《无机材料工艺学》课程改革浅谈*

韩 阳，尹晓杰，李宏林，张 杨，李明玲，尹艳君

(巢湖学院化学与材料工程学院，安徽 合肥 238000)

《无机材料工艺学》作为无机非金属材料工程专业课程体系的核心，主要以材料制备和生产需求为指导，对工艺流程和单元装备进行设计和布置。课程内容包含传统无机材料的生产工艺流程，介绍了无机材料的性质、生产制度和单元设备。并且根据环境需要与生产需求的联系，在课程中加入了环境保护相关内容，主要介绍生产工艺对环境的影响、环保设备的功能以及在生产过程中的应用[1]。学生通过学习本门课程，掌握无机材料特别是无机非金属材料的性质和相关产品应用领域、材料的生产工艺流程、以及生产制度和相关设备，并能够依据经济、环境和安全等因素设计生产环节，在设计过程中体现创新意识。

《无机材料工艺学》课程内容是从生产实践中总结而来，然而课程涉及的理论体系十分庞大，在学生未接触生产过程前，可能对理论知识理解得不够深刻，学习过程遇到障碍，造成学习热情下降。学生在基础知识没有全面理解的条件下，即便有创新的意识和目标，也较难根据实际问题和需求进行灵活设计。为了提高学生对基础理论知识的掌握程度，能够充分地了解知识在实际生产中的应用，进而在此基础上实现创新技能培养，该门课程从教学环节和学习方法两方面进行教学改革实践，并总结经验[2-3]。

1 教学环节

1.1 基于生活实际引导学生深入教学内容

在教学前把握教学内容的核心，以及核心内容在实际生活生产中的体现，根据提出问题，分析问题和解决问题的过程设计教学环节，引导学生深入核心。在进行授课时，分析日常生活中的事物，提出问题引发学生进一步思考，在关键问题的驱动作用下将学生的思维引入到对课程核心。例如《无机材料工艺学》中的环境污染防治相关内容，核心为污染的性质和防治。课堂通过日常生活中案例和事故报道为切入点，结合国家“碳中和”政策，引入环境问题与生产需求的联系，并且通过介绍重大环境事件中污染物的来源和造成危害的原因，详细说明此次课程的核心部分——污染物性质，最后针对污染物性质介绍相应的防治手段，从而引导学生学习另一部分核心内容——常见工业环保设备及其工作原理。《无机材料工艺学》课程核心内容基本针对生产生活需求和问题，来进行讲解和分析，并给学生提供解决问题的思路和方法。

1.2 基于教材归纳总结理论，基于市场需求认识行业发展

目前，《无机材料工艺学》课程选用武汉大学出版社出版的《无机非金属材料工学》第四版作为参考教材。该教材内容有三篇，第一篇各章主要内容为生产工艺和设备，第二篇为无机材料及其性质，第三篇为环境保护与治理，各篇均有其侧重的内容，而其中的内容又存在相互联系。在《无机材料工艺学》第二篇第10章介绍水泥性质和生产工艺，水泥生产原料与第一篇第2章有关，而生产工艺内容分布较多，涉及第一篇第3章粉磨工艺、第6章浆料成型工艺和第8章煅烧工艺。在介绍水泥工艺以及相关行业时，需要将教材内有关内容提炼形成主干，再将各章节有机整合在一起。再比如玻璃的生产工艺，包括第3章破碎粉磨工艺、第5章熔化工艺和第6章熔体成型和退火工艺，与水泥工艺的内容有交集也有区别，在教学时需要进行对比，归纳各种材料生产流程以及需要的设备，总结相似工艺和设备的共同作用和功能。课程将流程中各环节作为模块，根据实际将模块组合并加以调整，让学生学会流程各工艺的具体内容和工艺上下游联系，为学习流程设计做好必要准备。

材料的独特功能赋予其一定价值，而其价值空间和该材料行业的发展则取决于应用前景和市场需求。在引导学生学习以及指导学生就业时，除了学习和总结归纳设备功能与工艺需求，还要让学生主动收集教材以外的信息，了解前沿材料的功能与生产技术，认识到材料的发展历程和未来人们对该材料的需求，加深对无机材料的价值和行业发展的了解。以特种功能陶瓷——生物陶瓷的课程为例，从传统陶瓷的功能和生产流程为引入点，引出生物医药领域陶瓷材料部件(人工关节、人工骨骼、人工心脏瓣膜等)的应用要求和生物陶瓷的独特结构与功能，并对比传统陶瓷生产工艺，以及为满足生物陶瓷应用要求而对传统工艺实施的改进。此部分内容和社会发展紧密相关，具有时效性，因此教师密切关注发展动态，才能让学生理解生产需求导向与工艺流程的关系。

总之，课程的内容和素材源自教材和行业发展两个方面，而生活生产实践情况和社会需求又是推动教材与行业发展的动力。由实际生活生产的相关问题引出该课程的内容，使学生的学习具有目标性。

