簡談無機(jī)材料工藝學(xué)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐論文.doc

簡談無機(jī)材料工藝學(xué)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐論文 材料是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的核心與先導(dǎo)。材料的品種、產(chǎn)量和質(zhì)量標(biāo)志著一個國家的現(xiàn)代化水平。無機(jī)材料因其原料資源豐富、成本低廉，生產(chǎn)過程能耗低，產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣而成為材料領(lǐng)域研究和開發(fā)的重點(diǎn)。 由于新材料的發(fā)展和對傳統(tǒng)材料的要求日益提高，無機(jī)材料制備技術(shù)或工藝流程的開發(fā)顯得格外重要，因此社會急需熟知各種無機(jī)材料的生產(chǎn)過程、工藝、設(shè)備基本原理以及組成、結(jié)構(gòu)、性能及制備條件間相互關(guān)系的高素質(zhì)并具有較寬知識面和較強(qiáng)適應(yīng)能力的專業(yè)人才。目前全國共有76所高校開辦和設(shè)置了無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)。在各高校無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)方案制定和課程設(shè)置中，無機(jī)材料工藝學(xué)課程都是主干課和必修的專業(yè)課，在無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)人才的培養(yǎng)中處于重要的地位。 一、“無機(jī)材料工藝學(xué)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐 1.課程體系整體優(yōu)化 中南大學(xué)無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)從開辦初始就嚴(yán)格按照教育部的有關(guān)規(guī)定制定其培養(yǎng)方案，并在實(shí)際教學(xué)工作中不斷探索和發(fā)現(xiàn)原有培養(yǎng)方案中存在的問題。通過到全國著名高校如清華大學(xué)、浙江大學(xué)、武漢理工大學(xué)等進(jìn)行廣泛的調(diào)研，及時跟蹤和考查這些高校的相關(guān)專業(yè)在專業(yè)建設(shè)中的新進(jìn)展和改革措施，邀請有關(guān)專家對本專業(yè)培養(yǎng)方案中存在的問題進(jìn)行探討，分別在1999、xx和xx年進(jìn)行了3次培養(yǎng)方案的修訂和完善，改變了原培養(yǎng)方案中按三級學(xué)科(即：水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料)進(jìn)行課程設(shè)置的做法，面向一級學(xué)科(即：材料科學(xué)與工程)，立足二級學(xué)科(即：無機(jī)非金屬材料)，優(yōu)化課程設(shè)置，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)。打破了傳統(tǒng)的由陶瓷工藝學(xué)、玻璃工藝學(xué)、水泥工藝學(xué)、耐火材料工藝學(xué)等四大工藝學(xué)構(gòu)成的彼此獨(dú)立分散體系(4門課總學(xué)時為128)，將這4門課其合并為無機(jī)材料工藝學(xué)課程(學(xué)時減少為80)，建立了以“無機(jī)材料基本概念-無機(jī)材料生產(chǎn)與加工工藝及控制-無機(jī)材料工業(yè)環(huán)境保護(hù)”為主干，以“原料、傳統(tǒng)材料、新材料結(jié)構(gòu)、物性及其生產(chǎn)工藝原理”為分支的“樹型”課程教學(xué)體系，力求教學(xué)內(nèi)容的“精、全、新”;壓縮重復(fù)性理論教學(xué)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)，把工藝實(shí)驗(yàn)單獨(dú)分離出來，開設(shè)無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)課程，并設(shè)置無機(jī)材料綜合實(shí)驗(yàn)、無機(jī)材料專題實(shí)驗(yàn)以及各類實(shí)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生動手能力和實(shí)際操作技能。這種以無機(jī)材料“組成與配方-制備與加工工藝及控制-工藝原理-實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)踐”為主線來組織教學(xué)的新課程體系的建立，既提高了教學(xué)效率，也拓寬了專業(yè)口徑。 