陳遠道 周詩彪 左成鋼 李琳 肖安國

【摘要】《粉體工程》是材料科學與工程專業(yè)的一門基礎課程。通過該課程教學現(xiàn)狀的分析和對研究性教學的內涵及理論依據(jù)的探索，在課程教學中選擇部分教學內容采用基于PBL的教學、案例教學、實地考察等方法進行了研究性教學的實踐，取得較好的效果。

【關鍵詞】粉體工程 研究性教學 實踐

【基金項目】湖南省教育廳教改項目[湘教通（2013）223號]，湖南省“十二五”重點建設學科（應用化學）資助[湘教通（2011）76號]，湖南文理學院教改項目（JGZD1306）（JGYB1315）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）12-0219-02

粉體工程在新材料研制和開發(fā)中日益突出的地位和作用已受到高度重視，許多高校相繼開設了材料科學與工程專業(yè)，而《粉體工程》課程也成為該專業(yè)無機非金屬材料方向的一門主干課程，并且還是一門交叉性、應用性很強的技術基礎課，因此，該門課程的學習對于工科材料專業(yè)的本科生來說至關重要。

一、《粉體工程》課程教學現(xiàn)狀

粉體工程主要研究粉體技術體系中一些帶有共性的基礎問題，課程主要講授粉體的性能、制備工藝、表征方法，介紹粉體加工與處理設備、工藝及有關計算的方法。本課程涉及理論力學、材料力學、材料科學基礎等多方面內容，概念復雜，理論抽象，學生常感到教學內容枯燥、乏味。為了激發(fā)學生的學習興趣，提高課堂教學的效率，本課程的教學也經(jīng)歷了一系列改革，例如，從單純的黑板手寫、教師講解到計算機多媒體教學[1]，教學方法得到了很大的進步，也取得了一定的教學效果[2]，但是授課的方式依然是“教師講，學生聽”的填鴨式教學，這對大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)無疑是一種阻礙。然而，在課程教學中開發(fā)大學生的創(chuàng)新潛能，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。創(chuàng)新型應用人才的培養(yǎng)的重要途徑，傳統(tǒng)的教學方式無法滿足這一要求，因此課程教學方法需要做出新的嘗試。作為有效引導學生主動探究，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力的教學方式，研究性教學在高校的應用越來越受到關注。許多高校都在積極開展課堂研究性教學，而《粉體工程》課程中進行研究性教學是一種新的嘗試和教學改革。

二、研究性教學的內涵及理論依據(jù)

1.研究性教學的內涵

研究性教學是近年來我國教育科研領域出現(xiàn)的一個新名詞，它源于對基礎教育階段的教育教學改革的思考。中外教育學家對研究性教學的界定各不相同，但從各種不同的定義中可以得到研究性教學的要點在于培養(yǎng)學生的問題意識，科學探索的精神和創(chuàng)新實踐能力[3]。它重視學生對知識的建構過程，關注學生在學習中的情感體驗，注重學生創(chuàng)新能力的提高，強調學生在教學活動中的參與性和互動性。而對于一門具體的課程而言，研究性教學應該是針對高素質人才培養(yǎng)的目標，調動一切因素培養(yǎng)全面發(fā)展的人的教育思想，通過具體的教學活動使科學研究要素與教育教學需求相互滲透，彼此促進，從而將課程教學的具體目標與培養(yǎng)高素質人才的最終目標融為一體的教學方法。

2.研究性教學的理論依據(jù)

