《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》課程的教學(xué)改革與實踐探索

李瑞鋒　吳甜甜　鄭玉船　陳龍　孫銀宇

【摘 要】根據(jù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，從案例式教學(xué)、互動式教學(xué)以及實踐輔助式教學(xué)三方面對《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》課程進(jìn)行了初步的教學(xué)改革與實踐探索，明顯提高了學(xué)生的理論聯(lián)系實際的能力以及實踐操作能力。

【關(guān)鍵詞】無機(jī)非金屬材料工學(xué);案例式教學(xué);互動式教學(xué);實踐輔助式教學(xué)

中圖分類號： G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）26-0099-002

【Abstract】According to the training requirement of application-oriented talents，a preliminary teaching reform and practical exploration of“Inorganic Non-metal Materials Technology”course was carried out from the aspects of case-teaching，interaction-teaching and practice-aided teaching. It is obvious that students' ability of connecting theory with practice and practical operation enhanced.

【Key words】Inorganic non-metal materials technology;Case-teaching;Interaction-teaching;Practice-aided teaching

《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》是一門主要介紹與無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)相關(guān)的制備原理、生產(chǎn)工藝以及工程應(yīng)用等方面知識的課程[1-3]，是黃山學(xué)院材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)及核心課程。該門課程既是對已學(xué)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《化工原理》、《材料性能學(xué)》等課程基礎(chǔ)理論的應(yīng)用，也是對材料制備原理與工藝的系統(tǒng)描述，更是今后開展課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)。

《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》是一門理論與實踐并重的課程，對于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力、實踐操作能力以及提高就業(yè)競爭力具有重要的輔助作用。為了調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，我們對該課程進(jìn)行了初步的教學(xué)改革與實踐探索。

1 案例式教學(xué)

《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》這門課程主要分為兩大篇[4]，第1篇是生產(chǎn)過程原理，主要介紹各類型無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程中所涉及的共性流程和環(huán)節(jié)，例如原料的種類和選用、粉體制備、成型工藝、干燥以及高溫?zé)崽幚淼?第2篇是代表性無機(jī)非金屬材料，主要介紹水泥、混凝土、陶瓷、玻璃、耐火材料在制造過程中各自涉及的基本概念、原料性質(zhì)和要求、物質(zhì)變化、生產(chǎn)過程工藝特點等知識。由此可見，《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》的內(nèi)容與生產(chǎn)實際以及日常生活密不可分，我們引入的案例式教學(xué)分為以下三類：

1）與學(xué)生的認(rèn)知實習(xí)相結(jié)合：在大一學(xué)年的通識教育階段我們給學(xué)生開設(shè)了《認(rèn)知實習(xí)》課程，通過帶領(lǐng)學(xué)生深入企業(yè)進(jìn)行參觀實習(xí)的形式開展，目前我們主要的實習(xí)企業(yè)是黃山市白岳活性白土有限公司以及黃山永新股份有限公司。其中，黃山市白岳活性白土有限公司主要是從事膨潤土、活性白土以及顆粒白土的開發(fā)、生產(chǎn)、精加工和銷售，主要的生產(chǎn)工藝包括礦山開采、粉體制備、物料運(yùn)輸及存儲、礦漿制備及漂洗、脫水與烘干、成品包裝以及廢棄物處理等。這些生產(chǎn)工藝與課堂教學(xué)中第1篇的框架結(jié)構(gòu)和知識體系完全吻合，因此，可將此案例直接引入課堂教學(xué)，有助于加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解和掌握，又能讓學(xué)生認(rèn)識到理論與實際之間的相互關(guān)聯(lián)，認(rèn)識到這門課程的應(yīng)用前景。黃山永新股份有限公司主要生產(chǎn)和經(jīng)營各種功能性包裝（膜）材料，采用的工藝主要包括流延成型、薄膜的吹制成型、鍍膜成型工藝等，這都與無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)和加工工藝相一致或者具備通用性，我們同樣將此案例引入了課堂教學(xué)。通過將學(xué)生見過或者操作過的典型案例引入課堂，能增加學(xué)生對課堂內(nèi)容的親切感，有助于把學(xué)生的精力吸引到課堂內(nèi)容上，不至于出現(xiàn)上課開小差、睡覺、玩手機(jī)或者逃課等不良現(xiàn)象，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2）與教師科研及經(jīng)歷相結(jié)合：本人長期從事無機(jī)非金屬材料的教學(xué)、科研及生產(chǎn)研究，其他主講教師也都有與無機(jī)非金屬材料相關(guān)的學(xué)習(xí)及教學(xué)研究經(jīng)歷。例如，本人主要研究陶瓷燃料電池（固體氧化物燃料電池），其制備工藝主要包括原料的選用及預(yù)處理、粉體制備、干燥、成型、燒成及性能測試，這些工藝都屬于無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程中所涉及的共性環(huán)節(jié)，將此案例引入課堂教學(xué)，便于學(xué)生了解所學(xué)理論知識與科研之間的相互關(guān)聯(lián)，有助于吸引學(xué)生的注意力，并能提高講課的感染力，為學(xué)生的畢業(yè)論文以及以后從事類似的科研工作奠定一定的基礎(chǔ)。