2.教學(xué)內(nèi)容整合更新 在原四門工藝學(xué)課程基礎(chǔ)上對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了較大程度的整合、更新和拓展，刪除重復(fù)和陳舊過時的內(nèi)容，建立了無機(jī)材料工藝學(xué)新的課程內(nèi)容體系。新的無機(jī)材料工藝學(xué)課程以陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料各專業(yè)工藝原理及工藝學(xué)為基礎(chǔ)，以單元操作的形式，著重介紹無機(jī)材料生產(chǎn)和制造的共性規(guī)律和特點(diǎn)，并聯(lián)系當(dāng)前無機(jī)材料的生產(chǎn)實(shí)際和技術(shù)發(fā)展水平，介紹無機(jī)材料新工藝、新技術(shù)和新產(chǎn)品研究方面的進(jìn)展。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握無機(jī)材料的制備原理和生產(chǎn)過程，工藝流程的共性和影響因素，從而對無機(jī)非金屬材料的性能、生產(chǎn)過程、應(yīng)用和發(fā)展有較全面的了解，以達(dá)到能不斷利用材料科學(xué)及其他相鄰學(xué)科的發(fā)展成就，實(shí)現(xiàn)按使用性能要求來設(shè)計(jì)和制造無機(jī)材料的目標(biāo)。課程要求學(xué)生能較全面掌握多種無機(jī)材料的制備原理、生產(chǎn)技術(shù)、工藝流程和主要設(shè)備，了解各類無機(jī)材料的特性、應(yīng)用以及無機(jī)材料工業(yè)的環(huán)境保護(hù)。在講授無機(jī)材料工藝學(xué)課程時主要考慮以下幾個方面。 (1)打破以陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等某一類無機(jī)材料工藝過程為主線的工藝學(xué)教學(xué)內(nèi)容體系，突出無機(jī)材料生產(chǎn)和制備的共性。介紹無機(jī)材料生產(chǎn)過程的各工藝環(huán)節(jié)的同時，注重該類工藝對不同種類無機(jī)材料的影響，由此進(jìn)一步掌握各種典型無機(jī)材料的生產(chǎn)方法、工藝過程及其對性能、應(yīng)用的影響。 (2)傳統(tǒng)材料與新材料相結(jié)合。在重點(diǎn)論述傳統(tǒng)無機(jī)材料生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，將新型無機(jī)材料制備的物理化學(xué)原理和新工藝、新技術(shù)寓于傳統(tǒng)工藝中，進(jìn)一步闡述無機(jī)材料生產(chǎn)過程中的共性，同時將傳統(tǒng)材料和新材料之間的工藝差異的理念溶入課程中，適當(dāng)增加當(dāng)代重要無機(jī)材料新工藝、新技術(shù)的發(fā)展。 (3)加強(qiáng)無機(jī)材料工藝與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系。除了有關(guān)基本內(nèi)容外，強(qiáng)調(diào)通過最新材料前沿科技(如納米陶瓷、光電子玻璃、綠色水泥、膠態(tài)成型技術(shù)等)之間的交融，注重與材料科學(xué)與工程其它課程之間的聯(lián)系，脫離枯燥乏味的原理，賦予更多的實(shí)例，尤其是生活中所熟悉的能激發(fā)學(xué)生興趣的實(shí)例，提高利用基本原理解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到舉一反三，融會貫通，靈活應(yīng)用知識，將帶給學(xué)生更多富于想像力和創(chuàng)新思維。 (4)增加趣味性閱讀材料和自學(xué)內(nèi)容。興趣是最好的老師，無論做什么事情，只有你愛好它，對它有興趣，才會全身心的去做好。針對目前的大學(xué)生，按照傳統(tǒng)的填鴨式教育，忽視學(xué)生的興趣效果往往很不理想，因此有必要適當(dāng)根據(jù)學(xué)生的愛好，選取趣味性的材料予以閱讀，并給予學(xué)生必要的內(nèi)容進(jìn)行自學(xué)，激發(fā)他們的求知欲望和學(xué)習(xí)興趣，讓他們成為學(xué)習(xí)知識的主體真正提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。 3.課程教材建設(shè) 無機(jī)材料種類繁多，性能差異大，應(yīng)用研究范圍廣，而目前能高質(zhì)量的全面系統(tǒng)介紹無機(jī)材料生產(chǎn)工藝及制備原理的教材很少。