新工科建設背景下《材料工程設備》教學改革的實踐與思考*

嵇 鷹 楊 康 崔曉紅

（1.西安建筑科技大學材料科學與工程學院，陜西 西安 710055；

2.西安建筑科技大學資源工程學院，陜西 西安 710055）

新工科建設已成為我國高等工程教育發展戰略研討的重點課題，關于新工科建設理論與實踐的研究在全國各高等院校蓬勃開展。更新人才培養理念、優化培養目標和知識結構，成為新工科人才培養的重要內容。《材料工程設備》是材料工程和科學專業和近機械類專業的一門必修課，也是一門非常重要的專業課。這門課與其他專業課、專業基礎課具有很大的不同，學生的感覺是更像一門文科的課程，因為需要記憶的東西很多，所以學起來相對吃力。同時，本課程工程應用色彩濃厚，內容涉及了無機材料前端加工制備的整個過程，從原礦破碎開始，直到多物料混合為半成品，這條物料制備鏈的確立為后續材料的深加工做出了準備。隨著互聯網時代的到來，根據“工程專業認證”的要求，該門課程的學時、形式和內容都做了較大的調整。為了讓學生在有限的課堂時間內更好地理解、掌握該門課程的核心內容，為此對教學形式和教學內容進行了一定的探索和研究。下面將從教改背景、教改內容和教改反思三方面展開。

1 課程教學改革的背景

材料科學與工程專業是支撐我國國民經濟和社會發展的核心工程技術類專業之一。材料科學與工程是綜合性和應用性高度融合的工科類專業，不僅涉及種類豐富的各種材料的制備、工藝、性能及應用等專業知識，還與土木工程、機械工程、自動化控制、總圖規劃、環境工程、經濟技術等諸多學科交叉融合，目標是培養具備深厚專業基礎和創新能力的復合型工程技術人才，這就要求學生具有多學科知識基礎及交叉融合的應用能力。材料工程設備是材料科學與工程專業本科生的必修課，涉及的材料加工設備十分繁雜，根據材料的性能、制備工藝及應用不同需要選擇合適的加工設備，對知識的綜合性應用能力要求較高，是專業教學體系中對復合型工程技術人才培養的重要支撐環節。但從我校該門課程的教學內容和授課現狀看，存在以下幾個方面的問題。

1.1 課程涉及設備眾多、專業性強，但課程容量有限

材料工程設備涉及的專用設備非常多，從破碎到粉磨、從篩分到風選，不同設備結構不同、作用不同、原理不同，專業性較強，加之由于課改后，學時數大幅降低。因此學生在學習中往往感到難點較多，掌握起來比較困難。在課程學習中不僅要求學生能熟練掌握這些設備的基本性能和結構，還要求能夠將它們用于解決材料加工中遇到的實際問題。雖然在先修課程中已經對這些機械設備的學習已經有了一定的機械方面的必備知識，但是遇到需要學習大量的不同設備，而且還要掌握這些設備的結構和原理，學生們還是感到比較棘手。在現有的本科生教學體系中，學生缺乏工程設備制圖的基本思維訓練，導致他們對設備的認識和掌握不夠全面。總而言之，由于材料工程設備課程涉及的知識體系較大，但課程時間十分有限，因此，采用傳統的教學方式無法取得良好的教學效果。

1.2 教學手段過于單一，實踐教學功能薄弱

目前，本課程的教學手段主要以課堂講授為主，但由于課程涉及的專業面較廣、知識點分散且比較枯燥，加之課時量大幅減少，若仍然按照傳統“注入式”的教學手段，課時量不允許，且無法提高學生學習的主觀能動性。加之，本課程的主要目的在于讓學生了解掌握各種設備的結構、原理及使用對象，為后續的課程設計及畢業設計打下堅實的基礎。因此，要將課堂教學改為啟發式，主要闡述重點和難點，引導學生積極思維，激發學生的學習興趣，增加實踐教學環節，增強學生對各種設備的感性認識。

