《硅酸盐热工基础及设备》课程实践教学改革探讨

张　瑞，高　娟

(桂林理工大学　材料科学与工程学院，广西　桂林　541004)



《硅酸盐热工基础及设备》课程实践教学改革探讨

张瑞，高娟

(桂林理工大学材料科学与工程学院，广西桂林541004)

针对当前无机非金属材料工程专业《硅酸盐热工基础及设备》课程的理论和实验教学脱离生产实践、教学效果不佳的问题，分析了该课程增加实践教学的重要性，探讨了若干实践教学的措施，旨在加深学生对热工理论知识的理解和灵活运用，提高学生的学习兴趣和培养质量。

硅酸盐热工基础及设备；实践教学；教学方法改革

《硅酸盐热工基础及设备》是无机非金属材料工程专业的基础课，所涉及的窑炉气体力学、传热学、传质原理、干燥过程与设备、燃料与燃烧等知识为无机材料工艺学提供基础理论指导，因而也是一门基于实际工业化生产的学科。目前该课程的教学模式仍然是以较多的理论知识传授为主，辅以少量实验课程，严重缺乏亲临生产一线、直观易懂的实践教学，已完全不能适应当今社会生产企业对毕业生知识储备的要求。将课本的理论知识紧密联系生产实践，对该课程的实践教学方法进行探讨，才能转变传统教学理念，达到提升学生知识运用能力、实验操作能力、理论联系实际能力、分析与解决问题能力的效果。

一、《硅酸盐热工基础及设备》实践教学的必要性

目前，《硅酸盐热工基础及设备》课程教学中主要存在着学生学习动力不足、部分教材内容和实验教学设备脱离生产实践、教学思维方式落后等严重制约教学发展的问题，必须实践新的教学方式，才能有效提升课程的教学效果。

课程所涉及的理论知识大多数是从各种公式推导而来的，这就要求学生必须精通数学、物理学和物理化学等相关知识。然而课堂时间有限，知识传授的速度通常超出学生的反应速度，由于基础知识掌握不扎实或欠缺，学生普遍反映课程内容枯燥、抽象难懂，自学起来比较困难，缺乏学习的兴趣，甚至有些恐惧感。因此，需要增设一些直观易懂、以知识讲述和实物演示相结合的实践教学，提高学生的学习兴趣，让学生觉得课程很实用，值得他们课余花时间学习。

课程使用的教材中一部分知识点比较陈旧，明显落后于当今快速发展的生产实践，特别是企业不断技术改革使用新的硅酸盐窑炉设备和控制手段；实验教学设备局限性也比较大，大多是停留在材料导热系数测定、烟气成分测试、热电偶校正等验证性的实验，不能真实反映实际的生产状况，限制了对学生思维和实践能力的培养。经过一个学期的课程学习，学生可能掌握了某些基本规律和理论，甚至可以应用某些知识对专业问题进行理论上的解答；但是到生产现场后就一无所知，无法理解生产一线中的很多问题，如窑炉系统中物料的走向、热量的有效利用或节能的实际有效措施等，这些知识都是课本和实验室无法呈现的，需要给予学生理论联系实际的机会。

如何将这样一门基于实践知识的课程讲好、提高学生对课程知识掌握和熟练应用的程度，对授课教师来说也是一个不小的挑战。目前整个课程教学绝大部分是多媒体课件传授的理论课，考核基本上停留在书面试卷考试上，学生不能真正理解《硅酸盐热工基础及设备》在生产一线的重要性，缺乏实践知识获得与灵活运用的视野；教师也容易产生教学疲劳感，缺乏更新教学内容、改变教学方式的动力。只有变革现有的教学思维和方式，才能充分调动师生的积极性，达到无机非金属材料专业培养目标的要求。

二、实践教学方法改革的措施

针对上述在教学过程中的问题，结合无机非金属材料工程专业学生的特点，作者提出一个将理论教学与认识实习相结合的实践教学方式，对该课程教学方法做出如下改革，以达到理论联系实际、提升教学效果的目的。

