米增財

(太原工業(yè)學院 材料工程系，山西 太原 030008)

隨著無機非金屬材料專業(yè)教育教學改革不斷深入推進，使得專業(yè)的人才培養(yǎng)方向領域極大拓寬，學生對本專業(yè)知識廣度得到拓展。但是仍然在人才培養(yǎng)目標設定上存在著一定過于強化基礎深度，專業(yè)教育應用化不突出；在教學大綱、教學手段、課程體系建設等方面與應用型工程人才培養(yǎng)目標有一定的不相匹配；課堂理論教學為主模式比重較大，不利于工程實踐人才的培養(yǎng)訓練；在實踐教學環(huán)節(jié)方面，校內(nèi)實訓基地配備缺乏，校外企業(yè)實習時，學生難以真正上崗進行實訓操作；這樣勢必導致學生的就業(yè)競爭力和工程實踐動手能力得不到有效提高，工程人才應具備的職業(yè)素質(zhì)和技術(shù)技能難以得到真正的鍛煉發(fā)揮[1-3]。因此，順應國家應用型人才教育培養(yǎng)發(fā)展規(guī)劃，專業(yè)教育教學改革需要從目標定位實施調(diào)整。課程改革是教學改革實施中的首要方面，著重從課程體系入手來調(diào)整具體課程體現(xiàn)工程應用內(nèi)涵本質(zhì)。

1 《無機材料工廠設計與機械》課程內(nèi)容及特點

1.1 課程內(nèi)容

根據(jù)專業(yè)發(fā)展培養(yǎng)計劃和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及發(fā)展需要，開設了《無機材料工廠設計與機械》課程，為無機非金屬材料專業(yè)方向的一門專業(yè)必修課。該課程與本專業(yè)的實踐教學以及專業(yè)實際工作密切聯(lián)系。它是校內(nèi)教育與社會需求之間的紐帶橋梁,也是學生獲取科技進步信息與強化專業(yè)工程化教育的一個窗口[4]。通過教研論證，制定了該課程的教學大綱，確定理論課課時數(shù)為48學時，其中課程配套課程設計學時數(shù)為18學時。該課程內(nèi)容重點講述了水泥工業(yè)生產(chǎn)過程中熱工設備的基本理論，包括有設備的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點以及節(jié)能降耗途徑等，以及包括水泥工廠中涉及到的工藝設計、物料平衡計算、設備選型及車間工藝布置等全廠設計內(nèi)容，著力培養(yǎng)學生分析和解決水泥生產(chǎn)以及設計環(huán)節(jié)的實際問題能力。

1.2 課程特點

該課程是《無機材料生產(chǎn)機械與設備》和《無機非金屬材料工廠設計》兩門課程在教學內(nèi)容上的合并為一。就“無機材料生產(chǎn)機械與設備”課程性質(zhì)來說，若將無機非金屬材料專業(yè)領域比作為一棵根系龐大枝葉茂盛的大樹，那么熱工設備就是整個大樹的樹干,它自上而下連接著發(fā)達的根系(基礎知識)與豐碩的枝葉(生產(chǎn)成品)。也就清晰地說明，熱工設備與材料制備以及生產(chǎn)過程緊密相關(guān)，是其中的中心環(huán)節(jié)。作為在該領域內(nèi)學習和從事工作的科技人員，在掌握生產(chǎn)工藝控制“人機料法環(huán)”過程技術(shù)基礎上，掌握了關(guān)鍵環(huán)節(jié)的熱工設備的有關(guān)規(guī)律，才能正確設計、合理操作和制備出質(zhì)優(yōu)產(chǎn)品。而“無機非金屬材料工廠設計”課程是在學生學習了專業(yè)課程后，重點掌握了工藝基礎理論及 “兩磨一燒”專業(yè)生產(chǎn)設備基礎上開設的，主要是培養(yǎng)學生具備對無機非金屬材料工廠進行車間工藝布置和工廠規(guī)劃設計的能力。

