《無機非金屬材料工學》課程的教學改革與實踐探索

李瑞鋒　吳甜甜　鄭玉船　陳龍　孫銀宇

【摘 要】根據應用型人才的培養要求，從案例式教學、互動式教學以及實踐輔助式教學三方面對《無機非金屬材料工學》課程進行了初步的教學改革與實踐探索，明顯提高了學生的理論聯系實際的能力以及實踐操作能力。

【關鍵詞】無機非金屬材料工學;案例式教學;互動式教學;實踐輔助式教學

中圖分類號： G642.0 文獻標識碼： A 文章編號： 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

《無機非金屬材料工學》是一門主要介紹與無機非金屬材料生產相關的制備原理、生產工藝以及工程應用等方面知識的課程[1-3]，是黃山學院材料科學與工程專業的專業基礎及核心課程。該門課程既是對已學《材料科學基礎》、《化工原理》、《材料性能學》等課程基礎理論的應用，也是對材料制備原理與工藝的系統描述，更是今后開展課程設計以及畢業設計的基礎。

《無機非金屬材料工學》是一門理論與實踐并重的課程，對于培養學生理論聯系實際的能力、實踐操作能力以及提高就業競爭力具有重要的輔助作用。為了調動學生的學習興趣和熱情，提高學生的學習效率，我們對該課程進行了初步的教學改革與實踐探索。

1 案例式教學

《無機非金屬材料工學》這門課程主要分為兩大篇[4]，第1篇是生產過程原理，主要介紹各類型無機非金屬材料生產過程中所涉及的共性流程和環節，例如原料的種類和選用、粉體制備、成型工藝、干燥以及高溫熱處理等;第2篇是代表性無機非金屬材料，主要介紹水泥、混凝土、陶瓷、玻璃、耐火材料在制造過程中各自涉及的基本概念、原料性質和要求、物質變化、生產過程工藝特點等知識。由此可見，《無機非金屬材料工學》的內容與生產實際以及日常生活密不可分，我們引入的案例式教學分為以下三類：

1）與學生的認知實習相結合：在大一學年的通識教育階段我們給學生開設了《認知實習》課程，通過帶領學生深入企業進行參觀實習的形式開展，目前我們主要的實習企業是黃山市白岳活性白土有限公司以及黃山永新股份有限公司。其中，黃山市白岳活性白土有限公司主要是從事膨潤土、活性白土以及顆粒白土的開發、生產、精加工和銷售，主要的生產工藝包括礦山開采、粉體制備、物料運輸及存儲、礦漿制備及漂洗、脫水與烘干、成品包裝以及廢棄物處理等。這些生產工藝與課堂教學中第1篇的框架結構和知識體系完全吻合，因此，可將此案例直接引入課堂教學，有助于加深學生對所學理論知識的理解和掌握，又能讓學生認識到理論與實際之間的相互關聯，認識到這門課程的應用前景。黃山永新股份有限公司主要生產和經營各種功能性包裝（膜）材料，采用的工藝主要包括流延成型、薄膜的吹制成型、鍍膜成型工藝等，這都與無機非金屬材料的生產和加工工藝相一致或者具備通用性，我們同樣將此案例引入了課堂教學。通過將學生見過或者操作過的典型案例引入課堂，能增加學生對課堂內容的親切感，有助于把學生的精力吸引到課堂內容上，不至于出現上課開小差、睡覺、玩手機或者逃課等不良現象，有效提高學生的學習效率。

2）與教師科研及經歷相結合：本人長期從事無機非金屬材料的教學、科研及生產研究，其他主講教師也都有與無機非金屬材料相關的學習及教學研究經歷。例如，本人主要研究陶瓷燃料電池（固體氧化物燃料電池），其制備工藝主要包括原料的選用及預處理、粉體制備、干燥、成型、燒成及性能測試，這些工藝都屬于無機非金屬材料生產過程中所涉及的共性環節，將此案例引入課堂教學，便于學生了解所學理論知識與科研之間的相互關聯，有助于吸引學生的注意力，并能提高講課的感染力，為學生的畢業論文以及以后從事類似的科研工作奠定一定的基礎。

3）與生產實際以及日常生活相結合：該門課程與生產實際以及日常生活密不可分，例如裝飾水泥、道路水泥等水泥制品，實驗中用到的各種玻璃儀器，衛生陶瓷、日用陶瓷等陶瓷制品，高溫爐中用到的各類耐火材料等等，可以通過表格、圖片、動畫、視頻等形式，借助于多媒體將實物展示給學生。各類無機非金屬材料的生產和加工流程也可以在相關專業網站或者視頻網站下載，將工廠實際直觀地展示給學生，拉近課堂與工廠之間的距離，縮短理論與實際之間的距離，有助于學生提高對理論知識的認識，提高畢業以后的就業競爭力。

