專碩課材料高壓制備技術(shù)案例庫建設(shè)探析

聶 媛 ， 李尚升* ， 胡美華 ， 宿太超 ， 胡 強

(1.河南理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 ， 河南 焦作 454003 ； 2.河南理工大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院 ， 河南 焦作 454003)

工科類的案例教學(xué)法是把實踐中的工程技術(shù)問題作為案例，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識進行討論來尋求問題的解決方案，借此提高學(xué)生分析問題和解決問題能力的一種方法[1-3]。案例教學(xué)法源于國外，國內(nèi)多在管理學(xué)、法學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科開展，最近幾年才在工科方面開展案例教學(xué)[4]。

材料高壓制備技術(shù)是我校材料與化工專業(yè)碩士研究生的一門重要的專業(yè)課。本門課是在本科生超硬材料課的基礎(chǔ)上拓寬范圍針對研究生開設(shè)的專業(yè)課。主要使學(xué)生掌握高壓設(shè)備六面頂壓機的工作原理、材料的六面頂壓機高壓制備技術(shù)，主要包括金剛石、立方氮化硼、熱電材料、功能陶瓷、復(fù)合材料等高壓制備技術(shù)。通過對材料高壓制備技術(shù)的理論學(xué)習(xí)和實踐鍛煉，使學(xué)生能夠掌握高壓制備材料的方法，借助高壓方法提高材料的性能。針對專業(yè)型研究生的材料高壓制備技術(shù)課實行案例教學(xué)，可以提高專業(yè)型碩士研究生的實踐動手能力和解決工程技術(shù)問題水平。查閱資料發(fā)現(xiàn)國內(nèi)高校沒有開設(shè)這門課，超硬材料案例庫也無人建立，因此國內(nèi)對材料高壓制備技術(shù)課案例庫的建設(shè)更無從談起。

1 案例庫建設(shè)存在問題

材料高壓制備技術(shù)案例庫建設(shè)無現(xiàn)成案例可以借鑒，需要白手起家，從頭干起。要建設(shè)案例庫，首先需要在高壓制備方面實踐經(jīng)驗豐富的教師，其次需要有應(yīng)用技術(shù)類項目支撐。實踐型教師是建設(shè)案例庫的主力，單獨科研型的教師難以勝任。應(yīng)用技術(shù)類項目是案例的源泉，沒有應(yīng)用型研究項目的支撐，案例庫的建設(shè)就成了無源之水，無法更新提高。在材料高壓制備技術(shù)案例庫初期，我們就遇到了類似的問題，制約了案例庫的建設(shè)。

1.1 缺乏實踐型教師

材料與化工專業(yè)中材料高壓合成研究方向的教師有5人，1人有十多年的企業(yè)工作實踐經(jīng)歷，另外4人均是本碩博連續(xù)讀下來的。這些年輕教師在攻讀碩士、博士學(xué)位期間從事的研究均是基礎(chǔ)研究，沒有實踐技術(shù)開發(fā)經(jīng)歷，參與案例庫建設(shè)遇到了不少困難。

1.2 缺乏應(yīng)用型項目

正是由于課程授課教師實踐經(jīng)驗的匱乏，導(dǎo)致這個研究方向難以申請到技術(shù)應(yīng)用型項目，更不用說與企業(yè)合作的產(chǎn)學(xué)研項目了。沒有了技術(shù)開發(fā)類項目的支撐，材料高壓制備的教學(xué)案例沒有來源，難以有創(chuàng)新，不能跟上技術(shù)前進的步伐。僅從書本上找過去的實踐例子開發(fā)成案例，失去了創(chuàng)新性、趣味性，也使研究生失去了興趣，不利于案例教學(xué)。

2 案例庫建設(shè)措施

材料高壓制備技術(shù)案例庫的建設(shè)可以促進該課程的教學(xué)，有利于培養(yǎng)技術(shù)水平高的高層次專業(yè)技術(shù)應(yīng)用人才。針對以上本案例庫建設(shè)所存在的問題，我們采取了以下措施：

2.1 加強實踐型教師隊伍建設(shè)

通過鼓勵動員具有博士學(xué)位年輕教師報名參加河南省人才工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室組織的博士服務(wù)團，到相關(guān)企業(yè)進行為期一年的掛職服務(wù)鍛煉。一方面可以促進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，推動科技成果轉(zhuǎn)化，服務(wù)地方經(jīng)濟；另一方面，年輕教師得到了實踐鍛煉，提升了技術(shù)水平。同時，學(xué)院安排年輕教師和相關(guān)企業(yè)結(jié)合，使他們與對口企業(yè)對接，利用業(yè)余時間參與企業(yè)的研發(fā)項目。這兩方面措施的采取，年輕老師在實踐中得到了鍛煉，有了在技術(shù)開發(fā)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，也為案例庫的建設(shè)增加了力量。

我們還與材料高壓合成企業(yè)聯(lián)合建立了材料與化工專業(yè)學(xué)位研究生專業(yè)實踐示范基地。從合作企業(yè)中選擇理論基礎(chǔ)知識扎實、實踐能力強的企業(yè)高層次技術(shù)人員充實到案例庫建設(shè)隊伍中來，使得案例庫建設(shè)的力量得到了加強。

2.2 加強應(yīng)用型項目申請

針對本課程教師隊伍中缺乏應(yīng)用型項目，我們與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合申報應(yīng)用技術(shù)項目以提高項目的資助率。同時改變過去只注重發(fā)表文章而忽視專利申請的局面，加大了發(fā)明專利的申請力度，這些專利一方面為案例庫建設(shè)提供素材，另一方面有利于申請應(yīng)用研究項目。