兩門課合并有實際必要的原因，在內(nèi)容特點上實際是水泥工業(yè)生產(chǎn)中一重點和一全環(huán)節(jié)，涉及的是重要煅燒過程及其設備和工廠工藝整個流程環(huán)節(jié)，工廠設計中熱工設備是重點環(huán)節(jié)，而熱工設備又離不開整個工廠工藝全貌，內(nèi)容上有重疊可統(tǒng)一的空間。在教學形式方面可采用統(tǒng)一形式，兩門課除涵蓋了本專業(yè)的基礎理論知識外，學科綜合性和宏觀實踐性的均較強[5-6]。因此，在講授方法上不能簡單地按照傳統(tǒng)的教學模式單純地灌輸理論知識，要探索如何要理論與實踐相結(jié)合，并以直觀生動形象手段表達的適合教學方法，使學生既感覺輕松有趣又發(fā)起思考的氣氛下學習，實現(xiàn)生澀專業(yè)知識的興趣化傳授，從而提高教學質(zhì)量。并且經(jīng)過教學大綱的修訂之后,學時數(shù)已由原先的兩門課80個學時,銳減到48學時，在這調(diào)整中如何在較短學時內(nèi)讓學生接受和掌握課程全部內(nèi)容成為關(guān)鍵問題。針對熱工設備的結(jié)構(gòu)特點和工作原理，以及工廠設計，學生幾乎沒有基本的直觀感性認識,學生的學習興趣和積極性會大大受挫，因此提高學生的學習動力，實踐工程能力以及創(chuàng)新意識，成為該課程教學改革中重點考慮的問題。不過，這類課程具有很強的實踐性特點，即便大量采用現(xiàn)代化的課堂教學手段，也難以達到真正的理論與實踐相結(jié)合。關(guān)鍵問題在于學生無法直接接觸熱工設備和工廠設計，無法真正理解設備結(jié)構(gòu)剖析和工藝流程規(guī)劃的實質(zhì)，所以企業(yè)的現(xiàn)場教學必須同步實施，其教學效果無法替代。

因此，按照無機非金屬材料專業(yè)“應用型人才培養(yǎng)計劃”的要求，解決學時數(shù)少而教學內(nèi)容多的矛盾問題，針對《無機材料工廠設計與機械》課程特點及教學實踐經(jīng)驗，對本課程進行教學改革實踐和創(chuàng)新探索，就顯得尤為重要,也十分迫切。

2 教學內(nèi)容改革與教學方法、手段改革

2.1 明確教學目標，研究整合課程內(nèi)容

本課程是合并課程，學時大大精減，教學所面臨的首要問題是課程內(nèi)容的整合。以新型干法水泥生產(chǎn)過程中的煅燒系統(tǒng)設備和工廠設計內(nèi)容貫穿大綱主線，首要進行教學內(nèi)容認真取舍和精選重點。課程內(nèi)容上分兩大板塊為熱工設備部分和工廠設計部分；熱工設備部分主要突出在新型干法水泥生產(chǎn)過程中熟料煅燒系統(tǒng)設備的結(jié)構(gòu)類型、工作原理以及系統(tǒng)匹配調(diào)整等內(nèi)容，而工廠設計部分以工藝計算、工藝流程選擇以及設備選型和布置等內(nèi)容為主，對于設計思想和原則的介紹是該部分的一個重點內(nèi)容。工廠設計有著一套固定的模式，重點講解設計過程中的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)即可。這兩部分內(nèi)容上互不重疊，又相互依存，不再像單獨兩門課講授時工廠設計還需要重復煅燒設備的相應內(nèi)容。這樣內(nèi)容整合為一也突出了在工廠設計中熟料煅燒系統(tǒng)為全廠重要環(huán)節(jié)，掌握熱工設備的結(jié)構(gòu)類型內(nèi)容為進行合理的工廠設計奠定了重要基礎。在課時安排上，熱工設備部分為30學時，而工廠設計部分為18學時。本課程涵蓋內(nèi)容比較多，而理論課時緊湊，因此在要對教學內(nèi)容進行精選，突出重點，以點帶面講授課程的主要內(nèi)容，先進行熱工設備部分內(nèi)容講解。由于本課程是合并課程，首要問題是教學內(nèi)容的編制與整合。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)需要和專業(yè)實際培養(yǎng)方案情況，對原有教學內(nèi)容進行了認真取舍和整合，將新型干法煅燒系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和設計方法等內(nèi)容結(jié)合起來，使工廠設計思路和方法貫穿始終，內(nèi)容更加精練緊湊和針對性更強。同時引入最新技術(shù)應用和發(fā)展動向，充實新技術(shù)和新工藝內(nèi)容，從而加深理解課程基本理論和分析方法，更新陳舊內(nèi)容，拓寬知識廣度，使知識的應用和教學目的更加明確化。