綜上所述，加快對該門課程的教育教學改革，優化傳統教學內容、豐富現有教學手段、探索全新教學模式的現實需求愈加迫切。

2 課程教學改革的措施

2.1 模塊化教學的使用

對于工科教學體系來說，理論知識的講授內容要以“實際、實用、實踐”為原則：綜合知識、分塊教學。《材料工程設備》課程按照模塊化教學要求可分為六個模塊：礦物加工的理論基礎、礦物加工過程的物理變化、物料粉碎原理與設備、選粉原理與設備、均化原理與設備、輸送計量原理與設備。每一個知識模塊下再次進行相應的知識點二次分切，形成小型的知識模塊，在此基礎上還可以繼續細化。通過逐級細化既便于授課教師進行備課與參考書推薦，同時重點突出，學生在學習過程中也會有明確的脈絡，無論是教還是學經過模塊化處理后都體現出化繁為簡、有跡可循的特點。通過這樣的處理，達到“必需和適用”的教學杠桿，同時實踐相關的知識將得到更好的體現，著重培養學生對設備的感性認識、加強學生的設備制圖能力，加快創新型人才培養與“一流專業”建設。

2.2 教學與科研相結合

我校本專業的教師每年都要從事或開展大量的科研工作，因此，可結合實際情況，用科研實踐充實教學。本教研室目前采取兩種方式：其一，在教研室教師和研究生參與國家和企業課題中，通過攝影和攝像的方式將非涉密的科研過程記錄下來，然后將其剪輯編纂成教學素材，將科研過程、科研思路、科研方法及學術動態及時補充至課堂教學之中；其二，增加實踐性教學環節，通過設置課程設計，使學生參與到教研室教師承擔的科研項目中去，利用課余時間和假期開展科研實訓，在教師的指導下參與工程實踐。一來，通過科研實訓提高學生的專業理論水平和實驗動手能力；二來，將學生的科研實訓與教師的科研工作有機結合，形成相互支撐、協調一致的良性態勢，可給教師的科研工作提供更多幫助，又讓學生對設備應用的概念落到實處，實現教師與學生的互利共贏。

2.3 通過多媒體、“翻轉課堂”延伸課外教學，提升課堂效率

多媒體教學一直以來都是高校教學提倡的，在本課程中其重要性更加明顯，學生在學習到基礎理論知識之后需要快速將理論與實踐結合起來，這一快速轉化除了教師在課堂上的講述之外，利用多媒體及實物將抽象空泛的概念轉化為直觀可視的圖、動畫、工廠生產視頻、產品實物、實物應用等一系列可看可觸的現實，這就能夠超出啟發思維的范疇，能夠讓學生在知識學習的過程中坐上“直通車”，快速將知識吸收。再次，在網絡教學平臺課程門戶網站上創建討論社區，在課堂教學結束后延伸課外教學，組織學生發帖跟帖、交流互動，并對學生的討論過程進行正確的引導與釋疑。

課堂教學過程中需要學生更多地參與進來，這就要求課程設計課堂互動，有完整的“回顧—啟發—引導—講授—總結”的課堂經過，對于本課程來說，課堂互動環節穿插于課程始終，圍繞著“設備結構—工作原理—應用”的聯系與區別等一系列知識點展開。同時，適量布置學生的自學環節也能夠提升課堂學習效率。

2.4 打破傳統成績評定模式，創新多元化考核方式

課程原有考核方式僅限于紙質卷面考試，學生更多的是對基本概念、基本結構及原理的死記硬背，無法真實評估學生掌握實際的能力。故本教學改革項目組建立由考勤成績、“數據分析與圖譜解析自測”成績、“翻轉課堂”互動成績及期末考試成績共同構成的多元化課程考核形式，將期末考試成績占總評成績的比例壓縮至40%，打破“一考定成績”的傳統評定模式。

3 課程教學改革的體會

《材料工程設備》是一門集綜合性和應用性高度融合的工科類專業于一體的專業主干課課程。本教改項目通過優化課程體系、建設網絡資料庫、開發視頻、動畫等教學課件、創新考核方法、開通多渠道交流等多種措施，創建了基于線下線上混合式的教學方法和網絡平臺，增加典型的案例教學內容，拓展了教學的廣度和深度、豐富了課程的開展形式、強化了課程的教學效果。改變傳統課程成績評定模式，建立能夠真實評估學生工藝設計思維能力多元化考核方式。

本教學改革項目組將不斷總結教改實踐中積累的經驗，以培養具備材料工程創新理念的復合型工程技術人才為目標，為材料科學與工程專業建設和學科發展貢獻力量。