《硅酸鹽熱工基礎(chǔ)及設(shè)備》課程實踐教學(xué)改革探討

張　瑞，高　娟

(桂林理工大學(xué)　材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西　桂林　541004)

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《硅酸鹽熱工基礎(chǔ)及設(shè)備》課程實踐教學(xué)改革探討

張瑞，高娟

(桂林理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西桂林541004)

針對當(dāng)前無機非金屬材料工程專業(yè)《硅酸鹽熱工基礎(chǔ)及設(shè)備》課程的理論和實驗教學(xué)脫離生產(chǎn)實踐、教學(xué)效果不佳的問題，分析了該課程增加實踐教學(xué)的重要性，探討了若干實踐教學(xué)的措施，旨在加深學(xué)生對熱工理論知識的理解和靈活運用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)質(zhì)量。

硅酸鹽熱工基礎(chǔ)及設(shè)備；實踐教學(xué)；教學(xué)方法改革

《硅酸鹽熱工基礎(chǔ)及設(shè)備》是無機非金屬材料工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，所涉及的窯爐氣體力學(xué)、傳熱學(xué)、傳質(zhì)原理、干燥過程與設(shè)備、燃料與燃燒等知識為無機材料工藝學(xué)提供基礎(chǔ)理論指導(dǎo)，因而也是一門基于實際工業(yè)化生產(chǎn)的學(xué)科。目前該課程的教學(xué)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(yán)重缺乏親臨生產(chǎn)一線、直觀易懂的實踐教學(xué)，已完全不能適應(yīng)當(dāng)今社會生產(chǎn)企業(yè)對畢業(yè)生知識儲備的要求。將課本的理論知識緊密聯(lián)系生產(chǎn)實踐，對該課程的實踐教學(xué)方法進行探討，才能轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)理念，達到提升學(xué)生知識運用能力、實驗操作能力、理論聯(lián)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(chǔ)及設(shè)備》實踐教學(xué)的必要性

目前，《硅酸鹽熱工基礎(chǔ)及設(shè)備》課程教學(xué)中主要存在著學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足、部分教材內(nèi)容和實驗教學(xué)設(shè)備脫離生產(chǎn)實踐、教學(xué)思維方式落后等嚴(yán)重制約教學(xué)發(fā)展的問題，必須實踐新的教學(xué)方式，才能有效提升課程的教學(xué)效果。

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

課程使用的教材中一部分知識點比較陳舊，明顯落后于當(dāng)今快速發(fā)展的生產(chǎn)實踐，特別是企業(yè)不斷技術(shù)改革使用新的硅酸鹽窯爐設(shè)備和控制手段；實驗教學(xué)設(shè)備局限性也比較大，大多是停留在材料導(dǎo)熱系數(shù)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(chǎn)狀況，限制了對學(xué)生思維和實踐能力的培養(yǎng)。經(jīng)過一個學(xué)期的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可能掌握了某些基本規(guī)律和理論，甚至可以應(yīng)用某些知識對專業(yè)問題進行理論上的解答；但是到生產(chǎn)現(xiàn)場后就一無所知，無法理解生產(chǎn)一線中的很多問題，如窯爐系統(tǒng)中物料的走向、熱量的有效利用或節(jié)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(xiàn)的，需要給予學(xué)生理論聯(lián)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(xué)生對課程知識掌握和熟練應(yīng)用的程度，對授課教師來說也是一個不小的挑戰(zhàn)。目前整個課程教學(xué)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(xué)生不能真正理解《硅酸鹽熱工基礎(chǔ)及設(shè)備》在生產(chǎn)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(chǎn)生教學(xué)疲勞感，缺乏更新教學(xué)內(nèi)容、改變教學(xué)方式的動力。只有變革現(xiàn)有的教學(xué)思維和方式，才能充分調(diào)動師生的積極性，達到無機非金屬材料專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

二、實踐教學(xué)方法改革的措施

針對上述在教學(xué)過程中的問題，結(jié)合無機非金屬材料工程專業(yè)學(xué)生的特點，作者提出一個將理論教學(xué)與認識實習(xí)相結(jié)合的實踐教學(xué)方式，對該課程教學(xué)方法做出如下改革，以達到理論聯(lián)系實際、提升教學(xué)效果的目的。