基于這些努力，近三年本課程教學(xué)團隊申請獲批2項河南省科技攻關(guān)項目、3項企業(yè)委托項目，發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文21篇，申請專利12項。同時，依托材料科學(xué)與工程學(xué)院高壓合成實驗室申請“焦作市功能材料高壓制備工程技術(shù)研究中心”獲批建設(shè)。所有這些都為材料高壓制備技術(shù)案例庫的建設(shè)創(chuàng)造了更好的條件。

3 案例庫建設(shè)方法

按案例建設(shè)的要求我們提出可行的方法。

3.1 案例建設(shè)要求

根據(jù)材料高壓制備技術(shù)課程內(nèi)容及特點，需創(chuàng)建一套具有知識性、實踐性、典型性、啟發(fā)性、趣味性與一體的高質(zhì)量案例庫[3]。具體來說案例應(yīng)符合以下要求：①案例要具有典型性和創(chuàng)新性。案例素材要來源于生產(chǎn)實踐，例子要典型，同時要與時俱進，跟得上技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新。②案例要具有深度性和綜合性。案例要與課程中知識點對應(yīng)，且盡可能涉及多個知識點。通過案例學(xué)習(xí)，學(xué)生能加強對課程知識的理解，又能利用所學(xué)知識解決實際問題。③案例形式多樣化。既要聚焦實踐中的典型問題，又要聚焦新出現(xiàn)的問題，還要兼顧不同章節(jié)知識點對應(yīng)問題。④案例格式統(tǒng)一。條理清晰、分析正確、合乎實際。

3.2 案例建設(shè)方法

根據(jù)各自的研究方向提出案例素材以供討論。案例選材要按以下原則進行[3]：①針對性和廣泛性結(jié)合。案例選材既要注重團隊研究特色選材，又要兼顧本課程的整個知識體系。②典型性和新穎性結(jié)合。所選案例既要關(guān)注材料高壓制備技術(shù)中過去的典型成果，又要顧及近年來的創(chuàng)新型成果。③穩(wěn)定性和持續(xù)性結(jié)合。案例庫案例要做到相對穩(wěn)定，同時要兼顧更新的案例。根據(jù)以上原則對案例素材進行廣泛調(diào)研、深入討論來確定案例內(nèi)容。案例庫中的案例還需要經(jīng)過教學(xué)實踐的檢驗，根據(jù)學(xué)生反饋的意見不斷改進、完善，同時還要注意案例更新。

4 案例庫建設(shè)內(nèi)容

通過上述一系列措施的實施，材料高壓制備技術(shù)教學(xué)團隊完成了這門課的20個案例的建設(shè)。每個案例內(nèi)容按案例目的、課堂計劃、案例摘要、案例背景、相關(guān)知識、案例分析、采取措施、實施效果來撰寫。這充分體現(xiàn)了案例全貌，為案例教學(xué)提供了參考。

材料高壓制備技術(shù)案例庫案例如下：①組裝設(shè)計技術(shù)。案例名稱：組裝的穩(wěn)定性問題、組裝的重復(fù)性問題、傳壓介質(zhì)相變問題、調(diào)溫場發(fā)熱管的設(shè)計、發(fā)熱管阻值的穩(wěn)定性問題、IIa型金剛石合成腔體設(shè)計；相關(guān)知識點：組裝部件的構(gòu)成、高壓合成特點、高溫高壓下材料的相變、發(fā)熱管的材質(zhì)和形狀、發(fā)熱管的雜質(zhì)及耐氧化、IIa型金剛石合成原理。②高壓高溫控制技術(shù)。案例名稱：高壓下熱電偶的斷裂問題、定標法壓力測量的準確性、溫度的功率控制問題、高壓制備中的放炮問題、溫度場與壓力場匹配問題；相關(guān)知識點：高壓下熱電偶的布置、定標法測壓原理、恒功率控制原理、高壓裝置及組裝的調(diào)整、發(fā)熱管的調(diào)整。③金剛石合成技術(shù)。案例名稱：Ib型金剛石大單晶晶形控制、Ib型板狀金剛石的連晶問題、IIa型金剛石除氮劑的選擇、IIa型金剛石觸媒的選擇、IIa型金剛石微晶石墨的析出；相關(guān)知識點：金剛石生長的V形區(qū)、金剛石晶體的缺陷、IIa型金剛石的除氮原理、觸媒的溶氮能力、亞穩(wěn)態(tài)石墨析出原理。④功能材料制備技術(shù)。案例名稱：CoSbS基熱電材料高壓制備技術(shù)、TiB2-B4C復(fù)合陶瓷的高壓燒結(jié)、PbSe及PbSe-PbS固溶合金的制備、C3N4的高壓制備技術(shù)；相關(guān)知識點：熱電材料的原理、復(fù)合材料的增強原理、固溶合金材料原理、新型功能材料制備原理。

這些案例既注重典型性、又兼顧廣泛性，滿足了這門課程的案例教學(xué)，獲得了選課專業(yè)學(xué)位碩士研究生的好評，取得了較好的教學(xué)效果。

5 結(jié)束語

材料高壓制備技術(shù)案例庫的建設(shè)是為了充實材料與化工專業(yè)學(xué)位碩士研究生培養(yǎng)方面的欠缺，提高高層次應(yīng)用型人才水平，為地方經(jīng)濟建設(shè)提供人才支撐，增加相關(guān)行業(yè)的創(chuàng)新能力。通過對本案例庫建設(shè)中存在的問題、采取的措施、建設(shè)的方法及內(nèi)容進行了探索和分析，期望為專業(yè)學(xué)位碩士研究生的培養(yǎng)質(zhì)量的提高增磚添瓦。當然材料高壓制備技術(shù)案例庫的初步建成，必然還存在一些問題，這有待于后續(xù)案例教學(xué)實踐中進一步的探索和改進。