2.2 應用多媒體技術(shù)，優(yōu)化教學課件

在現(xiàn)代教學方法中，多媒體課件運用起到極其重要的作用，因其能集成文字、圖像、影像及動畫等多種媒介信息，能夠大大激發(fā)學生學習興趣，從而提高課堂教學效果。尤其是對于涉及到設備和工廠該類課程的教學活動。在這銳減的學時數(shù)教學過程中，不可能面面俱到地講述每一個知識點。因此通過抽取每一章的重點和難點，以多媒體課件的形式，形成完整的框架體系，精講重點和難點進行延伸拓展。結(jié)合實際設備類型特點,將比較單調(diào)表面羅列性的內(nèi)容，以感性描繪的方式講授，并以圖像、動畫的形式進行直觀演示,使學生準確地掌握這些結(jié)構(gòu)和原理特點。比如，在制作的課件中，不僅可以附上設備的原理圖、平面結(jié)構(gòu)圖，流程圖等，而且還可以制作一些關(guān)鍵設備的立體效果圖，以及積累一些設備和車間的實物照片。同時，播放一些無機非金屬材料工廠生產(chǎn)情況的實際動態(tài)情景，通過視聽感官多重刺激,學生在較短的時間內(nèi)獲取實際直觀生產(chǎn)信息,使得抽象的難于描述的內(nèi)容變得具體化和易于傳授[7-8]。在工廠設計部分，利用總平面布置圖、工藝流程圖、生產(chǎn)車間工藝布置圖等圖片中包括的設計內(nèi)容，通過分析講解其中設計思路，學生更加清晰直觀地理解設計的基本原則、工藝流程選擇依據(jù)及車間工藝布置的要領。采用多媒體教學，更多是將學生引導至現(xiàn)場情景，彌補學生缺乏窯爐和工廠感性認識，使得理論知識在一定程度上感性化，能夠真正掌握窯爐結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)原理，從而培養(yǎng)學生濃厚的學習興趣。同時，利用課件，可以實現(xiàn)及時地對所學的知識進行自查，循環(huán)多次對內(nèi)容進行加深鞏固，完善強化了學習過程，從而有效地提高了教學質(zhì)量。

2.3 創(chuàng)新教學方法，大膽實施互動啟發(fā)式教學，激發(fā)學生學習興趣

在教學過程中發(fā)現(xiàn)，部分學生對于這門課程的學習感到難度較大，且缺乏興趣和學習動力。主要是因課程性質(zhì)決定了它必然與工廠生產(chǎn)實際緊密結(jié)合，而平時學生真實場景實踐機會較少，感性認知缺乏，使得專業(yè)知識聯(lián)系工廠實際生產(chǎn)比較生硬。再加上課程內(nèi)容學科綜合性較強，就造成了一定的困難阻力，如何激發(fā)學生的學習熱情是亟待解決的問題。根據(jù)現(xiàn)代教學理論，教學活動是一個雙向互動的過程。其中，教師是主導，而學生是對象主體，任何一方的作用都不能被忽視和有所偏頗。為解決以上問題，結(jié)合多媒體教學運用有利于展開靈活多樣的互動啟發(fā)式教學模式，可大大地引導啟發(fā)學生思維，激活學生的探索未知精神，增強學生對知識的深入理解、吸收與延伸創(chuàng)新。在教學方法上，以某一個主題進行問題討論，運用窯爐與裝備圖片錄像等媒介手段引入話題，讓學生重點關(guān)注在實踐中的具體問題，就問題的分析解決來尋找思路辦法。以這種面對面交流方式來展開討論，知識講授變?yōu)檫吽伎歼呌懻?，不但可以拉近老師和學生的距離，活躍氣氛，使學生更主動地參與進入教學活動，從而提高學生的學習效率和質(zhì)量。比如，針對工廠設計中的某個原則或者某個流程圖不斷設置新的問題，引導學生積極思考、討論、暢所欲言，強化了他們對課程內(nèi)容的理解。再如，講窯爐結(jié)構(gòu)時在重要部位和局部結(jié)構(gòu)設置問題點，并且可以利用動畫模式慢放演示，對窯爐結(jié)構(gòu)進行拆分，可隨時提問當中部件的功能實現(xiàn)、特點以及應用范圍等，激發(fā)學生的學習興趣積極性和思維主動性，營造構(gòu)建教與學相長的融洽課堂氛圍。

