《无机非金属材料工学》课程的教学改革与实践探索

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　　【摘 要】根据应用型人才的培养要求，从案例式教学、互动式教学以及实践辅助式教学三方面对《无机非金属材料工学》课程进行了初步的教学改革与实践探索，明显提高了学生的理论联系实际的能力以及实践操作能力。
　　【关键词】无机非金属材料工学;案例式教学;互动式教学;实践辅助式教学
　　中图分类号： G642.0 文献标识码： A 文章编号： 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
　　《無机非金属材料工学》是一门主要介绍与无机非金属材料生产相关的制备原理、生产工艺以及工程应用等方面知识的课程[1-3]，是黄山学院材料科学与工程专业的专业基础及核心课程。该门课程既是对已学《材料科学基础》、《化工原理》、《材料性能学》等课程基础理论的应用，也是对材料制备原理与工艺的系统描述，更是今后开展课程设计以及毕业设计的基础。
　　《无机非金属材料工学》是一门理论与实践并重的课程，对于培养学生理论联系实际的能力、实践操作能力以及提高就业竞争力具有重要的辅助作用。为了调动学生的学习兴趣和热情，提高学生的学习效率，我们对该课程进行了初步的教学改革与实践探索。
　　1 案例式教学
　　《无机非金属材料工学》这门课程主要分为两大篇[4]，第1篇是生产过程原理，主要介绍各类型无机非金属材料生产过程中所涉及的共性流程和环节，例如原料的种类和选用、粉体制备、成型工艺、干燥以及高温热处理等;第2篇是代表性无机非金属材料，主要介绍水泥、混凝土、陶瓷、玻璃、耐火材料在制造过程中各自涉及的基本概念、原料性质和要求、物质变化、生产过程工艺特点等知识。由此可见，《无机非金属材料工学》的内容与生产实际以及日常生活密不可分，我们引入的案例式教学分为以下三类：
　　1）与学生的认知实习相结合：在大一学年的通识教育阶段我们给学生开设了《认知实习》课程，通过带领学生深入企业进行参观实习的形式开展，目前我们主要的实习企业是黄山市白岳活性白土有限公司以及黄山永新股份有限公司。其中，黄山市白岳活性白土有限公司主要是从事膨润土、活性白土以及颗粒白土的开发、生产、精加工和销售，主要的生产工艺包括矿山开采、粉体制备、物料运输及存储、矿浆制备及漂洗、脱水与烘干、成品包装以及废弃物处理等。这些生产工艺与课堂教学中第1篇的框架结构和知识体系完全吻合，因此，可将此案例直接引入课堂教学，有助于加深学生对所学理论知识的理解和掌握，又能让学生认识到理论与实际之间的相互关联，认识到这门课程的应用前景。黄山永新股份有限公司主要生产和经营各种功能性包装（膜）材料，采用的工艺主要包括流延成型、薄膜的吹制成型、镀膜成型工艺等，这都与无机非金属材料的生产和加工工艺相一致或者具备通用性，我们同样将此案例引入了课堂教学。通过将学生见过或者操作过的典型案例引入课堂，能增加学生对课堂内容的亲切感，有助于把学生的精力吸引到课堂内容上，不至于出现上课开小差、睡觉、玩手机或者逃课等不良现象，有效提高学生的学习效率。
　　2）与教师科研及经历相结合：本人长期从事无机非金属材料的教学、科研及生产研究，其他主讲教师也都有与无机非金属材料相关的学习及教学研究经历。例如，本人主要研究陶瓷燃料电池（固体氧化物燃料电池），其制备工艺主要包括原料的选用及预处理、粉体制备、干燥、成型、烧成及性能测试，这些工艺都属于无机非金属材料生产过程中所涉及的共性环节，将此案例引入课堂教学，便于学生了解所学理论知识与科研之间的相互关联，有助于吸引学生的注意力，并能提高讲课的感染力，为学生的毕业论文以及以后从事类似的科研工作奠定一定的基础。
　　3）与生产实际以及日常生活相结合：该门课程与生产实际以及日常生活密不可分，例如装饰水泥、道路水泥等水泥制品，实验中用到的各种玻璃仪器，卫生陶瓷、日用陶瓷等陶瓷制品，高温炉中用到的各类耐火材料等等，可以通过表格、图片、动画、视频等形式，借助于多媒体将实物展示给学生。各类无机非金属材料的生产和加工流程也可以在相关专业网站或者视频网站下载，将工厂实际直观地展示给学生，拉近课堂与工厂之间的距离，缩短理论与实际之间的距离，有助于学生提高对理论知识的认识，提高毕业以后的就业竞争力。