由于很多高校開辦的無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)大部分是由原陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等傳統(tǒng)專業(yè)拓寬形成，在教材選用上往往只能采用無機(jī)材料不同方向的相關(guān)工藝學(xué)教材，如陶瓷工藝學(xué)、玻璃工藝學(xué)、水泥工藝學(xué)、耐火材料工藝學(xué)等具有行業(yè)色彩的教材，這種按行業(yè)分割專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的模式，忽略了各種無機(jī)材料制備工藝內(nèi)在共性，難以適應(yīng)當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)與人才市場對畢業(yè)生綜合能力和高素質(zhì)的要求，難以滿足對復(fù)合型人才的要求及發(fā)展新型無機(jī)材料等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的要求;且這些教材大部分出版于20世紀(jì)80至90年代，內(nèi)容相對陳舊，已不能很好反映當(dāng)今無機(jī)材料最新工藝和研究成果，對高校無機(jī)材料專業(yè)教學(xué)質(zhì)量帶來一定的影響。在這種形式下，我們按照教育部面向21世紀(jì)材料類專業(yè)課程體系改革的教材建設(shè)要求，根據(jù)當(dāng)前無機(jī)材料學(xué)科和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展制定編寫大綱，編寫面向21世紀(jì)的無機(jī)材料工藝學(xué)課程教材。本教材改革了傳統(tǒng)無機(jī)材料各專業(yè)工藝學(xué)教材的編寫方法和體系，突出了無機(jī)材料制備和加工工藝的共性規(guī)律，并引入了新型無機(jī)材料制備工藝和技術(shù)的最新成果以及無機(jī)材料工業(yè)對環(huán)境的污染及其防治的相關(guān)內(nèi)容，以適應(yīng)21世紀(jì)的無機(jī)材料專業(yè)高級人才培養(yǎng)的需要。 4.實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐環(huán)節(jié)改革 無機(jī)材料工藝學(xué)作為無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)無論對于學(xué)生基本工藝過程及其原理的掌握還是工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)都具有舉足輕重的作用。強(qiáng)化無機(jī)材料工藝學(xué)課程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)是進(jìn)行無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程改革和建設(shè)的重要內(nèi)容。 (1)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。借助“211”工程、“985”工程建設(shè)的良好契機(jī)，我院對教學(xué)科研設(shè)施進(jìn)行了全面規(guī)劃和建設(shè)，建立了無機(jī)材料合成、高溫?zé)崽幚?、多功能燒結(jié)、材料顯微結(jié)構(gòu)分析、材料性能檢測等16個開放式功能實(shí)驗(yàn)區(qū)和礦物加工、燒結(jié)球團(tuán)、礦物材料等5個中試基地，建設(shè)有教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和湖南省工程中心，xx年成為湖南省實(shí)踐教學(xué)示范基地，xx年成為國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，具備了國內(nèi)一流的實(shí)驗(yàn)室條件，為教學(xué)科研和人才培養(yǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，能夠給學(xué)生開出高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)課程。 (2)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)。為配合無機(jī)材料工藝學(xué)課程教學(xué)，指導(dǎo)工藝實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)講義、無機(jī)材料專題實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和無機(jī)材料綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)，以強(qiáng)化學(xué)生對各種無機(jī)材料方法的基本理論、制備工藝及相應(yīng)的加工設(shè)備和性能測試儀器的工作原理及其應(yīng)用的實(shí)踐能力。