专硕课材料高压制备技术案例库建设探析

聂 媛 ， 李尚升* ， 胡美华 ， 宿太超 ， 胡 强

(1.河南理工大学 材料科学与工程学院 ， 河南 焦作 454003 ； 2.河南理工大学 物理与电子信息学院 ， 河南 焦作 454003)

工科类的案例教学法是把实践中的工程技术问题作为案例，引导学生利用所学知识进行讨论来寻求问题的解决方案，借此提高学生分析问题和解决问题能力的一种方法[1-3]。案例教学法源于国外，国内多在管理学、法学、医学等学科开展，最近几年才在工科方面开展案例教学[4]。

材料高压制备技术是我校材料与化工专业硕士研究生的一门重要的专业课。本门课是在本科生超硬材料课的基础上拓宽范围针对研究生开设的专业课。主要使学生掌握高压设备六面顶压机的工作原理、材料的六面顶压机高压制备技术，主要包括金刚石、立方氮化硼、热电材料、功能陶瓷、复合材料等高压制备技术。通过对材料高压制备技术的理论学习和实践锻炼，使学生能够掌握高压制备材料的方法，借助高压方法提高材料的性能。针对专业型研究生的材料高压制备技术课实行案例教学，可以提高专业型硕士研究生的实践动手能力和解决工程技术问题水平。查阅资料发现国内高校没有开设这门课，超硬材料案例库也无人建立，因此国内对材料高压制备技术课案例库的建设更无从谈起。

1 案例库建设存在问题

材料高压制备技术案例库建设无现成案例可以借鉴，需要白手起家，从头干起。要建设案例库，首先需要在高压制备方面实践经验丰富的教师，其次需要有应用技术类项目支撑。实践型教师是建设案例库的主力，单独科研型的教师难以胜任。应用技术类项目是案例的源泉，没有应用型研究项目的支撑，案例库的建设就成了无源之水，无法更新提高。在材料高压制备技术案例库初期，我们就遇到了类似的问题，制约了案例库的建设。

1.1 缺乏实践型教师

材料与化工专业中材料高压合成研究方向的教师有5人，1人有十多年的企业工作实践经历，另外4人均是本硕博连续读下来的。这些年轻教师在攻读硕士、博士学位期间从事的研究均是基础研究，没有实践技术开发经历，参与案例库建设遇到了不少困难。

1.2 缺乏应用型项目

正是由于课程授课教师实践经验的匮乏，导致这个研究方向难以申请到技术应用型项目，更不用说与企业合作的产学研项目了。没有了技术开发类项目的支撑，材料高压制备的教学案例没有来源，难以有创新，不能跟上技术前进的步伐。仅从书本上找过去的实践例子开发成案例，失去了创新性、趣味性，也使研究生失去了兴趣，不利于案例教学。

2 案例库建设措施

材料高压制备技术案例库的建设可以促进该课程的教学，有利于培养技术水平高的高层次专业技术应用人才。针对以上本案例库建设所存在的问题，我们采取了以下措施：

2.1 加强实践型教师队伍建设

通过鼓励动员具有博士学位年轻教师报名参加河南省人才工作领导小组办公室组织的博士服务团，到相关企业进行为期一年的挂职服务锻炼。一方面可以促进产学研结合，推动科技成果转化，服务地方经济；另一方面，年轻教师得到了实践锻炼，提升了技术水平。同时，学院安排年轻教师和相关企业结合，使他们与对口企业对接，利用业余时间参与企业的研发项目。这两方面措施的采取，年轻老师在实践中得到了锻炼，有了在技术开发中发现问题、解决问题的能力，也为案例库的建设增加了力量。

我们还与材料高压合成企业联合建立了材料与化工专业学位研究生专业实践示范基地。从合作企业中选择理论基础知识扎实、实践能力强的企业高层次技术人员充实到案例库建设队伍中来，使得案例库建设的力量得到了加强。

2.2 加强应用型项目申请

针对本课程教师队伍中缺乏应用型项目，我们与相关企业联合申报应用技术项目以提高项目的资助率。同时改变过去只注重发表文章而忽视专利申请的局面，加大了发明专利的申请力度，这些专利一方面为案例库建设提供素材，另一方面有利于申请应用研究项目。