1. 認識實習(xí)過程中傳授基本理論

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

2. 課堂教學(xué)結(jié)合實習(xí)經(jīng)歷

《硅酸鹽熱工基礎(chǔ)及設(shè)備》課程的內(nèi)容涵蓋整個硅酸鹽熱工系統(tǒng)所有的理論知識點，包括熱能的傳遞機制、質(zhì)量的傳遞機制及流體的運動規(guī)律。在課堂講授時生動形象的多媒體課件只能展示設(shè)備的構(gòu)造，理論知識仍然枯燥又抽象，學(xué)生很容易感到疲累，學(xué)習(xí)興致不高，課堂教學(xué)效果不理想。教師授課時可以將認識實習(xí)的錄像片段、日常生活中的典型案例等運用到對應(yīng)理論知識的講解中，有針對性地提問生產(chǎn)企業(yè)這樣做的原因、該措施包含哪個知識點的運用等，學(xué)生就會容易地聯(lián)系到實地考察經(jīng)歷或生活經(jīng)驗而集中精神思考，加深相關(guān)知識點的理解和掌握。例如，在講述“窯爐氣體力學(xué)”相關(guān)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(fēng)機？授課教師可以展示認識實習(xí)時所拍攝的不同生產(chǎn)企業(yè)的煙囪照片，同時引導(dǎo)學(xué)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(shè)備的照片或錄像，提問學(xué)生這些熱工設(shè)備如何實現(xiàn)熱量的傳遞，并引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系日常生活中做飯、取暖等場景。學(xué)生對自身經(jīng)歷一般比較感興趣，反響熱烈，等到討論結(jié)束、抽點個別學(xué)生回答問題后，授課教師歸納學(xué)生意見并講述相關(guān)理論知識點，學(xué)生就能很好地理解記憶并融會貫通。同時，在課堂上對學(xué)生進行解題訓(xùn)練，鼓勵學(xué)生對相關(guān)知識點發(fā)散思維，然后和學(xué)生一起分析討論，講解所考察知識點在實際生產(chǎn)、生活中的應(yīng)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(xí)錄像結(jié)合起來制作成微課，既可以豐富教學(xué)手段，又能讓學(xué)生在課余隨時學(xué)習(xí)，使學(xué)生從依賴課本的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動的自我學(xué)習(xí)。

3. 實驗教學(xué)聯(lián)系生產(chǎn)實踐

實驗課程教學(xué)需要改變以老師講解、指導(dǎo)、演示為主，學(xué)生按實驗指導(dǎo)書的設(shè)定步驟操作、觀察記錄預(yù)期實驗現(xiàn)象和結(jié)果的被動型教學(xué)現(xiàn)狀，增設(shè)模擬生產(chǎn)實踐的綜合性設(shè)計實驗，學(xué)生會更加明確實驗?zāi)康模杂X做好就業(yè)前的“練兵”。授課教師要充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力和綜合實驗?zāi)芰?，鼓勵他們真正成為實驗的主體，根據(jù)實驗的要求自行設(shè)計或選擇實驗方案，在教師指導(dǎo)下進行實驗操作，歸納、分析和總結(jié)實驗過程中的現(xiàn)象與結(jié)果，將理論知識和實驗過程融為一體，提升熱工系統(tǒng)與設(shè)備的評價與分析能力。例如，在以往的“熱電偶校正”實驗中學(xué)生只學(xué)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(shè)計與測試”，讓學(xué)生自己設(shè)計、動手組裝馬弗爐，然后控制加熱溫度，使用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶檢測馬弗爐內(nèi)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(zhuǎn)氣作為燃料，學(xué)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(chǎn)一線脫節(jié)；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(xué)生自己設(shè)計、配制油水混合物模擬工業(yè)生產(chǎn)中的燃料，找出獲得最大燃燒值對應(yīng)的油水配比。諸如此類，將實驗設(shè)置得更貼近實際生產(chǎn)一線，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮其主觀能動性，活學(xué)活用課本知識，扎實掌握實驗技能。

4. 考核學(xué)生綜合能力

合理的課程考核方式能夠顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進教學(xué)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(yè)和到課率占30%的考核方式，實驗操作和認識實習(xí)兩部分內(nèi)容也需要在最終成績中有所體現(xiàn)。試卷考查學(xué)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(yè)和到課率考查學(xué)生的課程參與度，平時成績占15%；實驗操作考查學(xué)生設(shè)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(xí)考查學(xué)生分析熱工設(shè)備的工作狀況、查找改進設(shè)備措施等實習(xí)過程中的能力表現(xiàn)，考核成績占10%。其中，實驗操作和認識實習(xí)成績可由小組組長和指導(dǎo)教師共同打分來完成。通過全方位的考核，促進學(xué)生解決硅酸鹽熱工實際問題能力的培養(yǎng)，達到生產(chǎn)一線的人才要求。

三、結(jié)語

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

(責(zé)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(dǎo)師，研究方向為材料科學(xué)與工程。

2016-05-12

2016-06-02

廣西學(xué)位與研究生教育改革和發(fā)展專項課題“材料工程碩士產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合培養(yǎng)教育模式創(chuàng)新探索”(JGY2014079)。