簡談無機材料工藝學課程教學改革研究與實踐論文.doc

簡談無機材料工藝學課程教學改革研究與實踐論文 材料是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和科學技術(shù)發(fā)展的核心與先導。材料的品種、產(chǎn)量和質(zhì)量標志著一個國家的現(xiàn)代化水平。無機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。 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)置了無機非金屬材料工程專業(yè)。在各高校無機非金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)方案制定和課程設(shè)置中，無機材料工藝學課程都是主干課和必修的專業(yè)課，在無機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、“無機材料工藝學”課程教學改革與實踐 1.課程體系整體優(yōu)化 中南大學無機非金屬材料工程專業(yè)從開辦初始就嚴格按照教育部的有關(guān)規(guī)定制定其培養(yǎng)方案，并在實際教學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、浙江大學、武漢理工大學等進行廣泛的調(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行探討，分別在1999、xx和xx年進行了3次培養(yǎng)方案的修訂和完善，改變了原培養(yǎng)方案中按三級學科(即：水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料)進行課程設(shè)置的做法，面向一級學科(即：材料科學與工程)，立足二級學科(即：無機非金屬材料)，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、玻璃工藝學、水泥工藝學、耐火材料工藝學等四大工藝學構(gòu)成的彼此獨立分散體系(4門課總學時為128)，將這4門課其合并為無機材料工藝學課程(學時減少為80)，建立了以“無機材料基本概念-無機材料生產(chǎn)與加工工藝及控制-無機材料工業(yè)環(huán)境保護”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”課程教學體系，力求教學內(nèi)容的“精、全、新”;壓縮重復(fù)性理論教學，加強實驗與實踐環(huán)節(jié)，把工藝實驗單獨分離出來，開設(shè)無機材料工藝實驗課程，并設(shè)置無機材料綜合實驗、無機材料專題實驗以及各類實習等實踐環(huán)節(jié)，強化學生動手能力和實際操作技能。這種以無機材料“組成與配方-制備與加工工藝及控制-工藝原理-實驗與工程實踐”為主線來組織教學的新課程體系的建立，既提高了教學效率，也拓寬了專業(yè)口徑。 2.教學內(nèi)容整合更新 在原四門工藝學課程基礎(chǔ)上對教學內(nèi)容進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，建立了無機材料工藝學新的課程內(nèi)容體系。新的無機材料工藝學課程以陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料各專業(yè)工藝原理及工藝學為基礎(chǔ)，以單元操作的形式，著重介紹無機材料生產(chǎn)和制造的共性規(guī)律和特點，并聯(lián)系當前無機材料的生產(chǎn)實際和技術(shù)發(fā)展水平，介紹無機材料新工藝、新技術(shù)和新產(chǎn)品研究方面的進展。通過該課程的學習，使學生掌握無機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，以達到能不斷利用材料科學及其他相鄰學科的發(fā)展成就，實現(xiàn)按使用性能要求來設(shè)計和制造無機材料的目標。課程要求學生能較全面掌握多種無機材料的制備原理、生產(chǎn)技術(shù)、工藝流程和主要設(shè)備，了解各類無機材料的特性、應(yīng)用以及無機材料工業(yè)的環(huán)境保護。在講授無機材料工藝學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材料工藝過程為主線的工藝學教學內(nèi)容體系，突出無機材料生產(chǎn)和制備的共性。介紹無機材料生產(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材料的影響，由此進一步掌握各種典型無機材料的生產(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。在重點論述傳統(tǒng)無機材料生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，將新型無機材料制備的物理化學原理和新工藝、新技術(shù)寓于傳統(tǒng)工藝中，進一步闡述無機材料生產(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，適當增加當代重要無機材料新工藝、新技術(shù)的發(fā)展。 (3)加強無機材料工藝與相關(guān)學科的聯(lián)系。除了有關(guān)基本內(nèi)容外，強調(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，賦予更多的實例，尤其是生活中所熟悉的能激發(fā)學生興趣的實例，提高利用基本原理解決實際問題的能力，達到舉一反三，融會貫通，靈活應(yīng)用知識，將帶給學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。針對目前的大學生，按照傳統(tǒng)的填鴨式教育，忽視學生的興趣效果往往很不理想，因此有必要適當根據(jù)學生的愛好，選取趣味性的材料予以閱讀，并給予學生必要的內(nèi)容進行自學，激發(fā)他們的求知欲望和學習興趣，讓他們成為學習知識的主體真正提高學生的綜合素質(zhì)。 3.課程教材建設(shè) 無機材料種類繁多，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材料不同方向的相關(guān)工藝學教材，如陶瓷工藝學、玻璃工藝學、水泥工藝學、耐火材料工藝學等具有行業(yè)色彩的教材，這種按行業(yè)分割專業(yè)培養(yǎng)學生的模式，忽略了各種無機材料制備工藝內(nèi)在共性，難以適應(yīng)當今社會經(jīng)濟與人才市場對畢業(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80至90年代，內(nèi)容相對陳舊，已不能很好反映當今無機材料最新工藝和研究成果，對高校無機材料專業(yè)教學質(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世紀材料類專業(yè)課程體系改革的教材建設(shè)要求，根據(jù)當前無機材料學科和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展制定編寫大綱，編寫面向21世紀的無機材料工藝學課程教材。本教材改革了傳統(tǒng)無機材料各專業(yè)工藝學教材的編寫方法和體系，突出了無機材料制備和加工工藝的共性規(guī)律，并引入了新型無機材料制備工藝和技術(shù)的最新成果以及無機材料工業(yè)對環(huán)境的污染及其防治的相關(guān)內(nèi)容，以適應(yīng)21世紀的無機材料專業(yè)高級人才培養(yǎng)的需要。 4.實驗及實踐環(huán)節(jié)改革 無機材料工藝學作為無機非金屬材料工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，其實驗教學和實踐環(huán)節(jié)無論對于學生基本工藝過程及其原理的掌握還是工程實踐能力的培養(yǎng)都具有舉足輕重的作用。強化無機材料工藝學課程實驗和實踐教學是進行無機材料科學基礎(chǔ)課程改革和建設(shè)的重要內(nèi)容。 (1)實驗室建設(shè)。借助“211”工程、“985”工程建設(shè)的良好契機，我院對教學科研設(shè)施進行了全面規(guī)劃和建設(shè)，建立了無機材料合成、高溫熱處理、多功能燒結(jié)、材料顯微結(jié)構(gòu)分析、材料性能檢測等16個開放式功能實驗區(qū)和礦物加工、燒結(jié)球團、礦物材料等5個中試基地，建設(shè)有教育部重點實驗室和湖南省工程中心，xx年成為湖南省實踐教學示范基地，xx年成為國家級實驗教學示范中心，具備了國內(nèi)一流的實驗室條件，為教學科研和人才培養(yǎng)提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)，能夠給學生開出高質(zhì)量的實驗課程。 (2)實驗教材建設(shè)。為配合無機材料工藝學課程教學，指導工藝實驗，進行了無機材料工藝實驗講義、無機材料專題實驗指導書和無機材料綜合實驗指導書等實驗教材的建設(shè)，以強化學生對各種無機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)用的實踐能力。通過多種方式的實驗實踐，掌握實驗方法、熟悉實驗手段、分析實驗過程，培養(yǎng)興趣、拓展專業(yè)面、提高專業(yè)技術(shù)水平。通過對實驗現(xiàn)象的觀察、思考、實驗數(shù)據(jù)的、分析，幫助學生直觀、理性地學習和了解無機材料過程的基本規(guī)律、影響因素、應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，實現(xiàn)更高層次上對無機材料過程基本原理、基本方法和應(yīng)用的認識。同時讓學生掌握無機材料的基本實驗環(huán)節(jié)與方法，補充和深化課堂理論教學內(nèi)容、強化課堂教學效果、提高專業(yè)知識水平，這是全面學習、掌握、提高、拓展無機材料學知識的必不可少的途徑，是無機材料工藝學教學內(nèi)容體系的重要組成部分，并對無機材料工藝學課程課堂教學內(nèi)容進行有益的補充和拓展。