粉体材料工程课程设计教学改革

海万秀

摘要：针对现有粉体材料工程课程设计模式的弊端——形式单一、理论不能结合实际，改革课程设计模式为理论和实际相结合，既有工艺和流程设计，又有产品制备和表征。使学生将粉体相关理论知识与粉体生产的实践环节通过直接的试验联系起来，有利于学生掌握粉体各处理单元的关键问题。通过方案设计、实验室试制、性能检测使学生了解科学研究、粉体产品生产的一般方法。

关键词：粉体材料；课程设计；教学改革；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）48-0108-02

一、粉体材料工程课程设计设置的必要性

粉体材料工程是一门强调粉体的表征和制备以及粉末处理的科学和技术[1，2]。这里的粉体基本性质包括几何性质和力学性质。粉体处理加工过程包括制备、粉碎、分级、分离、输送、喂料、储存、转运、混合、造粒、计量、危害防治等[3]。目前开设粉体材料科学与工程专业的院校有中南大学、合肥工业大学、沈阳理工大学、景德镇陶瓷学院以及合肥学院等。由于粉体材料的理论知识与实际应用与人们的生活、生产、科研等联系紧密[4，5]，由此，国内很多材料科学与工程专业也开设了相关的课程。北方民族大学材料科学与工程专业也开设了粉体材料工程及其课程设计。

通过该课程设计，使学生综合运用粉体工程课程和其他有关先修课程的理论及相关实践的知识，去分析和解决粉体材料加工的一些基本问题，了解粉体材料生产加工所需设备的原理和基本性能，选择设备的基本原则等，通过查找文献、标准、手册和查阅相关技术资料，培养进行科技调研的能力。

二、现有粉体材料工程课程设计的模式及其弊端

目前国内大多数相关粉体材料课程设计均采用设计可行性报告的模式，即撰写工业上年产若干万吨某粉体材料的可行性报告，包括了课程设计的目的意义，工艺流程和参数设计、设备选型、成本核算和效益分析、环境保护评价、参考文献和小结。一般要求学生完成设计说明书一份、生产工艺流程图一份、设备平面布置图一份。虽然这样的课程设计模式在一定程度上对学生关于粉体的操作单元及工业生产相关问题进行了较为全面的训练，但这种模式仍存在以下弊端。

1.相关只是停留在理论上，未能通过直接的实践掌握粉体各处理单元的关键问题。

2.设计报告工作量大，需要查阅大量相关手册、标准和文献。

3.设计形式单一，不能使学生深刻理解粉体处理各环节的关键参数；不能将粉体的理论性质和操作处理单元有效合二为一。

三、粉体材料工程课程设计改革及实施方案

针对以上问题，结合作者三年来的教学经验，拟对该课程设计实行如下改革：

1.理论设计与实践相结合，给出课程设计的任务，根据对产品的要求，设计工艺流程，根据流程选择实验设备，制定设备的工作参数，并制备出产品。

2.依托北方民族大学的省部共建粉体材料与特种陶瓷重点实验室、材料科学与工程国家级教学示范中心、宁夏分析测试中心等，利用上述平台所具有的完备的实验设备与仪器，开展多样化的创新设计。

具体而言，课程设计可采用如下实施方案：

1.教师通过调研当地及周边地区粉体生产的厂家，了解粉体种类的市场需求，了解现有生产工艺，了解粉体生产和处理厂家困难和需要；结合现有实验条件制定课程设计的任务书。宁夏及其周边的粉体生产厂家有中色（宁夏）东方集团、艾森达新材料、丰联粉体、嘉丰化工等厂家生产的金属、陶瓷、氧化物、聚合物等粉体，产品种类多，质量好，工艺成熟，市场占有率大，可作为学生课程设计的参考。

2.下达任务书，根据任务书要求，学生设计实验流程，工艺参数，选择适宜的实验设备，实施实验。依据所选用的粉体种类，选择合适的生产方法。化学法制备需要用到反应釜，机械破碎粉磨则需要用到破碎机和粉磨机等，如颚式破碎机、雷蒙磨、搅拌磨、高能球磨机等，分级与分离单元可采用气流粉碎机、造粒单元可采用喷雾造粒等。

3.表征产品的几何性质和理化性质，对比不同工艺所得产品的性质，改进设计方案。粉体粒度、比表面积、形貌、成分/物相等性质依次采用激光粒度仪、比表面测定仪、扫描电镜、X射线衍射的等手段表征。依据表征结果，调整有关参数设置。

4.总结产品性能和改进后的方案，完成课程设计报告、答辩。

四、粉体材料工程课程设计成绩评定

教师提供若干种备选课题，学生分组后分工合作完成。成绩的评定依据以下几个方面：（1）学生参与度。每组成员4-6人，每人负责理论设计和试验的一部分，每位成员不但要保质保量完成自己所负责的那一部分，还需熟知全局的设计方案和实施过程。（2）设计任务完成程度。根据教师下达的设计任务书的要求，完成理论设计和产品制备，撰写课程设计报告，提交附件—工艺流程图和设备平面布置图。（3）课程设计报告撰写质量。依据教师提供的模板，课程设计报告格式须规范，语言、标点、图表、公式、参考文献等均参照《北方民族大学本科毕业论文格式规范》；课程设计报告内容须完整，包括中英文摘要、关键词、目录、引言、工艺参数和流程设计、产品性能检测、数据处理与分析、结论、参考文献等。（4）实验方案创新性。查阅文献，了解所选粉体的发展现状和研究动态，针对存在的问题，提出探究方案。（5）产品的性能优劣。所得产品是否达到任务书所规定的技术要求。如果未达到，分析原因，提出解决方法。

五、结语

通过理论与实践相结合的课程设计方案，使学生将粉体相关理论知识与粉体生产的实践环节通过直接的试验联系起来，有利于学生掌握粉体各处理单元的关键问题。通过方案设计、实验室试制、性能检测使学生了解科学研究、粉体产品生产的一般方法。同时通过查找文献和相关技术资料，培养了学生获取信息和分析归纳的能力。

参考文献：

[1]盖国胜.粉体工程[M].清华大学出版社，2009.

[2]周仕学，张鸣林.粉体工程导论[M].科学出版社，2010.

[3]张长森.粉體技术及设备[M].华东理工大学出版社，2007.

[4]丁明，李明华，程继海，赵娣芳.《粉体工程技术》课程模块化建设探索与实践[J].教育教学论坛，2012，（34）： 90-91.

[5]张小珍，江瑜华，常启兵.《粉体工程》重点课程建设的探索与实践[J].教育教学论坛，2015，（50）：121-122.endprint