同，但從各種不同的定義中可以得到研究性教學(xué)的要點在于培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，科學(xué)探索的精神和創(chuàng)新實踐能力[3]。它重視學(xué)生對知識的建構(gòu)過程，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中的情感體驗，注重學(xué)生創(chuàng)新能力的提高，強調(diào)學(xué)生在教學(xué)活動中的參與性和互動性。而對于一門具體的課程而言，研究性教學(xué)應(yīng)該是針對高素質(zhì)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，調(diào)動一切因素培養(yǎng)全面發(fā)展的人的教育思想，通過具體的教學(xué)活動使科學(xué)研究要素與教育教學(xué)需求相互滲透，彼此促進(jìn)，從而將課程教學(xué)的具體目標(biāo)與培養(yǎng)高素質(zhì)人才的最終目標(biāo)融為一體的教學(xué)方法。

2.研究性教學(xué)的理論依據(jù)

（1）心理學(xué)基礎(chǔ)

認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論、人本主義理論和建構(gòu)主義理論的學(xué)習(xí)觀為研究性教學(xué)提供了堅實的理論依據(jù)。認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)觀認(rèn)為學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過自己的探索和學(xué)習(xí)，“發(fā)現(xiàn)”事物的變化的因果關(guān)系及其內(nèi)在聯(lián)系，形成概念獲得原理的過程中，能體驗到“發(fā)現(xiàn)”知識的興奮感和完成任務(wù)的自信心，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動機[3]。人本主義理論學(xué)習(xí)觀則認(rèn)為學(xué)習(xí)的實質(zhì)在于意義學(xué)習(xí)，指學(xué)習(xí)者所作出的一種自主、自覺的學(xué)習(xí)，要求學(xué)習(xí)者能夠在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇材料，并安排適合于自己的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過實際參加學(xué)習(xí)活動進(jìn)行自我發(fā)現(xiàn)，自我評價和自我創(chuàng)造，從而獲得有價值的經(jīng)驗。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀認(rèn)為學(xué)習(xí)不是學(xué)生被動地接受外在信息，而是根據(jù)自己的經(jīng)驗世界主動建構(gòu)知識的意義的過程。三大理論的學(xué)習(xí)觀都認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者積極探索，自主建構(gòu)的過程，傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)無法滿足學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，而研究性教學(xué)可以使學(xué)生在教師引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問題、自主學(xué)習(xí)，建構(gòu)認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新實踐能力。

（2）基于培養(yǎng)目標(biāo)的理論依據(jù)

我院屬于地方本科院校，人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位為應(yīng)用型人才。培養(yǎng)根據(jù)人才分類理論，應(yīng)用型人才大致分為工程型、技術(shù)型、技能型三大類人才。技能型人才指的是在生產(chǎn)第一線或工作現(xiàn)場通過實際操作將圖紙、計劃、方案等轉(zhuǎn)變成具體產(chǎn)品的人才，高職院校培養(yǎng)的就屬于技能型人才，而對于地方理工院校來說，所培養(yǎng)的應(yīng)該是工程型和技術(shù)型的應(yīng)用人才。隨著高等教育的大眾化得快速發(fā)展，地方本科院校在人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位上需要有明確的新趨勢，否則將會造成培養(yǎng)的畢業(yè)生既沒有研究型大學(xué)畢業(yè)生的學(xué)術(shù)理論功底，也沒有高職院校畢業(yè)生的實踐能力。同時，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級發(fā)展，高新技術(shù)企業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)已發(fā)生很大變化，對工程型和技術(shù)型人才的智能水平和創(chuàng)新能力也提出了越來越高的要求。要求本科層次的技術(shù)人才不僅是技術(shù)應(yīng)用者，還是技術(shù)創(chuàng)新者，需要他們具有技術(shù)革新的意識和技術(shù)轉(zhuǎn)化能力，能夠敏銳地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的和潛在的技術(shù)問題，熟練地運用各種知識和技能解決技術(shù)實際問題。這就需要在本科教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的意識、思維及能力，使他們具備一定的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神。

三、《粉體工程》課程研究性教學(xué)實踐

1.基于PBL的教學(xué)

PBL代表基于問題的學(xué)習(xí)（Problem-Based Learning）和基于項目驅(qū)動的學(xué)習(xí)（Project-Based Learning）兩層含義。