（1）心理學基礎

認知結構理論、人本主義理論和建構主義理論的學習觀為研究性教學提供了堅實的理論依據(jù)。認知結構理論的發(fā)現(xiàn)學習觀認為學生在教師的指導下，通過自己的探索和學習，“發(fā)現(xiàn)”事物的變化的因果關系及其內在聯(lián)系，形成概念獲得原理的過程中，能體驗到“發(fā)現(xiàn)”知識的興奮感和完成任務的自信心，激發(fā)了學生學習的內在動機[3]。人本主義理論學習觀則認為學習的實質在于意義學習，指學習者所作出的一種自主、自覺的學習，要求學習者能夠在相當大的范圍內進行選擇材料，并安排適合于自己的學習。學生通過實際參加學習活動進行自我發(fā)現(xiàn)，自我評價和自我創(chuàng)造，從而獲得有價值的經(jīng)驗。建構主義學習觀認為學習不是學生被動地接受外在信息，而是根據(jù)自己的經(jīng)驗世界主動建構知識的意義的過程。三大理論的學習觀都認為學習是學習者積極探索，自主建構的過程，傳統(tǒng)的填鴨式教學無法滿足學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，而研究性教學可以使學生在教師引導下發(fā)現(xiàn)問題、自主學習，建構認知結構，從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新實踐能力。

（2）基于培養(yǎng)目標的理論依據(jù)

我院屬于地方本科院校，人才培養(yǎng)的目標定位為應用型人才。培養(yǎng)根據(jù)人才分類理論，應用型人才大致分為工程型、技術型、技能型三大類人才。技能型人才指的是在生產(chǎn)第一線或工作現(xiàn)場通過實際操作將圖紙、計劃、方案等轉變成具體產(chǎn)品的人才，高職院校培養(yǎng)的就屬于技能型人才，而對于地方理工院校來說，所培養(yǎng)的應該是工程型和技術型的應用人才。隨著高等教育的大眾化得快速發(fā)展，地方本科院校在人才培養(yǎng)目標的定位上需要有明確的新趨勢，否則將會造成培養(yǎng)的畢業(yè)生既沒有研究型大學畢業(yè)生的學術理論功底，也沒有高職院校畢業(yè)生的實踐能力。同時，隨著我國產(chǎn)業(yè)結構的升級發(fā)展，高新技術企業(yè)的技術結構已發(fā)生很大變化，對工程型和技術型人才的智能水平和創(chuàng)新能力也提出了越來越高的要求。要求本科層次的技術人才不僅是技術應用者，還是技術創(chuàng)新者，需要他們具有技術革新的意識和技術轉化能力，能夠敏銳地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的和潛在的技術問題，熟練地運用各種知識和技能解決技術實際問題。這就需要在本科教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新的意識、思維及能力，使他們具備一定的科學素養(yǎng)和科學精神。

三、《粉體工程》課程研究性教學實踐

1.基于PBL的教學

PBL代表基于問題的學習（Problem-Based Learning）和基于項目驅動的學習（Project-Based Learning）兩層含義。

基于問題的學習是把學習設置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學習者的合作來解決真正的問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，進而解決問題。例如，在講授粉塵的危害與防護的時候，首先，根據(jù)出現(xiàn)的粉塵爆炸事物的案例設置問題：粉塵爆炸的機理與條件是什么？第二步，學生分組搜集資料、進行討論，在這個環(huán)節(jié)，學生的學習積極性充分調動起來，有的學生利用多媒體動畫來說明粉塵爆炸的機理，而有的學生則通過利用純凈水桶、面粉、鼓風機等材料設計并完成實驗來反映爆炸的機理。第三步，各討論小組通過小組內部討論和小組間的交流對粉塵爆炸的機理和條件進行總結，對知識進行歸納。第四步，教師再通過講解把知識進行梳理。通過從生活和生產(chǎn)的實際設置問題，激發(fā)了學生的學習興趣，在學習的過程中學生自主的搜集資料，主動探索知識，建構了對“粉塵的爆炸機理”的認知結構，同時也培養(yǎng)了他們的實踐能力[4、5、7]。