　　2 互动式教学
　　学生是课堂的主体，教师是主导，互动式教学能拉近教师与学生之间的距离，便于教师及时了解学生的接受和掌握情况。为了尽可能让学生参与到日常的课堂教学中来，我们常采用的互动式教学方式如下：
　　1）提问互动式：在教学过程中加入了对学生的提问环节，并且是随时对学生进行提问。提问内容可以是对已学理论知识的回忆，例如针对第7章烧成部分可以提问学生《材料科学基础》中学过的关于固相反应及相变的知识;可以是对现学内容的认识，例如针对第4章陶瓷的浆料成型、可塑成型以及压制成型时可以让学生比较这几种成型工艺的区别;也可以是用现学知识解释一些现象，例如介绍到混凝土拌合物的和易性时，让学生解释为什么商用混凝土拌合物运输的车罐需要有转动功能。通过提问能够了解学生是否在认真听讲，了解学生对课堂内容的掌握情况，也可以督促学生主动参与到课堂教学中来，提高学生的课堂学习效率。 　　2）启发讨论互动式：首先，可以结合实际给学生布置需要讨论的话题，例如第三章粉体制备的分级一节中可以让学生举例说明分级在日常生活中的应用;第五章干燥中可以让学生结合在《化工原理实验》中学过的流化床干燥和洞道干燥实验讨论物料的干燥过程及影响因素;高温热处理中可以让学生比较煅烧、烧成和烧结的区别和联系并举例说明等等。然后，将学生进行分组，引导学生去图书馆或者借助于网络资源对问题进行解答，课堂上学生可以通过口头介绍或者PPT的形式开展讨论，并鼓励其他学生以提问或者补充的形式积极参与到讨论环节中，这样不仅可以让学生直接参与到课堂教学，而且能激发学生的学习积极性。
　　3 实践辅助式教学
　　《无机非金属材料工学》是一门理论与实践并重的课程，单纯的理论知识比较枯燥，尤其是很多工艺学生都未曾见过，很难引起学生的学习热情，实践课程既能以更加直观和形象的形式将工艺流程展示给学生，又能辅助理论教学，帮助学生理解和掌握知识重点，提高学习效率。
　　1）与《专业综合实验》相结合：我们开设了功能陶瓷粉末的合成及试样制备、功能陶瓷试样的物理性能测试两个综合性实验，共16个课时，主要是要求学生从原料选用及预处理、计算及称量、球磨混合、干燥、筛分与造粒、干压成型、烧成、试样表面处理、性能测试、数据计算和分析等各个环节进行实地操作。通过这两个实验要求学生掌握原料计算方法尤其是非化学计量比物质的计算方法，球磨、筛分、干燥的工艺原理和操作方法;干压成型的操作流程;掌握各物理量的定义、测量原理及相关仪器的操作。通过实践教学锻炼学生的计算能力、实践操作能力、数据收集和分析处理能力，提高学生的思考问题和解决问题的能力。
　　2）与《成型工艺设计》相结合;我们开设了陶瓷的注浆成型工艺，共1周时间，主要包括泥浆制备、石膏模具的预处理、注浆成型、脱模、修坯、上色釉料、烧成等环节。通过该门实践课程要求学生了解陶瓷泥浆的流变特性，掌握影响泥浆浇注性能的因素，弄清注浆过程中发生的物理-化学变化，掌握基本的注浆成型工艺;确定釉料组成及配方设计，了解并选用合适的施釉方法。加深学生对已学理论知识的理解，提高学生对陶瓷注浆成型工艺的认识。
　　4 结语
　　通过对《无机非金属材料工学》课程的初步教学改革与实践探索，增加了学生的学习兴趣和热情，提高了学生的理论联系实际的能力，锻炼了学生的实践操作能力以及思考问题和解决问题的能力，学生的学习效果也有了明显提升。在以后的教学中我们还需要进行进一步的教学改革，尤其是实践环节的提升，使学生全方位发展，更好地服务于应用型人才的培养。
　　【参考文献】
　　[1]谢峻林，何峰，顾少轩，王琦.无机非金属材料工学[M]. 北京：化学工业出版社，2011.
　　[2]高丽敏，王蕾，赵志凤，孟君晟，高微.基于建构主义的《无机非金属材料工艺学》课程教学实践改革探讨[J].科学技术创新，2017（9）：81.
　　[3]邢伟宏，林宗寿，徐晓虹，张强，万惠文，何峰.《无机非金属材料工学》多维教学模式的研究[J].广州华工，2017，45（19）： 155-156，191.
　　[4]潘志華，胡秀兰.无机非金属材料工学[M].北京：化学工业出版社，2015.
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