基于問題的學(xué)習(xí)是把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情景中，通過學(xué)習(xí)者的合作來解決真正的問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識，進(jìn)而解決問題。例如，在講授粉塵的危害與防護(hù)的時候，首先，根據(jù)出現(xiàn)的粉塵爆炸事物的案例設(shè)置問題：粉塵爆炸的機理與條件是什么？第二步，學(xué)生分組搜集資料、進(jìn)行討論，在這個環(huán)節(jié)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性充分調(diào)動起來，有的學(xué)生利用多媒體動畫來說明粉塵爆炸的機理，而有的學(xué)生則通過利用純凈水桶、面粉、鼓風(fēng)機等材料設(shè)計并完成實驗來反映爆炸的機理。第三步，各討論小組通過小組內(nèi)部討論和小組間的交流對粉塵爆炸的機理和條件進(jìn)行總結(jié)，對知識進(jìn)行歸納。第四步，教師再通過講解把知識進(jìn)行梳理。通過從生活和生產(chǎn)的實際設(shè)置問題，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在學(xué)習(xí)的過程中學(xué)生自主的搜集資料，主動探索知識，建構(gòu)了對“粉塵的爆炸機理”的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，同時也培養(yǎng)了他們的實踐能力[4、5、7]。

基于項目驅(qū)動的學(xué)習(xí)，是以實踐應(yīng)用為根本目標(biāo)，學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，圍繞具體的項目構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系。在具體的課程教學(xué)中，首先是把學(xué)生分成不同的學(xué)習(xí)小組，其次根據(jù)課程的教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建適合學(xué)生研究的的項目，然后由各學(xué)習(xí)小組組織學(xué)習(xí)[6]。根據(jù)粉體工程課程的特點和學(xué)習(xí)內(nèi)容，構(gòu)建了“基于低能耗的水泥粉磨工藝研究”，“半水石膏的制備”等項目。學(xué)生在項目的驅(qū)動下，小組成員合作，通過查找資料、走訪調(diào)查、實驗操作等等手段按需學(xué)習(xí)。例如在對“基于低能耗的水泥粉磨工藝研究”項目的學(xué)習(xí)中學(xué)生從粉磨方式、磨機產(chǎn)質(zhì)量的影響因素等方面對水泥粉磨工藝進(jìn)行了分析，不同的學(xué)習(xí)小組選擇不同的粉磨方式在考慮各種各種影響磨機產(chǎn)質(zhì)量的影響因素如磨機是否通風(fēng)、入磨物料的粒度、溫度、水分等的基礎(chǔ)上設(shè)計了低能耗的粉磨生產(chǎn)工藝。在課堂上各小組展示自己設(shè)計的生產(chǎn)工藝，并說明優(yōu)缺點，全班同學(xué)一起討論交流。而在“半水石膏的制備”的項目完成過程中學(xué)生是通過動手制備產(chǎn)品，從而對破碎、粉磨、篩分等過程的基本原理更加深入的了解，對基本操作加以熟悉，從而掌握課程的基本內(nèi)容。

2.基于案例的教學(xué)

案例教學(xué)法是一種教師與學(xué)生直接參與，共同對具體案例或疑難問題進(jìn)行討論的教學(xué)方法。在研究性教學(xué)中，案例教學(xué)也是一種非常重要和常用的教學(xué)組織形式。例如，在課程教學(xué)中突破章節(jié)的局限，引入了超細(xì)碳酸鈣粉體的生產(chǎn)的案例，通過對濕法超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)工藝的分析，從破碎、粉磨、超細(xì)研磨、分級、干燥等工藝流程各種設(shè)備的使用著手和學(xué)生共同討論了粉碎、分級、分離等粉體工程中重要過程所使用的機械的工作原理及優(yōu)缺點。而濕法對于這些過程的基本原理則由老師講解和學(xué)生自主講解的形式呈現(xiàn)。學(xué)生自主講解指的是由學(xué)生扮演教師對角色講解部分的教學(xué)內(nèi)容，如篩分的機理及影響因素、干法超細(xì)分級等等相對而言比較簡單的內(nèi)容[6、7]。

3.實地參觀

粉體工程課程涉及許多機械的工作原理的教學(xué)，雖然可以使用多媒體課件幫助學(xué)生理解工作的原理，但還是與實際相脫節(jié)。組織學(xué)生對粉體加工工廠實地參觀考察可以很好的把所學(xué)的理論用于實踐，例如組織學(xué)生參觀了碎石加工廠，石膏加工廠、以及水泥廠，并在參觀完后對相應(yīng)的機械能繪制出工作原理草圖。從而加深學(xué)生對這些機械工作原理的理解。

四、結(jié)束語

《粉體工程》研究性教學(xué)已經(jīng)進(jìn)行了兩年，通過對學(xué)生的走訪調(diào)查，大部分學(xué)生對實施研究性教學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容印象深刻，也表示學(xué)到了很多課外的知識，并感到對粉體工程的學(xué)習(xí)并不枯燥。通過研究性教學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力得到了明顯的提高，初步具備了科學(xué)探究的精神。由此可見，研究性教學(xué)的實施對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)起到了積極作用。然而，研究性教學(xué)僅僅是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑之一，要想真正提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，還需要結(jié)合多種教學(xué)方法。另外對粉體工程實驗課程的研究性教學(xué)也將是我們探索的方向。

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作者簡介：

陳遠(yuǎn)道（1970-）男，副教授，主要從事高校化學(xué)教學(xué)管理。