通過多種方式的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，掌握實(shí)驗(yàn)方法、熟悉實(shí)驗(yàn)手段、分析實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)興趣、拓展專業(yè)面、提高專業(yè)技術(shù)水平。通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、思考、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的、分析，幫助學(xué)生直觀、理性地學(xué)習(xí)和了解無機(jī)材料過程的基本規(guī)律、影響因素、應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，實(shí)現(xiàn)更高層次上對無機(jī)材料過程基本原理、基本方法和應(yīng)用的認(rèn)識。同時讓學(xué)生掌握無機(jī)材料的基本實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與方法，補(bǔ)充和深化課堂理論教學(xué)內(nèi)容、強(qiáng)化課堂教學(xué)效果、提高專業(yè)知識水平，這是全面學(xué)習(xí)、掌握、提高、拓展無機(jī)材料學(xué)知識的必不可少的途徑，是無機(jī)材料工藝學(xué)教學(xué)內(nèi)容體系的重要組成部分，并對無機(jī)材料工藝學(xué)課程課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有益的補(bǔ)充和拓展。這些實(shí)驗(yàn)教材克服了單純課堂理論教學(xué)的抽象性，是強(qiáng)化學(xué)生掌握專業(yè)知識，提升專業(yè)知識水平的有效途徑。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生鞏固和加深對無機(jī)材料學(xué)科有關(guān)理論的理解，掌握無機(jī)材料過程中的基本工藝和主要儀器、設(shè)備性能的特點(diǎn)。同時，培養(yǎng)學(xué)生動手能力、協(xié)助精神以及獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)各專業(yè)課學(xué)習(xí)、實(shí)習(xí)和結(jié)業(yè)等打下良好的基礎(chǔ)。 5.教學(xué)方法與手段改革 本課程十分注重教學(xué)方法的靈活運(yùn)用以及現(xiàn)代教育技術(shù)理論和手段在教學(xué)過程中的應(yīng)用。教學(xué)過程中通過采用多知識點(diǎn)相互交叉與滲透，開展專題討論，開設(shè)專題實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)驗(yàn)方法，并運(yùn)用多媒體技術(shù)、實(shí)物與模型展示、視頻播放等靈活多樣的教學(xué)手段，使教與學(xué)相輔相成，相得益彰，教學(xué)效果獲得極大提高。通過以上教學(xué)改革，形成了具有特色的無機(jī)材料工藝學(xué)課程的現(xiàn)代教學(xué)新模式。 (1)教學(xué)方法改革。通過采用課堂授課、開設(shè)綜合和專題實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)習(xí)等方法，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，實(shí)現(xiàn)學(xué)生為主體的教學(xué)形式，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。課堂教學(xué)過程中，靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法進(jìn)行啟發(fā)式、互動式教學(xué)，如課堂講授、課堂討論、課堂提問與答疑、作業(yè)練習(xí)、研究型課題討論(教師提出課題，學(xué)生進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、寫出綜述和提出解決方案)，積極改革考試內(nèi)容和方法，以考試和小論文的形式對學(xué)生進(jìn)行綜合考核。實(shí)踐教學(xué)過程中，通過實(shí)習(xí)基地建設(shè)，使企業(yè)參與實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容制訂、參與實(shí)習(xí)教學(xué)過程和考核等多種方式，與企業(yè)開展聯(lián)合教學(xué)。