新工科建设背景下《材料工程设备》教学改革的实践与思考*

嵇 鹰 杨 康 崔晓红

（1.西安建筑科技大学材料科学与工程学院，陕西 西安 710055；

2.西安建筑科技大学资源工程学院，陕西 西安 710055）

新工科建设已成为我国高等工程教育发展战略研讨的重点课题，关于新工科建设理论与实践的研究在全国各高等院校蓬勃开展。更新人才培养理念、优化培养目标和知识结构，成为新工科人才培养的重要内容。《材料工程设备》是材料工程和科学专业和近机械类专业的一门必修课，也是一门非常重要的专业课。这门课与其他专业课、专业基础课具有很大的不同，学生的感觉是更像一门文科的课程，因为需要记忆的东西很多，所以学起来相对吃力。同时，本课程工程应用色彩浓厚，内容涉及了无机材料前端加工制备的整个过程，从原矿破碎开始，直到多物料混合为半成品，这条物料制备链的确立为后续材料的深加工做出了准备。随着互联网时代的到来，根据“工程专业认证”的要求，该门课程的学时、形式和内容都做了较大的调整。为了让学生在有限的课堂时间内更好地理解、掌握该门课程的核心内容，为此对教学形式和教学内容进行了一定的探索和研究。下面将从教改背景、教改内容和教改反思三方面展开。

1 课程教学改革的背景

材料科学与工程专业是支撑我国国民经济和社会发展的核心工程技术类专业之一。材料科学与工程是综合性和应用性高度融合的工科类专业，不仅涉及种类丰富的各种材料的制备、工艺、性能及应用等专业知识，还与土木工程、机械工程、自动化控制、总图规划、环境工程、经济技术等诸多学科交叉融合，目标是培养具备深厚专业基础和创新能力的复合型工程技术人才，这就要求学生具有多学科知识基础及交叉融合的应用能力。材料工程设备是材料科学与工程专业本科生的必修课，涉及的材料加工设备十分繁杂，根据材料的性能、制备工艺及应用不同需要选择合适的加工设备，对知识的综合性应用能力要求较高，是专业教学体系中对复合型工程技术人才培养的重要支撑环节。但从我校该门课程的教学内容和授课现状看，存在以下几个方面的问题。

1.1 课程涉及设备众多、专业性强，但课程容量有限

材料工程设备涉及的专用设备非常多，从破碎到粉磨、从筛分到风选，不同设备结构不同、作用不同、原理不同，专业性较强，加之由于课改后，学时数大幅降低。因此学生在学习中往往感到难点较多，掌握起来比较困难。在课程学习中不仅要求学生能熟练掌握这些设备的基本性能和结构，还要求能够将它们用于解决材料加工中遇到的实际问题。虽然在先修课程中已经对这些机械设备的学习已经有了一定的机械方面的必备知识，但是遇到需要学习大量的不同设备，而且还要掌握这些设备的结构和原理，学生们还是感到比较棘手。在现有的本科生教学体系中，学生缺乏工程设备制图的基本思维训练，导致他们对设备的认识和掌握不够全面。总而言之，由于材料工程设备课程涉及的知识体系较大，但课程时间十分有限，因此，采用传统的教学方式无法取得良好的教学效果。

1.2 教学手段过于单一，实践教学功能薄弱

目前，本课程的教学手段主要以课堂讲授为主，但由于课程涉及的专业面较广、知识点分散且比较枯燥，加之课时量大幅减少，若仍然按照传统“注入式”的教学手段，课时量不允许，且无法提高学生学习的主观能动性。加之，本课程的主要目的在于让学生了解掌握各种设备的结构、原理及使用对象，为后续的课程设计及毕业设计打下坚实的基础。因此，要将课堂教学改为启发式，主要阐述重点和难点，引导学生积极思维，激发学生的学习兴趣，增加实践教学环节，增强学生对各种设备的感性认识。