1.3 内容丰富化，展示多样化，评价公认化

对于知识内容的展示，通常由感性的方式来激发兴趣，再由理性思考对知识内容进行总结归纳，深入提炼。《无机材料工艺学》内容源自生产生活实践，知识体系庞大而复杂，在较短课时内完全展示课程内容并不现实。不过很多知识内容有相似度或具有一定关联性，在以问题为导向进行授课时，展示并梳理内容中的关联或规律，有利于将知识归纳成体系。比如在典型无机非金属材料生产工艺流程的内容中包含水泥、玻璃、陶瓷等多套生产流程，这些流程中包含破碎、成型、热处理等相似的工艺环节，在授课时比较分析工艺环节，可展示出各环节的相似特点与组合方式等内容，构成有关工艺环节的知识体系。因此要挖掘内容中的重点，以点构线，组成多条线索并构成多重体系，使内容丰富而且更有条理性。

目前，《无机材料工艺学》课程的授课方式较为传统，以讲授为主、辅助多媒体技术来展示，而学生在日常生活中学习的过程多种多样，不乏通过互联网“快餐式”和“互动式”的学习，对感兴趣的知识学习效率很高。因此，传统授课模式较为单一，不能全面激发学生学习欲望，授课环节的交互性不强，学生参与程度不高。结合学生的学习习惯，该课程推出线上和线下并举的方式引导学习，线上内容分两部分，一是知识学习，以动画或模拟的方式展示各类材料在生产生活上的应用、生产设备的工作原理和生产制度、工业上各生产环节的关系；二是问题分析，建立设备模型供学生分析设备性能和运转条件，并模拟不同工况下生产的多种产品及其性质。线下内容更为灵活，除了对内容的讲授和总结，结合实验、实习和课程设计等实践科目，评价线上内容的仿真程度，并且根据学生学习的习惯和实际情况评估课程的价值。

同时，对学生成绩的评价也是重要一环，建立被学校和社会承认的、而且独立于学分和奖学金以外的成就系统，让学生亲身体会到通过学习解锁的成就体系，鼓励学生自主学习。

2 学习方面

2.1 知识内容的梳理

根据学生课堂反馈，《无机材料工艺学》的信息量庞大，知识要点很多，在学时内全部掌握对理解能力和记忆力是种挑战；以往随堂记笔记等学习方式需要在课后进行整理归纳，记忆过程更需要大量时间；一旦学习拖沓跟不上课程进度，丰富的内容可能会转为负担，因此失去学习兴趣。究其原因主要是学生在学习各个知识要点时没有建立好要点间的联系、知识脉络不成体系，加重了学习负担。学生是课堂学习的主体，而每一个学生有各自的学习方法。对于内容复杂且庞大的《无机材料工艺学》这门课程来讲，需要更有效的学习方法有效梳理内容，构建知识体系，在应用时能及时调出相关内容，全面分析。

通过调研众多课程发现，思维导图法可将思维路线直观表示出来，路线中每个思维节点存在联系，而且还可以根据联系向外拓展，与更多知识点连接构成知识体系，这样可从全局视角将各个要点展示给学生[4]。而对众多的知识点的记忆并不能完全依靠死记硬背，以关键字记忆或者口诀记忆[5]，让知识体系“压缩”成几个关键词或几句关键语句，在学生回忆要点时，从关键词句反向“展开”，复原知识点内容。比如《无机材料工艺学》第3章对物料参数和反映出的性质，可通过口诀加以概括：“七上硬，三下软(莫氏硬度)，硬度抗力压表面。抗断-韧，抗冲-脆(脆性和韧性)，机械强度抗破碎。”口诀交代了物料的硬度、脆性、韧性和机械强度等参数，以及物料抗压、抗断裂、抗冲击和抗破碎等物理性质。进一步“压缩”可简略称为：断刃(韧)，冲摧(脆)，硬崖(硬压)，破碎力极强(机械强度)。从简略版口诀展开，可以反向“复原”物料参数和性质的知识要点，如能习惯使用或能进一步改善该学习方法，可有效减轻学习负担，让学习过程富有创造力。

2.2 知识内容的提取和延伸

知识要点的记忆需要方法，实践应用过程也能对要点加深记忆。而在实践过程中会遇到各种问题，需要学生从知识内容中自主发觉，并用创新性思维来进行分析。在授课过程中需要在讲授教材的基础上，启发学生利用所学知识体系并通过创新思维来解决问题[6]。在介绍工艺设备时，首先通过讲授教材让学生理解设备工作原理，然后对比分析间歇式设备和连续式设备的运作过程，再总结出设备能够进行连续操作的原因。最后提出关键问题：如何在间歇式设备上进行改进，实现连续化生产，提高效率。让学生分组讨论，老师对结果进行分析，提炼其中包含的知识要点，加深记忆的同时，鼓励学生积极探索的精神和创新能力。

3 结 语

学习《无机材料工艺学》不仅是学生的事情，也是相关授课教师的工作，是课程教学改革持续关注的内容。以实际问题和需求为导向，提高教师与学生、授课与学习的互动性，提高理论与实践的关联性，锻炼教师的授课能力，总结学习规律，培养学生的学习、分析和创新能力，实现教学相长。总之，通过教学改革，使《无机材料工艺学》这门课程成为不断提高教师授课技巧和学生学习能力的阶梯。