《硅酸鹽熱工基礎及設備》課程實踐教學改革探討

張　瑞，高　娟

(桂林理工大學　材料科學與工程學院，廣西　桂林　541004)

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《硅酸鹽熱工基礎及設備》課程實踐教學改革探討

張瑞，高娟

(桂林理工大學材料科學與工程學院，廣西桂林541004)

針對當前無機非金屬材料工程專業《硅酸鹽熱工基礎及設備》課程的理論和實驗教學脫離生產實踐、教學效果不佳的問題，分析了該課程增加實踐教學的重要性，探討了若干實踐教學的措施，旨在加深學生對熱工理論知識的理解和靈活運用，提高學生的學習興趣和培養質量。

硅酸鹽熱工基礎及設備；實踐教學；教學方法改革

《硅酸鹽熱工基礎及設備》是無機非金屬材料工程專業的基礎課，所涉及的窯爐氣體力學、傳熱學、傳質原理、干燥過程與設備、燃料與燃燒等知識為無機材料工藝學提供基礎理論指導，因而也是一門基于實際工業化生產的學科。目前該課程的教學模式仍然是以較多的理論知識傳授為主，輔以少量實驗課程，嚴重缺乏親臨生產一線、直觀易懂的實踐教學，已完全不能適應當今社會生產企業對畢業生知識儲備的要求。將課本的理論知識緊密聯系生產實踐，對該課程的實踐教學方法進行探討，才能轉變傳統教學理念，達到提升學生知識運用能力、實驗操作能力、理論聯系實際能力、分析與解決問題能力的效果。

一、《硅酸鹽熱工基礎及設備》實踐教學的必要性

目前，《硅酸鹽熱工基礎及設備》課程教學中主要存在著學生學習動力不足、部分教材內容和實驗教學設備脫離生產實踐、教學思維方式落后等嚴重制約教學發展的問題，必須實踐新的教學方式，才能有效提升課程的教學效果。

課程所涉及的理論知識大多數是從各種公式推導而來的，這就要求學生必須精通數學、物理學和物理化學等相關知識。然而課堂時間有限，知識傳授的速度通常超出學生的反應速度，由于基礎知識掌握不扎實或欠缺，學生普遍反映課程內容枯燥、抽象難懂，自學起來比較困難，缺乏學習的興趣，甚至有些恐懼感。因此，需要增設一些直觀易懂、以知識講述和實物演示相結合的實踐教學，提高學生的學習興趣，讓學生覺得課程很實用，值得他們課余花時間學習。

課程使用的教材中一部分知識點比較陳舊，明顯落后于當今快速發展的生產實踐，特別是企業不斷技術改革使用新的硅酸鹽窯爐設備和控制手段；實驗教學設備局限性也比較大，大多是停留在材料導熱系數測定、煙氣成分測試、熱電偶校正等驗證性的實驗，不能真實反映實際的生產狀況，限制了對學生思維和實踐能力的培養。經過一個學期的課程學習，學生可能掌握了某些基本規律和理論，甚至可以應用某些知識對專業問題進行理論上的解答；但是到生產現場后就一無所知，無法理解生產一線中的很多問題，如窯爐系統中物料的走向、熱量的有效利用或節能的實際有效措施等，這些知識都是課本和實驗室無法呈現的，需要給予學生理論聯系實際的機會。

如何將這樣一門基于實踐知識的課程講好、提高學生對課程知識掌握和熟練應用的程度，對授課教師來說也是一個不小的挑戰。目前整個課程教學絕大部分是多媒體課件傳授的理論課，考核基本上停留在書面試卷考試上，學生不能真正理解《硅酸鹽熱工基礎及設備》在生產一線的重要性，缺乏實踐知識獲得與靈活運用的視野；教師也容易產生教學疲勞感，缺乏更新教學內容、改變教學方式的動力。只有變革現有的教學思維和方式，才能充分調動師生的積極性，達到無機非金屬材料專業培養目標的要求。

二、實踐教學方法改革的措施

針對上述在教學過程中的問題，結合無機非金屬材料工程專業學生的特點，作者提出一個將理論教學與認識實習相結合的實踐教學方式，對該課程教學方法做出如下改革，以達到理論聯系實際、提升教學效果的目的。

