基于工程教育理念的“無(wú)機(jī)材料工藝學(xué)”教學(xué)改革與實(shí)踐

譚俊華 徐毅杰 趙彥亮

摘? ? 要：基于工程化教育理念，積極進(jìn)行應(yīng)用型課堂教學(xué)改革與實(shí)踐，通過(guò)提煉和梳理“崗位—能力—知識(shí)”的關(guān)系，整合教學(xué)內(nèi)容;采用案例式與“對(duì)分課堂”相結(jié)合的教學(xué)模式，根據(jù)案例項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)和能力要素組織課程教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和工程應(yīng)用能力顯著提高。

關(guān)鍵詞：工程化;案例式;對(duì)分課堂;工程應(yīng)用能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2019）06-0052-02

我國(guó)高等工程教育改革發(fā)展已經(jīng)站在新的歷史起點(diǎn)，為了響應(yīng)國(guó)家正在實(shí)施的“一帶一路”“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”“中國(guó)制造2025”等政策，迫切需要培養(yǎng)大批新興工程科技人才。2017年教育部提出了新工科建設(shè)理念，要求高校要推動(dòng)現(xiàn)有工科專(zhuān)業(yè)的改革創(chuàng)新，轉(zhuǎn)型發(fā)展[1-3]。山西非金屬礦產(chǎn)資源優(yōu)勢(shì)開(kāi)發(fā)前景廣闊，以煅燒高嶺土、鋁礬土、沸石等非金屬礦為主的特色產(chǎn)業(yè)鏈，成為山西的經(jīng)濟(jì)特色之一[4]。根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，引入新技術(shù)和使用新材料進(jìn)行技術(shù)革新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，如鋰離子電池負(fù)極材料、新型吸附材料等非金屬環(huán)境功能材料，是目前無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的方向。

“無(wú)機(jī)材料工藝學(xué)”是專(zhuān)業(yè)核心課程，根據(jù)無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)能從事的技術(shù)崗位的實(shí)際工作過(guò)程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革，將工程實(shí)例引入教學(xué)內(nèi)容，采用對(duì)分課堂方式，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性。

一、樹(shù)立“工程化”教育理念，以崗位需求進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容改革

“工程化”教育更注重在知識(shí)的傳授過(guò)程中滲透工程技術(shù)的內(nèi)容，在具體的工程情境中學(xué)習(xí)工程知識(shí)，使學(xué)生掌握工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐的一般規(guī)律和基本分析方法[5]。無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)能從事的，且與本門(mén)課程相關(guān)的主要技術(shù)崗位包括工藝技術(shù)崗、材料檢測(cè)分析崗、工藝產(chǎn)品研發(fā)崗。根據(jù)崗位需求，結(jié)合生產(chǎn)任務(wù)、能力訓(xùn)練要求和職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，提煉和梳理“崗位—能力—知識(shí)”的關(guān)系，修訂課程知識(shí)體系，突出培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。圖1是該門(mén)課程的“崗位—工作任務(wù)—課程知識(shí)”關(guān)系圖。

表1中列出了該門(mén)課程模塊化教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生應(yīng)獲得的能力和具體的教學(xué)形式。工藝配方設(shè)計(jì)是難點(diǎn)，材料生產(chǎn)工藝過(guò)程共性是重點(diǎn)，對(duì)于各品類(lèi)無(wú)機(jī)材料特點(diǎn)則通過(guò)案例具體分析，增加應(yīng)用性知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容新增了光伏、鋰離子電池、超薄玻璃、新型建材等目前行業(yè)科技含量高的成果和最新技術(shù)知識(shí)，與學(xué)科發(fā)展的速度，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求相匹配。

實(shí)驗(yàn)專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練能將材料結(jié)構(gòu)與性能研究、材料制備、新材料開(kāi)發(fā)及應(yīng)用等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能貫穿起來(lái)，對(duì)于提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)基本實(shí)驗(yàn)技能和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力必不可少。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題多樣化，如新型建筑材料制備、特種水泥燒制、功能陶瓷燒制以及企業(yè)的相關(guān)課題等，便于學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免抄襲。學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，安排實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，不合理的地方及時(shí)調(diào)整。