1. 认识实习过程中传授基本理论

《硅酸盐热工基础及设备》课程一般开设在大三上学期，是学生初次接触到的专业课程之一。如果专业知识的学习是从课本上各种枯燥的理论和公式开始，必然会影响学生的学习兴趣，甚至降低对专业的认可度，因此一般会安排学生到企业认识实习。认识实习是教学活动的重要组成部分，它是培养学生专业知识、实践技能和创新精神的第二课堂。通过为期两周硅酸盐工业(水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料、粉体制备等)生产流水线的直观接触和了解，学生对无机非金属材料工程专业的性质、内容及其在工程技术领域中的地位建立感性认识，巩固和加深理解所学基础理论知识，为进一步学习专业课程奠定基础。然而实际的教学情况往往很容易偏离目标，学生到达生产一线后通常是眼花缭乱，跟随企业工程师的讲解，稀里糊涂地熟悉了一下生产流程，对将来就业的生产环境有了一个直观的印象，其他的细节基本上从未留心过。正所谓“外行人看热闹，内行人看门道”，课程授课教师要把握好这个实践教学的机会，结合《硅酸盐热工基础及设备》的理论知识对各个生产环节一一讲解，使学生初步建立起该课程的知识框架：认识实习一般从原料仓开始，学生会接触到各种工质(生产原料、燃料等)、存储及干燥设备，这时授课教师就可以结合教学大纲，重点向学生介绍当前国内外企业主流燃料的分类、性质、测试标准(国标、ISO体系)及相关的燃烧技术，讲授物料干燥的原理、方法及相关设备、流程设计等；到达生产车间以后，学生会接触到各式的硅酸盐窑炉和管道设备，授课教师可以结合硅酸盐制品的生产流程，重点向学生介绍传热、传质的原理以及窑炉气体力学的基础知识。这样既避免了课本纯理论知识的枯燥，引发学生的探索兴趣，又可以督促学生用心了解生产现场的状况，注意相关技术的创新发展，为课程的学习提前打下坚实的基础。

2. 课堂教学结合实习经历

《硅酸盐热工基础及设备》课程的内容涵盖整个硅酸盐热工系统所有的理论知识点，包括热能的传递机制、质量的传递机制及流体的运动规律。在课堂讲授时生动形象的多媒体课件只能展示设备的构造，理论知识仍然枯燥又抽象，学生很容易感到疲累，学习兴致不高，课堂教学效果不理想。教师授课时可以将认识实习的录像片段、日常生活中的典型案例等运用到对应理论知识的讲解中，有针对性地提问生产企业这样做的原因、该措施包含哪个知识点的运用等，学生就会容易地联系到实地考察经历或生活经验而集中精神思考，加深相关知识点的理解和掌握。例如，在讲述“窑炉气体力学”相关知识时可以提出问题：为什么工厂中的烟囱要建那么高，甚至有些还要增加引风机？授课教师可以展示认识实习时所拍摄的不同生产企业的烟囱照片，同时引导学生回想自家厨房是如何排烟的。又如在讲述“传热原理”时，授课教师可以展示正常工作窑炉设备的照片或录像，提问学生这些热工设备如何实现热量的传递，并引导学生联系日常生活中做饭、取暖等场景。学生对自身经历一般比较感兴趣，反响热烈，等到讨论结束、抽点个别学生回答问题后，授课教师归纳学生意见并讲述相关理论知识点，学生就能很好地理解记忆并融会贯通。同时，在课堂上对学生进行解题训练，鼓励学生对相关知识点发散思维，然后和学生一起分析讨论，讲解所考察知识点在实际生产、生活中的应用，从而达到巩固理论知识、举一反三的效果。此外，将课程知识点和实习录像结合起来制作成微课，既可以丰富教学手段，又能让学生在课余随时学习，使学生从依赖课本的被动学习转变为积极主动的自我学习。