1. 認識實習過程中傳授基本理論

《硅酸鹽熱工基礎及設備》課程一般開設在大三上學期，是學生初次接觸到的專業課程之一。如果專業知識的學習是從課本上各種枯燥的理論和公式開始，必然會影響學生的學習興趣，甚至降低對專業的認可度，因此一般會安排學生到企業認識實習。認識實習是教學活動的重要組成部分，它是培養學生專業知識、實踐技能和創新精神的第二課堂。通過為期兩周硅酸鹽工業(水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料、粉體制備等)生產流水線的直觀接觸和了解，學生對無機非金屬材料工程專業的性質、內容及其在工程技術領域中的地位建立感性認識，鞏固和加深理解所學基礎理論知識，為進一步學習專業課程奠定基礎。然而實際的教學情況往往很容易偏離目標，學生到達生產一線后通常是眼花繚亂，跟隨企業工程師的講解，稀里糊涂地熟悉了一下生產流程，對將來就業的生產環境有了一個直觀的印象，其他的細節基本上從未留心過。正所謂“外行人看熱鬧，內行人看門道”，課程授課教師要把握好這個實踐教學的機會，結合《硅酸鹽熱工基礎及設備》的理論知識對各個生產環節一一講解，使學生初步建立起該課程的知識框架：認識實習一般從原料倉開始，學生會接觸到各種工質(生產原料、燃料等)、存儲及干燥設備，這時授課教師就可以結合教學大綱，重點向學生介紹當前國內外企業主流燃料的分類、性質、測試標準(國標、ISO體系)及相關的燃燒技術，講授物料干燥的原理、方法及相關設備、流程設計等；到達生產車間以后，學生會接觸到各式的硅酸鹽窯爐和管道設備，授課教師可以結合硅酸鹽制品的生產流程，重點向學生介紹傳熱、傳質的原理以及窯爐氣體力學的基礎知識。這樣既避免了課本純理論知識的枯燥，引發學生的探索興趣，又可以督促學生用心了解生產現場的狀況，注意相關技術的創新發展，為課程的學習提前打下堅實的基礎。

2. 課堂教學結合實習經歷

《硅酸鹽熱工基礎及設備》課程的內容涵蓋整個硅酸鹽熱工系統所有的理論知識點，包括熱能的傳遞機制、質量的傳遞機制及流體的運動規律。在課堂講授時生動形象的多媒體課件只能展示設備的構造，理論知識仍然枯燥又抽象，學生很容易感到疲累，學習興致不高，課堂教學效果不理想。教師授課時可以將認識實習的錄像片段、日常生活中的典型案例等運用到對應理論知識的講解中，有針對性地提問生產企業這樣做的原因、該措施包含哪個知識點的運用等，學生就會容易地聯系到實地考察經歷或生活經驗而集中精神思考，加深相關知識點的理解和掌握。例如，在講述“窯爐氣體力學”相關知識時可以提出問題：為什么工廠中的煙囪要建那么高，甚至有些還要增加引風機？授課教師可以展示認識實習時所拍攝的不同生產企業的煙囪照片，同時引導學生回想自家廚房是如何排煙的。又如在講述“傳熱原理”時，授課教師可以展示正常工作窯爐設備的照片或錄像，提問學生這些熱工設備如何實現熱量的傳遞，并引導學生聯系日常生活中做飯、取暖等場景。學生對自身經歷一般比較感興趣，反響熱烈，等到討論結束、抽點個別學生回答問題后，授課教師歸納學生意見并講述相關理論知識點，學生就能很好地理解記憶并融會貫通。同時，在課堂上對學生進行解題訓練，鼓勵學生對相關知識點發散思維，然后和學生一起分析討論，講解所考察知識點在實際生產、生活中的應用，從而達到鞏固理論知識、舉一反三的效果。此外，將課程知識點和實習錄像結合起來制作成微課，既可以豐富教學手段，又能讓學生在課余隨時學習，使學生從依賴課本的被動學習轉變為積極主動的自我學習。

