粉體材料工程課程設計教學改革

海萬秀

摘要：針對現有粉體材料工程課程設計模式的弊端——形式單一、理論不能結合實際，改革課程設計模式為理論和實際相結合，既有工藝和流程設計，又有產品制備和表征。使學生將粉體相關理論知識與粉體生產的實踐環節通過直接的試驗聯系起來，有利于學生掌握粉體各處理單元的關鍵問題。通過方案設計、實驗室試制、性能檢測使學生了解科學研究、粉體產品生產的一般方法。

關鍵詞：粉體材料；課程設計；教學改革；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）48-0108-02

一、粉體材料工程課程設計設置的必要性

粉體材料工程是一門強調粉體的表征和制備以及粉末處理的科學和技術[1，2]。這里的粉體基本性質包括幾何性質和力學性質。粉體處理加工過程包括制備、粉碎、分級、分離、輸送、喂料、儲存、轉運、混合、造粒、計量、危害防治等[3]。目前開設粉體材料科學與工程專業的院校有中南大學、合肥工業大學、沈陽理工大學、景德鎮陶瓷學院以及合肥學院等。由于粉體材料的理論知識與實際應用與人們的生活、生產、科研等聯系緊密[4，5]，由此，國內很多材料科學與工程專業也開設了相關的課程。北方民族大學材料科學與工程專業也開設了粉體材料工程及其課程設計。

通過該課程設計，使學生綜合運用粉體工程課程和其他有關先修課程的理論及相關實踐的知識，去分析和解決粉體材料加工的一些基本問題，了解粉體材料生產加工所需設備的原理和基本性能，選擇設備的基本原則等，通過查找文獻、標準、手冊和查閱相關技術資料，培養進行科技調研的能力。

二、現有粉體材料工程課程設計的模式及其弊端

目前國內大多數相關粉體材料課程設計均采用設計可行性報告的模式，即撰寫工業上年產若干萬噸某粉體材料的可行性報告，包括了課程設計的目的意義，工藝流程和參數設計、設備選型、成本核算和效益分析、環境保護評價、參考文獻和小結。一般要求學生完成設計說明書一份、生產工藝流程圖一份、設備平面布置圖一份。雖然這樣的課程設計模式在一定程度上對學生關于粉體的操作單元及工業生產相關問題進行了較為全面的訓練，但這種模式仍存在以下弊端。

1.相關只是停留在理論上，未能通過直接的實踐掌握粉體各處理單元的關鍵問題。

2.設計報告工作量大，需要查閱大量相關手冊、標準和文獻。

3.設計形式單一，不能使學生深刻理解粉體處理各環節的關鍵參數；不能將粉體的理論性質和操作處理單元有效合二為一。

三、粉體材料工程課程設計改革及實施方案

針對以上問題，結合作者三年來的教學經驗，擬對該課程設計實行如下改革：

1.理論設計與實踐相結合，給出課程設計的任務，根據對產品的要求，設計工藝流程，根據流程選擇實驗設備，制定設備的工作參數，并制備出產品。

2.依托北方民族大學的省部共建粉體材料與特種陶瓷重點實驗室、材料科學與工程國家級教學示范中心、寧夏分析測試中心等，利用上述平臺所具有的完備的實驗設備與儀器，開展多樣化的創新設計。

具體而言，課程設計可采用如下實施方案：

1.教師通過調研當地及周邊地區粉體生產的廠家，了解粉體種類的市場需求，了解現有生產工藝，了解粉體生產和處理廠家困難和需要；結合現有實驗條件制定課程設計的任務書。寧夏及其周邊的粉體生產廠家有中色（寧夏）東方集團、艾森達新材料、豐聯粉體、嘉豐化工等廠家生產的金屬、陶瓷、氧化物、聚合物等粉體，產品種類多，質量好，工藝成熟，市場占有率大，可作為學生課程設計的參考。

2.下達任務書，根據任務書要求，學生設計實驗流程，工藝參數，選擇適宜的實驗設備，實施實驗。依據所選用的粉體種類，選擇合適的生產方法。化學法制備需要用到反應釜，機械破碎粉磨則需要用到破碎機和粉磨機等，如顎式破碎機、雷蒙磨、攪拌磨、高能球磨機等，分級與分離單元可采用氣流粉碎機、造粒單元可采用噴霧造粒等。

3.表征產品的幾何性質和理化性質，對比不同工藝所得產品的性質，改進設計方案。粉體粒度、比表面積、形貌、成分/物相等性質依次采用激光粒度儀、比表面測定儀、掃描電鏡、X射線衍射的等手段表征。依據表征結果，調整有關參數設置。

4.總結產品性能和改進后的方案，完成課程設計報告、答辯。

四、粉體材料工程課程設計成績評定

教師提供若干種備選課題，學生分組后分工合作完成。成績的評定依據以下幾個方面：（1）學生參與度。每組成員4-6人，每人負責理論設計和試驗的一部分，每位成員不但要保質保量完成自己所負責的那一部分，還需熟知全局的設計方案和實施過程。（2）設計任務完成程度。根據教師下達的設計任務書的要求，完成理論設計和產品制備，撰寫課程設計報告，提交附件—工藝流程圖和設備平面布置圖。（3）課程設計報告撰寫質量。依據教師提供的模板，課程設計報告格式須規范，語言、標點、圖表、公式、參考文獻等均參照《北方民族大學本科畢業論文格式規范》；課程設計報告內容須完整，包括中英文摘要、關鍵詞、目錄、引言、工藝參數和流程設計、產品性能檢測、數據處理與分析、結論、參考文獻等。（4）實驗方案創新性。查閱文獻，了解所選粉體的發展現狀和研究動態，針對存在的問題，提出探究方案。（5）產品的性能優劣。所得產品是否達到任務書所規定的技術要求。如果未達到，分析原因，提出解決方法。

五、結語

通過理論與實踐相結合的課程設計方案，使學生將粉體相關理論知識與粉體生產的實踐環節通過直接的試驗聯系起來，有利于學生掌握粉體各處理單元的關鍵問題。通過方案設計、實驗室試制、性能檢測使學生了解科學研究、粉體產品生產的一般方法。同時通過查找文獻和相關技術資料，培養了學生獲取信息和分析歸納的能力。

參考文獻：

[1]蓋國勝.粉體工程[M].清華大學出版社，2009.

[2]周仕學，張鳴林.粉體工程導論[M].科學出版社，2010.

[3]張長森.粉體技術及設備[M].華東理工大學出版社，2007.

[4]丁明，李明華，程繼海，趙娣芳.《粉體工程技術》課程模塊化建設探索與實踐[J].教育教學論壇，2012，（34）： 90-91.

[5]張小珍，江瑜華，常啟兵.《粉體工程》重點課程建設的探索與實踐[J].教育教學論壇，2015，（50）：121-122.endprint