基于这些努力，近三年本课程教学团队申请获批2项河南省科技攻关项目、3项企业委托项目，发表相关学术论文21篇，申请专利12项。同时，依托材料科学与工程学院高压合成实验室申请“焦作市功能材料高压制备工程技术研究中心”获批建设。所有这些都为材料高压制备技术案例库的建设创造了更好的条件。

3 案例库建设方法

按案例建设的要求我们提出可行的方法。

3.1 案例建设要求

根据材料高压制备技术课程内容及特点，需创建一套具有知识性、实践性、典型性、启发性、趣味性与一体的高质量案例库[3]。具体来说案例应符合以下要求：①案例要具有典型性和创新性。案例素材要来源于生产实践，例子要典型，同时要与时俱进，跟得上技术发展和创新。②案例要具有深度性和综合性。案例要与课程中知识点对应，且尽可能涉及多个知识点。通过案例学习，学生能加强对课程知识的理解，又能利用所学知识解决实际问题。③案例形式多样化。既要聚焦实践中的典型问题，又要聚焦新出现的问题，还要兼顾不同章节知识点对应问题。④案例格式统一。条理清晰、分析正确、合乎实际。

3.2 案例建设方法

根据各自的研究方向提出案例素材以供讨论。案例选材要按以下原则进行[3]：①针对性和广泛性结合。案例选材既要注重团队研究特色选材，又要兼顾本课程的整个知识体系。②典型性和新颖性结合。所选案例既要关注材料高压制备技术中过去的典型成果，又要顾及近年来的创新型成果。③稳定性和持续性结合。案例库案例要做到相对稳定，同时要兼顾更新的案例。根据以上原则对案例素材进行广泛调研、深入讨论来确定案例内容。案例库中的案例还需要经过教学实践的检验，根据学生反馈的意见不断改进、完善，同时还要注意案例更新。

4 案例库建设内容

通过上述一系列措施的实施，材料高压制备技术教学团队完成了这门课的20个案例的建设。每个案例内容按案例目的、课堂计划、案例摘要、案例背景、相关知识、案例分析、采取措施、实施效果来撰写。这充分体现了案例全貌，为案例教学提供了参考。

材料高压制备技术案例库案例如下：①组装设计技术。案例名称：组装的稳定性问题、组装的重复性问题、传压介质相变问题、调温场发热管的设计、发热管阻值的稳定性问题、IIa型金刚石合成腔体设计；相关知识点：组装部件的构成、高压合成特点、高温高压下材料的相变、发热管的材质和形状、发热管的杂质及耐氧化、IIa型金刚石合成原理。②高压高温控制技术。案例名称：高压下热电偶的断裂问题、定标法压力测量的准确性、温度的功率控制问题、高压制备中的放炮问题、温度场与压力场匹配问题；相关知识点：高压下热电偶的布置、定标法测压原理、恒功率控制原理、高压装置及组装的调整、发热管的调整。③金刚石合成技术。案例名称：Ib型金刚石大单晶晶形控制、Ib型板状金刚石的连晶问题、IIa型金刚石除氮剂的选择、IIa型金刚石触媒的选择、IIa型金刚石微晶石墨的析出；相关知识点：金刚石生长的V形区、金刚石晶体的缺陷、IIa型金刚石的除氮原理、触媒的溶氮能力、亚稳态石墨析出原理。④功能材料制备技术。案例名称：CoSbS基热电材料高压制备技术、TiB2-B4C复合陶瓷的高压烧结、PbSe及PbSe-PbS固溶合金的制备、C3N4的高压制备技术；相关知识点：热电材料的原理、复合材料的增强原理、固溶合金材料原理、新型功能材料制备原理。

这些案例既注重典型性、又兼顾广泛性，满足了这门课程的案例教学，获得了选课专业学位硕士研究生的好评，取得了较好的教学效果。

5 结束语

材料高压制备技术案例库的建设是为了充实材料与化工专业学位硕士研究生培养方面的欠缺，提高高层次应用型人才水平，为地方经济建设提供人才支撑，增加相关行业的创新能力。通过对本案例库建设中存在的问题、采取的措施、建设的方法及内容进行了探索和分析，期望为专业学位硕士研究生的培养质量的提高增砖添瓦。当然材料高压制备技术案例库的初步建成，必然还存在一些问题，这有待于后续案例教学实践中进一步的探索和改进。