3. 實驗教學聯系生產實踐

實驗課程教學需要改變以老師講解、指導、演示為主，學生按實驗指導書的設定步驟操作、觀察記錄預期實驗現象和結果的被動型教學現狀，增設模擬生產實踐的綜合性設計實驗，學生會更加明確實驗目的，自覺做好就業前的“練兵”。授課教師要充分發揮學生的創造性思維能力和綜合實驗能力，鼓勵他們真正成為實驗的主體，根據實驗的要求自行設計或選擇實驗方案，在教師指導下進行實驗操作，歸納、分析和總結實驗過程中的現象與結果，將理論知識和實驗過程融為一體，提升熱工系統與設備的評價與分析能力。例如，在以往的“熱電偶校正”實驗中學生只學會測量原理和儀器操作，感覺其實用性不明顯，通常實驗的熱情不足；授課教師可將其拓展為“窯爐設計與測試”，讓學生自己設計、動手組裝馬弗爐，然后控制加熱溫度，使用標準熱電偶檢測馬弗爐內的溫度均勻性和校正未知熱電偶。又如工廠中通常采用重油、天然氣或煤轉氣作為燃料，學生會覺得“使用氧彈量熱儀測定煤的燃燒”實驗基本上與生產一線脫節；盡管煤的燃燒值測定有重要用途，但授課教師可將實驗的測試對象改為重油，讓學生自己設計、配制油水混合物模擬工業生產中的燃料，找出獲得最大燃燒值對應的油水配比。諸如此類，將實驗設置得更貼近實際生產一線，更能激發學生的學習興趣，充分發揮其主觀能動性，活學活用課本知識，扎實掌握實驗技能。

4. 考核學生綜合能力

合理的課程考核方式能夠顯著提高學生的學習積極性，促進教學效果的快速提升。必須改革以往理論成績占70%，課堂情況、作業和到課率占30%的考核方式，實驗操作和認識實習兩部分內容也需要在最終成績中有所體現。試卷考查學生理論知識的掌握水平及綜合運用能力，考試成績占60%；課堂情況、作業和到課率考查學生的課程參與度，平時成績占15%；實驗操作考查學生設計能力、動手能力、分析及解決問題能力，考核成績占15%；認識實習考查學生分析熱工設備的工作狀況、查找改進設備措施等實習過程中的能力表現，考核成績占10%。其中，實驗操作和認識實習成績可由小組組長和指導教師共同打分來完成。通過全方位的考核，促進學生解決硅酸鹽熱工實際問題能力的培養，達到生產一線的人才要求。

三、結語

針對《硅酸鹽熱工基礎及設備》課程教學過程中存在的學生學習動力不足、教材和實驗設備脫離生產實踐、教師教學思維方式落后等問題，提出對目前教學方法改革的一條新思路，即課程講授、實驗教學、成績考核與認識實習相結合的實踐教學方法。通過將理論知識聯系生產實踐的教學方法改革，充分調動師生的教學積極性，顯著提高學生的學習興趣，使其真正掌握《硅酸鹽熱工基礎及設備》課程的基本知識并能夠靈活運用以解決實際生產的難題。

(責任編輯：夏璐)

Discussion on the Practice Teaching Reform in the Course of “Silicate Thermal Engineering Foundation and Equipment”

ZHANG Rui，GAO Juan

(Guilin University of Technology，Guilin 541004，China)

With regard to the problems existed in the course of “silicate thermal engineering foundation and equipment” offered for the major of inorganic non metal material and engineering，such as the separation of theoretical and experimental teaching from production practice，the poor teaching effect，the importance of practice teaching is analyzed，and some measures to practice teaching is also explored，in order to enhance the students’ understanding and flexible application of the silicate thermal engineering theory，as well as improve their learning interests and cultivating quality.

silicate thermal engineering foundation and equipment；practice teaching；teaching method reform

G642.4

A

1671-9719(2016)8-0031-03

張瑞(1986-)，男，湖北棗陽人，博士，碩士生導師，研究方向為材料科學與工程。

2016-05-12

2016-06-02

廣西學位與研究生教育改革和發展專項課題“材料工程碩士產學研聯合培養教育模式創新探索”(JGY2014079)。