2.4 強化課程設計，培養(yǎng)學生實踐和創(chuàng)新能力，注重教學實習作用

在無機非金屬材料專業(yè)培養(yǎng)方案中,本課程的設置上以無機材料工藝學和粉體工程等課程為全廠生產(chǎn)工藝和設備為基礎，后續(xù)依托設計訓練為課程的延續(xù)。課程設計是學好課程的重要實踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)，實質(zhì)上是本課程內(nèi)容在一定程度上的延伸再學習。可以這么說，課堂學習是定性學習，設計訓練卻是定量學習，因為它涉及到是具體的計算、選型以及繪圖等過程環(huán)節(jié)，也反映出是從一個被動接收到主動應用知識的過程。按照教學大綱的要求，設置“兩磨一燒”三塊內(nèi)容進行設計選題，根據(jù)給定的不同題目來獨立完成設計任務。包括設計說明書、物料平衡計算表、主機設備表、工藝流程圖、工廠總平面布置圖和車間布置圖等。通過課程設計訓練，學生需要將所學的理論知識與搜集的設計參考資料有效地整合，從而實現(xiàn)了理論學習和設計實踐的有機統(tǒng)一結(jié)合，全面地掌握工廠設計的整個全過程環(huán)節(jié)。通過工廠設計實踐不僅掌握了工廠設計的基本方法，而且鍛煉培養(yǎng)了學生的獨立思考能力、創(chuàng)新意識和團結(jié)協(xié)作精神等綜合素質(zhì)。具體操作實施中，以若干名同學為一個設計小組模式，小組內(nèi)部成員分工由小組組長來分配，在成果提交時，由組長來講解本組的設計成果，其它同學進行負責項目塊的補充討論。

同時，該課程所講述的工藝設計、設備選型等內(nèi)容決定它必然是與工廠生產(chǎn)實際緊密結(jié)合。盡管在課堂教學中采用了多媒體教學手段，生動形象的電子課件大大強化了學生對生產(chǎn)設備運行和工廠生產(chǎn)布局的感性認識，但是圖片視頻畢竟不能完全代替現(xiàn)場實地的參觀認識。參觀學習可以使學生親眼看到觸摸到課本上靜止呆板的生產(chǎn)設備是如何運轉(zhuǎn)的，感受到書本上簡單的流程是如何通過復雜的工藝過程來實現(xiàn)的，也真正理解了廠區(qū)內(nèi)車間設備布局的道理所在。在生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習階段，結(jié)合本課程的實踐環(huán)節(jié)教學都對應聯(lián)系了幾家生產(chǎn)企業(yè)。通過更多的實地教學，真正實現(xiàn)理論聯(lián)系實際，收到了事半功倍的效果。在實踐過程中，學生們對現(xiàn)場中每一個生產(chǎn)節(jié)點都產(chǎn)生強烈的好奇心，對感興趣的問題不停地追問，極大地激發(fā)了求知欲，促進了進一步去學習的動力。但是，實習中出于企業(yè)實際生產(chǎn)和安全考慮，有些環(huán)節(jié)是不能真正實地深入接觸。切實可行的補充做法是設計安排生動的情景教學，精心挑選的典型錄像和3D制作場景作為生產(chǎn)背景，營造如入現(xiàn)場的“虛擬實踐教學”環(huán)境，引導學生輔助掌握課程設計的要領和方法。在這種虛擬場景課堂上，充實了認識實習和現(xiàn)場授課環(huán)節(jié)的教學任務。

3 結(jié)束語

此次課程的建設注意課程內(nèi)容的精煉革新整合，以點帶面突出主要內(nèi)容，更加有利于學生素質(zhì)化教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學生獨立思考和解決問題奠定堅實基礎。課程建設從多媒體形象化教學課件使用，互動啟發(fā)式的生動教學，到實踐性教學環(huán)節(jié)中理論轉(zhuǎn)化實際的課程設計和直觀的情景實習，使學生學習抽象理論知識生建立直觀的概念，有助于學生形成完整的知識體系，實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)目標。實踐證明，上述教學改革對教學效果和教學質(zhì)量的提高，起到十分有效的作用。