3）與生產(chǎn)實際以及日常生活相結(jié)合：該門課程與生產(chǎn)實際以及日常生活密不可分，例如裝飾水泥、道路水泥等水泥制品，實驗中用到的各種玻璃儀器，衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷等陶瓷制品，高溫爐中用到的各類耐火材料等等，可以通過表格、圖片、動畫、視頻等形式，借助于多媒體將實物展示給學(xué)生。各類無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)和加工流程也可以在相關(guān)專業(yè)網(wǎng)站或者視頻網(wǎng)站下載，將工廠實際直觀地展示給學(xué)生，拉近課堂與工廠之間的距離，縮短理論與實際之間的距離，有助于學(xué)生提高對理論知識的認(rèn)識，提高畢業(yè)以后的就業(yè)競爭力。

2 互動式教學(xué)

學(xué)生是課堂的主體，教師是主導(dǎo)，互動式教學(xué)能拉近教師與學(xué)生之間的距離，便于教師及時了解學(xué)生的接受和掌握情況。為了盡可能讓學(xué)生參與到日常的課堂教學(xué)中來，我們常采用的互動式教學(xué)方式如下：

1）提問互動式：在教學(xué)過程中加入了對學(xué)生的提問環(huán)節(jié)，并且是隨時對學(xué)生進(jìn)行提問。提問內(nèi)容可以是對已學(xué)理論知識的回憶，例如針對第7章燒成部分可以提問學(xué)生《材料科學(xué)基礎(chǔ)》中學(xué)過的關(guān)于固相反應(yīng)及相變的知識;可以是對現(xiàn)學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識，例如針對第4章陶瓷的漿料成型、可塑成型以及壓制成型時可以讓學(xué)生比較這幾種成型工藝的區(qū)別;也可以是用現(xiàn)學(xué)知識解釋一些現(xiàn)象，例如介紹到混凝土拌合物的和易性時，讓學(xué)生解釋為什么商用混凝土拌合物運(yùn)輸?shù)能嚬扌枰修D(zhuǎn)動功能。通過提問能夠了解學(xué)生是否在認(rèn)真聽講，了解學(xué)生對課堂內(nèi)容的掌握情況，也可以督促學(xué)生主動參與到課堂教學(xué)中來，提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。

2）啟發(fā)討論互動式：首先，可以結(jié)合實際給學(xué)生布置需要討論的話題，例如第三章粉體制備的分級一節(jié)中可以讓學(xué)生舉例說明分級在日常生活中的應(yīng)用;第五章干燥中可以讓學(xué)生結(jié)合在《化工原理實驗》中學(xué)過的流化床干燥和洞道干燥實驗討論物料的干燥過程及影響因素;高溫?zé)崽幚碇锌梢宰寣W(xué)生比較煅燒、燒成和燒結(jié)的區(qū)別和聯(lián)系并舉例說明等等。然后，將學(xué)生進(jìn)行分組，引導(dǎo)學(xué)生去圖書館或者借助于網(wǎng)絡(luò)資源對問題進(jìn)行解答，課堂上學(xué)生可以通過口頭介紹或者PPT的形式開展討論，并鼓勵其他學(xué)生以提問或者補(bǔ)充的形式積極參與到討論環(huán)節(jié)中，這樣不僅可以讓學(xué)生直接參與到課堂教學(xué)，而且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3 實踐輔助式教學(xué)

《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》是一門理論與實踐并重的課程，單純的理論知識比較枯燥，尤其是很多工藝學(xué)生都未曾見過，很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，實踐課程既能以更加直觀和形象的形式將工藝流程展示給學(xué)生，又能輔助理論教學(xué)，幫助學(xué)生理解和掌握知識重點，提高學(xué)習(xí)效率。

1）與《專業(yè)綜合實驗》相結(jié)合：我們開設(shè)了功能陶瓷粉末的合成及試樣制備、功能陶瓷試樣的物理性能測試兩個綜合性實驗，共16個課時，主要是要求學(xué)生從原料選用及預(yù)處理、計算及稱量、球磨混合、干燥、篩分與造粒、干壓成型、燒成、試樣表面處理、性能測試、數(shù)據(jù)計算和分析等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行實地操作。通過這兩個實驗要求學(xué)生掌握原料計算方法尤其是非化學(xué)計量比物質(zhì)的計算方法，球磨、篩分、干燥的工藝原理和操作方法;干壓成型的操作流程;掌握各物理量的定義、測量原理及相關(guān)儀器的操作。通過實踐教學(xué)鍛煉學(xué)生的計算能力、實踐操作能力、數(shù)據(jù)收集和分析處理能力，提高學(xué)生的思考問題和解決問題的能力。

2）與《成型工藝設(shè)計》相結(jié)合;我們開設(shè)了陶瓷的注漿成型工藝，共1周時間，主要包括泥漿制備、石膏模具的預(yù)處理、注漿成型、脫模、修坯、上色釉料、燒成等環(huán)節(jié)。通過該門實踐課程要求學(xué)生了解陶瓷泥漿的流變特性，掌握影響泥漿澆注性能的因素，弄清注漿過程中發(fā)生的物理-化學(xué)變化，掌握基本的注漿成型工藝;確定釉料組成及配方設(shè)計，了解并選用合適的施釉方法。加深學(xué)生對已學(xué)理論知識的理解，提高學(xué)生對陶瓷注漿成型工藝的認(rèn)識。

4 結(jié)語

通過對《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》課程的初步教學(xué)改革與實踐探索，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高了學(xué)生的理論聯(lián)系實際的能力，鍛煉了學(xué)生的實踐操作能力以及思考問題和解決問題的能力，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果也有了明顯提升。在以后的教學(xué)中我們還需要進(jìn)行進(jìn)一步的教學(xué)改革，尤其是實踐環(huán)節(jié)的提升，使學(xué)生全方位發(fā)展，更好地服務(wù)于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

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[4]潘志華，胡秀蘭.無機(jī)非金屬材料工學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.