論材料工程基礎課程改革
“材料工程基礎”是教育部21世紀初高等教育教學改革專案“材料科學與工程專業人才培養方案及教學內容體系改革的研究”中主幹專業基礎課程,是材料科學與工程專業的專業基礎課程,長期以來,備受學校和院領導的重視,這對材料工程基礎課程的改革就提出了更高的要求,如何進行課程改革,培養適應社會發展對材料工程需要的新型人才是材料工程教學團隊需要認真思索的關鍵問題。
1 課程體系
材料學是一門試驗性科學,涵蓋金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、複合材料四個方向,材料科學與工程專業的學生,畢業後主要從事材料製備與加工的科研與生產工作,材料的多樣性,各種材料製備、加工方法千差萬別,材料工程問題就顯得錯綜複雜了,這就要求從這多種多樣的工程問題中提煉出各種材料製備與加工的共同涉及基礎問題,建立材料學學的平臺課程—材料工程基礎完整的知識體系。
“工程”是科學的某種應用,通過這一應用,使自然界的物質和能源的特效能夠通過各種結構、機器、產品、系統和過程,是以最短的時間和精而少的人力做出高效、可靠且對人類有用的東西。在現代社會中,“工程”一詞有廣義和狹義之分。就狹義而言,工程定義為“以某組設想的目標為依據,應用有關的科學知識和技術手段,通過一群人的有組織活動將某個或某些現有實體自然的或人造的轉化為具有預期使用價值的人造產品過程”。就廣義而言,工程則定義為由一群人為達到某種目的,在一個較長時間週期內進行協作活動的過程。又根據兩院院士師昌緒先生的定義:材料是人類製造生活和生產用的物品、器件、構件、機器或其他產品的物質。顯然,材料工程屬狹義工程的範疇,材料工程應為是有組織活動將自然的或人造的物質製造成生活和生產產品的活動或過程。因此,從這個定義出發,凡是材料製備過程中所涉及技術和方法問題都屬材料工程問題包括原材料的輸送、原材料精製、合成、產品精製、後加工、包裝、運輸等生產工序原理以及為完成上述工序的一些配套工序如生產過程中的傳熱問題、三廢處理問題。由於材料的多樣性,各種材料製備、加工方法千差萬別,材料工程問題就顯得內容龐大、錯綜複雜了,避開各種材料的製備的特殊工藝問題,各種材料在製備過程中所涉及的共同的基本原理應成為材料工程課程中的基本問題。我們以自編《材料工程基礎》為教學的教材,教授物質輸送原理及裝置、熱量傳遞、質量傳遞,並對質量衡算、能量衡算、經濟衡算做簡單介紹。
2 教學手段
課程改革的目的是提高教學質量,提高教學質量是通過一定的教學手段得以實現的。材料工程基礎的教學擬採取小班教學的方式,除在知識點的傳授方面如基本公式的推導、理論的講解仍採用傳統的以教師授課為主方式外,在課堂教學中還採用一下的教學手段。
2.1 多媒體課件
當今的學生,從校門到校門,多數學生既沒有生活經驗,更無工程概念,要學好材料工程基礎這一工程類課程,老實說,有一定的難度,充分利用現代化教學手段進行教學,製作了多媒體課件,模擬實際生產工藝和流程,使抽象的概念具體化,複雜的問題簡單化,繁瑣的內容精煉化,實際問題形象化,為學生生動形象的理解生產原理和過程起了重要的作用。
2.2 討論式教學及設計演練
課堂設定討論課,引導學生探究各種材料製備過程中所共性問題,生產過程技術經濟評價問題,分層次佈置工程設計任務,使學生能全面思考工程問題。例如在傳熱部分,進行板式換熱器的設計;在傳質的幾個章節中,吸收部分設計煤氣中苯類物質吸收工藝流程;精餾章節中,進行年產8000噸乙醇板式精餾塔工藝設計等。使學生初步瞭解設計程式與步驟:設計任務下達後,通過資料的收集,流程選擇,基本計算,確定工藝路線,確定生產裝置大小,進行裝置平面佈置,完成設計任務。
2.3 雙語教學
隨著全球一體化程序的加速,在國際交流日夜頻繁的今天,語言顯得尤為重要。採用原版教材,雙語教學無疑能使學生掌握原汁原味的英語,為其日後的交流掃清障礙。更重要的是可以拓寬學生的國際視野、國際交流能力和競爭意識,同時可以吸引更多的留學生優質生源,提高國際化辦學能力。
3 能力培養
在網際網路時代,全民都面臨同樣的資訊平臺,甚至我們的學生比教師有更好的計算機能力,輕點滑鼠就可能獲得一門學科的基礎理論。這就給我們提出新的問題和麵臨嚴峻的挑戰:在網際網路時代,專業課我們應該教學生什麼以及如何教,培養學生那些能力。首先是收集資訊的能力,現代社會是資訊時代,大量資訊資源都可以通過網路共享,除此之外,還有大量的資料庫可以利用,掌握了資訊資源,就是掌握了該學科的發展前沿。然後是自主學習能力,收集到資訊,怎樣才能轉化為自己的知識,建立自己的知識體系這就需要培養學生嚴謹求實創新的科學思維與人格以及為科學獻身的精神和健康向上的學習精神;接下來是合作精神,隨著社會分工的越來越細,完成一個工程問題往往是一個系統工程,需要多方面人員的相互合作,因此合作能力就顯得十分重要了,在教學中,有意識地培養學生分工合作是教育的一個重要組成部分,對本門課而言可以採用分組進行課程設計,同組同學之間分工協作,共同完成一個課題,已達到培養學生合作能力的目的。
4 評估體系
理論考試不在作為學業成績的唯一標準,可以從多層面進行評價如理論考試成績、課程設計成績、課堂討論成績、平時作業成績等。
5 結論
材料工程基礎課程改革是一個系統工程,需要執行者有強烈的社會責任感,從課程的內容體系、教學手段、能力培養目標,評價體系進行研究和探索,真正實現培養合格人才的教育目標。