這些實驗教材克服了單純課堂理論教學的抽象性，是強化學生掌握專業(yè)知識，提升專業(yè)知識水平的有效途徑。通過實驗教學使學生鞏固和加深對無機材料學科有關(guān)理論的理解，掌握無機材料過程中的基本工藝和主要儀器、設(shè)備性能的特點。同時，培養(yǎng)學生動手能力、協(xié)助精神以及獨立分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)各專業(yè)課學習、實習和結(jié)業(yè)等打下良好的基礎(chǔ)。 5.教學方法與手段改革 本課程十分注重教學方法的靈活運用以及現(xiàn)代教育技術(shù)理論和手段在教學過程中的應(yīng)用。教學過程中通過采用多知識點相互交叉與滲透，開展專題討論，開設(shè)專題實驗與綜合實驗方法，并運用多媒體技術(shù)、實物與模型展示、視頻播放等靈活多樣的教學手段，使教與學相輔相成，相得益彰，教學效果獲得極大提高。通過以上教學改革，形成了具有特色的無機材料工藝學課程的現(xiàn)代教學新模式。 (1)教學方法改革。通過采用課堂授課、開設(shè)綜合和專題實驗、生產(chǎn)現(xiàn)場實習等方法，充分調(diào)動學生學習的主動性，實現(xiàn)學生為主體的教學形式，提高了學生的學習興趣和教學效果。課堂教學過程中，靈活應(yīng)用多種教學方法進行啟發(fā)式、互動式教學，如課堂講授、課堂討論、課堂提問與答疑、作業(yè)練習、研究型課題討論(教師提出課題，學生進行文獻檢索、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生進行綜合考核。實踐教學過程中，通過實習基地建設(shè)，使企業(yè)參與實習教學內(nèi)容制訂、參與實習教學過程和考核等多種方式，與企業(yè)開展聯(lián)合教學。對一些容易掌握的內(nèi)容采取自學、提問、討論和學生課堂講解相結(jié)合的方法，既培養(yǎng)了學生獨立獲取知識的能力，又鍛煉了學生的知識創(chuàng)新能力和表達交際能力，同時加深了學生們對新知識的理解，也豐富了教師對學生的考核手段。對一些比較繁雜和較難理解的內(nèi)容，運用模型、圖片、三維動畫等多媒體教學手段來輔助教學，加深了學生對難點知識的消化與理解。對一些與科研和生產(chǎn)密切相關(guān)的內(nèi)容，授課中將實際研究過程演示給學生，或?qū)⒔處熢谄綍r科研活動、參加學術(shù)會議、指導實習過程中于現(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)，或帶學生到科研現(xiàn)場參觀，讓學生充分了解這一新的研究領(lǐng)域，同時學習科學研究的基本方法和步驟，感興趣的學生可以要求到自己感興趣的課題組作研究訓練。針對一些無機材料熱點研究內(nèi)容和正在發(fā)展的領(lǐng)域，鼓勵學生撰寫讀書報告或?qū)ｎ}論文，通過查閱文獻并進行分析、歸納和評價，寫出自己的認識看法，培養(yǎng)學生科學研究和探索的意識、習慣和能力。 (2)教學手段改革。全面采用多媒體教學手段進行全程課堂教學，利用先進的多媒體教學軟件和信息資源，通過化靜為動，激發(fā)了學生學習的興趣;通過變難為易，拓寬了教學的時空;通過營造情境，增強了教學的說服力;通過寓教于樂，調(diào)動了學生學習的積極性。將多媒體技術(shù)融入到無機材料工藝學課件制作中，全部采用Powerpoint、Flash動畫、圖片、錄像等現(xiàn)代教學手段，用其視聽結(jié)合、眼耳并用的特點以及其模擬、直觀、參與等形式，使教學中抽象、深奧的理論能夠具體、形象、生動地表現(xiàn)出來，給傳統(tǒng)的教學方式注入了新鮮的血液，極大地提高了教學質(zhì)量和教學效率，使多媒體教學信息量大，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)學生學習主觀能動性，產(chǎn)生特有教學效果。在運用多媒體手段于本課程教學的過程中，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，注意從教學內(nèi)容和教學方法各個環(huán)節(jié)入手推進改革。二是處理好多媒體教學的輔助作用與發(fā)揮教師主導地位的關(guān)系，不用它替代教師的言傳口授。三是處理好多媒體教學與學生主體地位的關(guān)系，學生不僅能在課內(nèi)學習，而且在課外也能進行自主性學習和有選擇性的學習。由于課時的限制，許多教學內(nèi)容不能詳細講解，因此采用放映專題錄像的辦法，制作或收集了反映無機材料新工藝和新技術(shù)的錄像共19個，涉及單晶材料、半導體芯片、光導纖維、超導材料、鋼鐵冶煉、化學機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，使教學內(nèi)容形象、生動、活潑，在減少教學時數(shù)、節(jié)省教學資源的同時，擴充了教學內(nèi)容，提高了教學效果。 二、結(jié)語 無機材料工藝學是在我校xx年重新修訂的無機非金屬材料專業(yè)本科培養(yǎng)方案中為適應(yīng)無機材料學科的發(fā)