3. 实验教学联系生产实践

实验课程教学需要改变以老师讲解、指导、演示为主，学生按实验指导书的设定步骤操作、观察记录预期实验现象和结果的被动型教学现状，增设模拟生产实践的综合性设计实验，学生会更加明确实验目的，自觉做好就业前的“练兵”。授课教师要充分发挥学生的创造性思维能力和综合实验能力，鼓励他们真正成为实验的主体，根据实验的要求自行设计或选择实验方案，在教师指导下进行实验操作，归纳、分析和总结实验过程中的现象与结果，将理论知识和实验过程融为一体，提升热工系统与设备的评价与分析能力。例如，在以往的“热电偶校正”实验中学生只学会测量原理和仪器操作，感觉其实用性不明显，通常实验的热情不足；授课教师可将其拓展为“窑炉设计与测试”，让学生自己设计、动手组装马弗炉，然后控制加热温度，使用标准热电偶检测马弗炉内的温度均匀性和校正未知热电偶。又如工厂中通常采用重油、天然气或煤转气作为燃料，学生会觉得“使用氧弹量热仪测定煤的燃烧”实验基本上与生产一线脱节；尽管煤的燃烧值测定有重要用途，但授课教师可将实验的测试对象改为重油，让学生自己设计、配制油水混合物模拟工业生产中的燃料，找出获得最大燃烧值对应的油水配比。诸如此类，将实验设置得更贴近实际生产一线，更能激发学生的学习兴趣，充分发挥其主观能动性，活学活用课本知识，扎实掌握实验技能。

4. 考核学生综合能力

合理的课程考核方式能够显著提高学生的学习积极性，促进教学效果的快速提升。必须改革以往理论成绩占70%，课堂情况、作业和到课率占30%的考核方式，实验操作和认识实习两部分内容也需要在最终成绩中有所体现。试卷考查学生理论知识的掌握水平及综合运用能力，考试成绩占60%；课堂情况、作业和到课率考查学生的课程参与度，平时成绩占15%；实验操作考查学生设计能力、动手能力、分析及解决问题能力，考核成绩占15%；认识实习考查学生分析热工设备的工作状况、查找改进设备措施等实习过程中的能力表现，考核成绩占10%。其中，实验操作和认识实习成绩可由小组组长和指导教师共同打分来完成。通过全方位的考核，促进学生解决硅酸盐热工实际问题能力的培养，达到生产一线的人才要求。

三、结语

针对《硅酸盐热工基础及设备》课程教学过程中存在的学生学习动力不足、教材和实验设备脱离生产实践、教师教学思维方式落后等问题，提出对目前教学方法改革的一条新思路，即课程讲授、实验教学、成绩考核与认识实习相结合的实践教学方法。通过将理论知识联系生产实践的教学方法改革，充分调动师生的教学积极性，显著提高学生的学习兴趣，使其真正掌握《硅酸盐热工基础及设备》课程的基本知识并能够灵活运用以解决实际生产的难题。

(责任编辑：夏璐)

Discussion on the Practice Teaching Reform in the Course of “Silicate Thermal Engineering Foundation and Equipment”

ZHANG Rui，GAO Juan

(Guilin University of Technology，Guilin 541004，China)

With regard to the problems existed in the course of “silicate thermal engineering foundation and equipment” offered for the major of inorganic non metal material and engineering，such as the separation of theoretical and experimental teaching from production practice，the poor teaching effect，the importance of practice teaching is analyzed，and some measures to practice teaching is also explored，in order to enhance the students’ understanding and flexible application of the silicate thermal engineering theory，as well as improve their learning interests and cultivating quality.

silicate thermal engineering foundation and equipment；practice teaching；teaching method reform

G642.4

A

1671-9719(2016)8-0031-03

张瑞(1986-)，男，湖北枣阳人，博士，硕士生导师，研究方向为材料科学与工程。

2016-05-12

2016-06-02

广西学位与研究生教育改革和发展专项课题“材料工程硕士产学研联合培养教育模式创新探索”(JGY2014079)。