2 互動式教學

學生是課堂的主體，教師是主導，互動式教學能拉近教師與學生之間的距離，便于教師及時了解學生的接受和掌握情況。為了盡可能讓學生參與到日常的課堂教學中來，我們常采用的互動式教學方式如下：

1）提問互動式：在教學過程中加入了對學生的提問環節，并且是隨時對學生進行提問。提問內容可以是對已學理論知識的回憶，例如針對第7章燒成部分可以提問學生《材料科學基礎》中學過的關于固相反應及相變的知識;可以是對現學內容的認識，例如針對第4章陶瓷的漿料成型、可塑成型以及壓制成型時可以讓學生比較這幾種成型工藝的區別;也可以是用現學知識解釋一些現象，例如介紹到混凝土拌合物的和易性時，讓學生解釋為什么商用混凝土拌合物運輸的車罐需要有轉動功能。通過提問能夠了解學生是否在認真聽講，了解學生對課堂內容的掌握情況，也可以督促學生主動參與到課堂教學中來，提高學生的課堂學習效率。

2）啟發討論互動式：首先，可以結合實際給學生布置需要討論的話題，例如第三章粉體制備的分級一節中可以讓學生舉例說明分級在日常生活中的應用;第五章干燥中可以讓學生結合在《化工原理實驗》中學過的流化床干燥和洞道干燥實驗討論物料的干燥過程及影響因素;高溫熱處理中可以讓學生比較煅燒、燒成和燒結的區別和聯系并舉例說明等等。然后，將學生進行分組，引導學生去圖書館或者借助于網絡資源對問題進行解答，課堂上學生可以通過口頭介紹或者PPT的形式開展討論，并鼓勵其他學生以提問或者補充的形式積極參與到討論環節中，這樣不僅可以讓學生直接參與到課堂教學，而且能激發學生的學習積極性。

3 實踐輔助式教學

《無機非金屬材料工學》是一門理論與實踐并重的課程，單純的理論知識比較枯燥，尤其是很多工藝學生都未曾見過，很難引起學生的學習熱情，實踐課程既能以更加直觀和形象的形式將工藝流程展示給學生，又能輔助理論教學，幫助學生理解和掌握知識重點，提高學習效率。

1）與《專業綜合實驗》相結合：我們開設了功能陶瓷粉末的合成及試樣制備、功能陶瓷試樣的物理性能測試兩個綜合性實驗，共16個課時，主要是要求學生從原料選用及預處理、計算及稱量、球磨混合、干燥、篩分與造粒、干壓成型、燒成、試樣表面處理、性能測試、數據計算和分析等各個環節進行實地操作。通過這兩個實驗要求學生掌握原料計算方法尤其是非化學計量比物質的計算方法，球磨、篩分、干燥的工藝原理和操作方法;干壓成型的操作流程;掌握各物理量的定義、測量原理及相關儀器的操作。通過實踐教學鍛煉學生的計算能力、實踐操作能力、數據收集和分析處理能力，提高學生的思考問題和解決問題的能力。

2）與《成型工藝設計》相結合;我們開設了陶瓷的注漿成型工藝，共1周時間，主要包括泥漿制備、石膏模具的預處理、注漿成型、脫模、修坯、上色釉料、燒成等環節。通過該門實踐課程要求學生了解陶瓷泥漿的流變特性，掌握影響泥漿澆注性能的因素，弄清注漿過程中發生的物理-化學變化，掌握基本的注漿成型工藝;確定釉料組成及配方設計，了解并選用合適的施釉方法。加深學生對已學理論知識的理解，提高學生對陶瓷注漿成型工藝的認識。

4 結語

通過對《無機非金屬材料工學》課程的初步教學改革與實踐探索，增加了學生的學習興趣和熱情，提高了學生的理論聯系實際的能力，鍛煉了學生的實踐操作能力以及思考問題和解決問題的能力，學生的學習效果也有了明顯提升。在以后的教學中我們還需要進行進一步的教學改革，尤其是實踐環節的提升，使學生全方位發展，更好地服務于應用型人才的培養。

【參考文獻】

[1]謝峻林，何峰，顧少軒，王琦.無機非金屬材料工學[M]. 北京：化學工業出版社，2011.

[2]高麗敏，王蕾，趙志鳳，孟君晟，高微.基于建構主義的《無機非金屬材料工藝學》課程教學實踐改革探討[J].科學技術創新，2017（9）：81.

[3]邢偉宏，林宗壽，徐曉虹，張強，萬惠文，何峰.《無機非金屬材料工學》多維教學模式的研究[J].廣州華工，2017，45（19）： 155-156，191.

[4]潘志華，胡秀蘭.無機非金屬材料工學[M].北京：化學工業出版社，2015.