二、采用案例項(xiàng)目教學(xué)與“對(duì)分課堂”相結(jié)合的教學(xué)模式

對(duì)分課堂把教學(xué)分為教師講授、學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)化吸收和分組討論，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，能有效提高學(xué)習(xí)效率[6]。將工程案例引入教學(xué)中，把工程事實(shí)以文字描述、圖片或視頻形式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生進(jìn)入工程情景現(xiàn)場(chǎng)，以工程技術(shù)人員的身份分析案例，使學(xué)生能運(yùn)用已經(jīng)掌握的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)描述的工程事實(shí)做出分析，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力[7-8]。

表2列舉出案例項(xiàng)目和知識(shí)點(diǎn)，教師按案例項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)和能力要素進(jìn)行教學(xué)組織。選取具有代表性的工程實(shí)例編制典型教學(xué)案例，結(jié)合課程重難點(diǎn)提出問(wèn)題，下發(fā)給學(xué)生團(tuán)隊(duì)，學(xué)生課下根據(jù)所學(xué)內(nèi)容內(nèi)化吸收，分工合作查閱資料分析總結(jié)寫(xiě)出分析報(bào)告，課堂上進(jìn)行匯報(bào)或討論，教師根據(jù)討論內(nèi)容對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目完成情況進(jìn)行考核評(píng)定，最后根據(jù)過(guò)程中存在的普遍性問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)充總結(jié)。

比如“生料配合設(shè)計(jì)”部分的內(nèi)容，選擇“高硅石灰石，濕排粉煤灰和煤矸石等工業(yè)廢棄物作為水泥生產(chǎn)原料的案例”，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析。使學(xué)生理解原料化學(xué)組成與生料率值和生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性質(zhì)之間的關(guān)系。這遠(yuǎn)比讓學(xué)生記憶哪些材料可以作為生產(chǎn)原料，要生動(dòng)有趣得多。

邀請(qǐng)企業(yè)教師參與到課堂教學(xué)中，企業(yè)教師有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可將無(wú)機(jī)非金屬工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品、工藝應(yīng)用情況或出現(xiàn)的事故等內(nèi)容引入課堂，結(jié)合理論進(jìn)行分析，增加課堂信息的時(shí)效性。企業(yè)教師在耐火材料內(nèi)容講解中，運(yùn)用太鋼實(shí)際鐵溝料生產(chǎn)工藝配方講解不同類(lèi)型鐵溝用料的特點(diǎn)，逐一分析各種材料在配方中的作用（骨料、基質(zhì)、結(jié)合劑、減水劑等）以及與消耗之間的相關(guān)性，并說(shuō)明如何適應(yīng)和滿(mǎn)足高爐現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件變化，理解爐渣組成與主成份間的關(guān)系。按耐火材料“使用條件—性質(zhì)特點(diǎn)”，反向講解，層層遞進(jìn)。

三、改革考核評(píng)價(jià)方式：重視過(guò)程性考核，考核指標(biāo)多樣化

應(yīng)用型教學(xué)改革中加大了平時(shí)作業(yè)量和難度，故應(yīng)注重過(guò)程性考核，考核指標(biāo)多樣、全面。案例分析報(bào)告結(jié)合案例問(wèn)題，通過(guò)學(xué)生對(duì)報(bào)告的論述以及答辯情況來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握和運(yùn)用程度;實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，主要考察實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成情況、動(dòng)手操作情況及數(shù)據(jù)分析;平時(shí)作業(yè)、課堂提問(wèn)、出勤率則反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和課堂聽(tīng)課效率;對(duì)期末試題的題型進(jìn)行創(chuàng)新，如對(duì)于需要理解記憶的知識(shí)點(diǎn)，將以前常采用的“名詞解釋、填空”等題型，改為“應(yīng)用判析、案例分析、綜合分析”等，體現(xiàn)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解、運(yùn)用、遷移、融會(huì)貫通等綜合能力考察。

總之，應(yīng)用型課程是以應(yīng)用能力訓(xùn)練為目標(biāo)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的集成及獲取過(guò)程[9]。該門(mén)課程應(yīng)用型教學(xué)改革，緊緊圍繞學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力要素的形成，采取案例教學(xué)方法，教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，彼此對(duì)分課堂，突出對(duì)學(xué)生的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)。今后還需不斷豐富該門(mén)課程的網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)資源，構(gòu)建校企合作教學(xué)模式，努力實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)、區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)實(shí)需求的有效對(duì)接和深度融合，真正實(shí)現(xiàn)工程教育。

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