基于項目驅動的學習，是以實踐應用為根本目標，學生為主體，教師為主導，圍繞具體的項目構建教學內容體系。在具體的課程教學中，首先是把學生分成不同的學習小組，其次根據(jù)課程的教學內容構建適合學生研究的的項目，然后由各學習小組組織學習[6]。根據(jù)粉體工程課程的特點和學習內容，構建了“基于低能耗的水泥粉磨工藝研究”，“半水石膏的制備”等項目。學生在項目的驅動下，小組成員合作，通過查找資料、走訪調查、實驗操作等等手段按需學習。例如在對“基于低能耗的水泥粉磨工藝研究”項目的學習中學生從粉磨方式、磨機產(chǎn)質量的影響因素等方面對水泥粉磨工藝進行了分析，不同的學習小組選擇不同的粉磨方式在考慮各種各種影響磨機產(chǎn)質量的影響因素如磨機是否通風、入磨物料的粒度、溫度、水分等的基礎上設計了低能耗的粉磨生產(chǎn)工藝。在課堂上各小組展示自己設計的生產(chǎn)工藝，并說明優(yōu)缺點，全班同學一起討論交流。而在“半水石膏的制備”的項目完成過程中學生是通過動手制備產(chǎn)品，從而對破碎、粉磨、篩分等過程的基本原理更加深入的了解，對基本操作加以熟悉，從而掌握課程的基本內容。

2.基于案例的教學

案例教學法是一種教師與學生直接參與，共同對具體案例或疑難問題進行討論的教學方法。在研究性教學中，案例教學也是一種非常重要和常用的教學組織形式。例如，在課程教學中突破章節(jié)的局限，引入了超細碳酸鈣粉體的生產(chǎn)的案例，通過對濕法超細碳酸鈣生產(chǎn)工藝的分析，從破碎、粉磨、超細研磨、分級、干燥等工藝流程各種設備的使用著手和學生共同討論了粉碎、分級、分離等粉體工程中重要過程所使用的機械的工作原理及優(yōu)缺點。而濕法對于這些過程的基本原理則由老師講解和學生自主講解的形式呈現(xiàn)。學生自主講解指的是由學生扮演教師對角色講解部分的教學內容，如篩分的機理及影響因素、干法超細分級等等相對而言比較簡單的內容[6、7]。

3.實地參觀

粉體工程課程涉及許多機械的工作原理的教學，雖然可以使用多媒體課件幫助學生理解工作的原理，但還是與實際相脫節(jié)。組織學生對粉體加工工廠實地參觀考察可以很好的把所學的理論用于實踐，例如組織學生參觀了碎石加工廠，石膏加工廠、以及水泥廠，并在參觀完后對相應的機械能繪制出工作原理草圖。從而加深學生對這些機械工作原理的理解。

四、結束語

《粉體工程》研究性教學已經(jīng)進行了兩年，通過對學生的走訪調查，大部分學生對實施研究性教學的學習內容印象深刻，也表示學到了很多課外的知識，并感到對粉體工程的學習并不枯燥。通過研究性教學，我們發(fā)現(xiàn)部分學生的創(chuàng)新實踐能力得到了明顯的提高，初步具備了科學探究的精神。由此可見，研究性教學的實施對學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)起到了積極作用。然而，研究性教學僅僅是提高學生創(chuàng)新能力的途徑之一，要想真正提高學生的科學素養(yǎng)，還需要結合多種教學方法。另外對粉體工程實驗課程的研究性教學也將是我們探索的方向。

參考文獻：

[1]王向宇.粉體工程多媒體課件的教學設計與實踐探討[J]. 化工高等教育，2012.4：87-89

[2]王德強.“粉體工程”課程與多媒體教學[J].中國電力教育，2011.1：92-93

[3]路慧.理工類研究型大學開展研究性教學實踐探索與模式建構[D].大連理工大學，2013.06：12-14

[4]陳晉陽，鄢浩，朱憲.化工熱力學的研究性教學實踐[J].理工高教研究，2008.6：136-138

[5]戴益民，李潯，張躍飛.基于創(chuàng)新與實踐能力培養(yǎng)的化工原理實驗研究性教學模式的探索與實踐[J].化工高教研究，2012.6：31-34

[6]樂傳俊，顧黎萍.有機化學研究性教學的點滴實踐[J].化工高等教育，2010.01：56-59

[7]蔣陽，陶珍東.粉體工程[M].武漢理工大學出版社，2008.12

作者簡介：

陳遠道（1970-）男，副教授，主要從事高校化學教學管理。