對一些容易掌握的內(nèi)容采取自學(xué)、提問、討論和學(xué)生課堂講解相結(jié)合的方法，既培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立獲取知識的能力，又鍛煉了學(xué)生的知識創(chuàng)新能力和表達(dá)交際能力，同時加深了學(xué)生們對新知識的理解，也豐富了教師對學(xué)生的考核手段。對一些比較繁雜和較難理解的內(nèi)容，運(yùn)用模型、圖片、三維動畫等多媒體教學(xué)手段來輔助教學(xué)，加深了學(xué)生對難點(diǎn)知識的消化與理解。對一些與科研和生產(chǎn)密切相關(guān)的內(nèi)容，授課中將實(shí)際研究過程演示給學(xué)生，或?qū)⒔處熢谄綍r科研活動、參加學(xué)術(shù)會議、指導(dǎo)實(shí)習(xí)過程中于現(xiàn)場記錄的錄像及收集的照片、圖片、錄像資料向?qū)W生展現(xiàn)，或帶學(xué)生到科研現(xiàn)場參觀，讓學(xué)生充分了解這一新的研究領(lǐng)域，同時學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法和步驟，感興趣的學(xué)生可以要求到自己感興趣的課題組作研究訓(xùn)練。針對一些無機(jī)材料熱點(diǎn)研究內(nèi)容和正在發(fā)展的領(lǐng)域，鼓勵學(xué)生撰寫讀書報(bào)告或?qū)ｎ}論文，通過查閱文獻(xiàn)并進(jìn)行分析、歸納和評價(jià)，寫出自己的認(rèn)識看法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究和探索的意識、習(xí)慣和能力。 (2)教學(xué)手段改革。全面采用多媒體教學(xué)手段進(jìn)行全程課堂教學(xué)，利用先進(jìn)的多媒體教學(xué)軟件和信息資源，通過化靜為動，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣;通過變難為易，拓寬了教學(xué)的時空;通過營造情境，增強(qiáng)了教學(xué)的說服力;通過寓教于樂，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。將多媒體技術(shù)融入到無機(jī)材料工藝學(xué)課件制作中，全部采用Powerpoint、Flash動畫、圖片、錄像等現(xiàn)代教學(xué)手段，用其視聽結(jié)合、眼耳并用的特點(diǎn)以及其模擬、直觀、參與等形式，使教學(xué)中抽象、深奧的理論能夠具體、形象、生動地表現(xiàn)出來，給傳統(tǒng)的教學(xué)方式注入了新鮮的血液，極大地提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，使多媒體教學(xué)信息量大，形象生動的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮。如利用Flash動畫軟件來表現(xiàn)無機(jī)材料生產(chǎn)工藝過程，動畫模擬不但能徹底改變傳統(tǒng)教學(xué)中的憑空想象、似有非有、難以理解之苦，同時還能充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性，產(chǎn)生特有教學(xué)效果。在運(yùn)用多媒體手段于本課程教學(xué)的過程中，盡可能做到處理好3種關(guān)系：一是處理好多媒體與課程改革的關(guān)系，注意從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法各個環(huán)節(jié)入手推進(jìn)改革。二是處理好多媒體教學(xué)的輔助作用與發(fā)揮教師主導(dǎo)地位的關(guān)系，不用它替代教師的言傳口授。三是處理好多媒體教學(xué)與學(xué)生主體地位的關(guān)系，學(xué)生不僅能在課內(nèi)學(xué)習(xí)，而且在課外也能進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)和有選擇性的學(xué)習(xí)。由于課時的限制，許多教學(xué)內(nèi)容不能詳細(xì)講解，因此采用放映專題錄像的辦法，制作或收集了反映無機(jī)材料新工藝和新技術(shù)的錄像共19個，涉及單晶材料、半導(dǎo)體芯片、光導(dǎo)纖維、超導(dǎo)材料、鋼鐵冶煉、化學(xué)機(jī)械拋光等新材料工藝與應(yīng)用方面內(nèi)容。通過播放錄像，大大減少了對課時的需求，使教學(xué)內(nèi)容形象、生動、活潑，在減少教學(xué)時數(shù)、節(jié)省教學(xué)資源的同時，擴(kuò)充了教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)效果。 二、結(jié)語 無機(jī)材料工藝學(xué)是在我校xx年重新修訂的無機(jī)非金屬材料專業(yè)本科培養(yǎng)方案中為適應(yīng)無機(jī)材料學(xué)科的發(fā)