综上所述，加快对该门课程的教育教学改革，优化传统教学内容、丰富现有教学手段、探索全新教学模式的现实需求愈加迫切。

2 课程教学改革的措施

2.1 模块化教学的使用

对于工科教学体系来说，理论知识的讲授内容要以“实际、实用、实践”为原则：综合知识、分块教学。《材料工程设备》课程按照模块化教学要求可分为六个模块：矿物加工的理论基础、矿物加工过程的物理变化、物料粉碎原理与设备、选粉原理与设备、均化原理与设备、输送计量原理与设备。每一个知识模块下再次进行相应的知识点二次分切，形成小型的知识模块，在此基础上还可以继续细化。通过逐级细化既便于授课教师进行备课与参考书推荐，同时重点突出，学生在学习过程中也会有明确的脉络，无论是教还是学经过模块化处理后都体现出化繁为简、有迹可循的特点。通过这样的处理，达到“必需和适用”的教学杠杆，同时实践相关的知识将得到更好的体现，着重培养学生对设备的感性认识、加强学生的设备制图能力，加快创新型人才培养与“一流专业”建设。

2.2 教学与科研相结合

我校本专业的教师每年都要从事或开展大量的科研工作，因此，可结合实际情况，用科研实践充实教学。本教研室目前采取两种方式：其一，在教研室教师和研究生参与国家和企业课题中，通过摄影和摄像的方式将非涉密的科研过程记录下来，然后将其剪辑编纂成教学素材，将科研过程、科研思路、科研方法及学术动态及时补充至课堂教学之中；其二，增加实践性教学环节，通过设置课程设计，使学生参与到教研室教师承担的科研项目中去，利用课余时间和假期开展科研实训，在教师的指导下参与工程实践。一来，通过科研实训提高学生的专业理论水平和实验动手能力；二来，将学生的科研实训与教师的科研工作有机结合，形成相互支撑、协调一致的良性态势，可给教师的科研工作提供更多帮助，又让学生对设备应用的概念落到实处，实现教师与学生的互利共赢。

2.3 通过多媒体、“翻转课堂”延伸课外教学，提升课堂效率

多媒体教学一直以来都是高校教学提倡的，在本课程中其重要性更加明显，学生在学习到基础理论知识之后需要快速将理论与实践结合起来，这一快速转化除了教师在课堂上的讲述之外，利用多媒体及实物将抽象空泛的概念转化为直观可视的图、动画、工厂生产视频、产品实物、实物应用等一系列可看可触的现实，这就能够超出启发思维的范畴，能够让学生在知识学习的过程中坐上“直通车”，快速将知识吸收。再次，在网络教学平台课程门户网站上创建讨论社区，在课堂教学结束后延伸课外教学，组织学生发帖跟帖、交流互动，并对学生的讨论过程进行正确的引导与释疑。

课堂教学过程中需要学生更多地参与进来，这就要求课程设计课堂互动，有完整的“回顾—启发—引导—讲授—总结”的课堂经过，对于本课程来说，课堂互动环节穿插于课程始终，围绕着“设备结构—工作原理—应用”的联系与区别等一系列知识点展开。同时，适量布置学生的自学环节也能够提升课堂学习效率。

2.4 打破传统成绩评定模式，创新多元化考核方式

课程原有考核方式仅限于纸质卷面考试，学生更多的是对基本概念、基本结构及原理的死记硬背，无法真实评估学生掌握实际的能力。故本教学改革项目组建立由考勤成绩、“数据分析与图谱解析自测”成绩、“翻转课堂”互动成绩及期末考试成绩共同构成的多元化课程考核形式，将期末考试成绩占总评成绩的比例压缩至40%，打破“一考定成绩”的传统评定模式。

3 课程教学改革的体会

《材料工程设备》是一门集综合性和应用性高度融合的工科类专业于一体的专业主干课课程。本教改项目通过优化课程体系、建设网络资料库、开发视频、动画等教学课件、创新考核方法、开通多渠道交流等多种措施，创建了基于线下线上混合式的教学方法和网络平台，增加典型的案例教学内容，拓展了教学的广度和深度、丰富了课程的开展形式、强化了课程的教学效果。改变传统课程成绩评定模式，建立能够真实评估学生工艺设计思维能力多元化考核方式。

本教学改革项目组将不断总结教改实践中积累的经验，以培养具备材料工程创新理念的复合型工程技术人才为目标，为材料科学与工程专业建设和学科发展贡献力量。