基于工程教育理念的“無機材料工藝學”教學改革與實踐
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摘 要：基于工程化教育理念，積極進行應用型課堂教學改革與實踐，通過提煉和梳理“崗位—能力—知識”的關系，整合教學內容;采用案例式與“對分課堂”相結合的教學模式，根據案例項目知識點和能力要素組織課程教學活動，學生學習主動性和工程應用能力顯著提高。
關鍵詞：工程化;案例式;對分課堂;工程應用能力
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2019）06-0052-02
我國高等工程教育改革發展已經站在新的歷史起點，為了響應國家正在實施的“一帶一路”“創新驅動發展”“中國制造2025”等政策，迫切需要培養大批新興工程科技人才。2017年教育部提出了新工科建設理念，要求高校要推動現有工科專業的改革創新，轉型發展[1-3]。山西非金屬礦產資源優勢開發前景廣闊，以煅燒高嶺土、鋁礬土、沸石等非金屬礦為主的特色產業鏈，成為山西的經濟特色之一[4]。根據區域經濟發展的需求，引入新技術和使用新材料進行技術革新與產業升級，如鋰離子電池負極材料、新型吸附材料等非金屬環境功能材料，是目前無機非金屬材料專業轉型發展的方向。
“無機材料工藝學”是專業核心課程，根據無機非金屬材料專業能從事的技術崗位的實際工作過程進行教學內容改革，將工程實例引入教學內容，采用對分課堂方式，激發學生的主動性。
一、樹立“工程化”教育理念，以崗位需求進行教學內容改革
“工程化”教育更注重在知識的傳授過程中滲透工程技術的內容，在具體的工程情境中學習工程知識，使學生掌握工程設計、工程實踐的一般規律和基本分析方法[5]。無機非金屬材料專業能從事的，且與本門課程相關的主要技術崗位包括工藝技術崗、材料檢測分析崗、工藝產品研發崗。根據崗位需求，結合生產任務、能力訓練要求和職業資格標準，提煉和梳理“崗位—能力—知識”的關系，修訂課程知識體系，突出培養學生的技術應用能力。圖1是該門課程的“崗位—工作任務—課程知識”關系圖。
表1中列出了該門課程模塊化教學內容、學生應獲得的能力和具體的教學形式。工藝配方設計是難點，材料生產工藝過程共性是重點，對于各品類無機材料特點則通過案例具體分析，增加應用性知識。教學內容新增了光伏、鋰離子電池、超薄玻璃、新型建材等目前行業科技含量高的成果和最新技術知識，與學科發展的速度，產業發展的要求相匹配。
實驗專項訓練能將材料結構與性能研究、材料制備、新材料開發及應用等基礎實驗技能貫穿起來，對于提高學生專業基本實驗技能和培養學生的創新意識與發現問題、解決問題的綜合能力必不可少。實驗項目選題多樣化，如新型建筑材料制備、特種水泥燒制、功能陶瓷燒制以及企業的相關課題等，便于學生分組進行實驗，避免抄襲。學生自主設計實驗過程，安排實驗，對實驗結果進行分析，不合理的地方及時調整。
二、采用案例項目教學與“對分課堂”相結合的教學模式
對分課堂把教學分為教師講授、學生自主學習內化吸收和分組討論，鼓勵學生主動學習，能有效提高學習效率[6]。將工程案例引入教學中，把工程事實以文字描述、圖片或視頻形式呈現在學生面前，讓學生進入工程情景現場，以工程技術人員的身份分析案例，使學生能運用已經掌握的基本理論和基礎知識，對描述的工程事實做出分析，培養學生獨立提出問題、分析問題和解決問題的綜合能力[7-8]。
表2列舉出案例項目和知識點，教師按案例項目知識點和能力要素進行教學組織。選取具有代表性的工程實例編制典型教學案例，結合課程重難點提出問題，下發給學生團隊，學生課下根據所學內容內化吸收，分工合作查閱資料分析總結寫出分析報告，課堂上進行匯報或討論，教師根據討論內容對學生團隊的項目完成情況進行考核評定，最后根據過程中存在的普遍性問題進行補充總結。
比如“生料配合設計”部分的內容，選擇“高硅石灰石，濕排粉煤灰和煤矸石等工業廢棄物作為水泥生產原料的案例”，提出問題，引導學生進行分析。使學生理解原料化學組成與生料率值和生產工藝、產品性質之間的關系。這遠比讓學生記憶哪些材料可以作為生產原料，要生動有趣得多。
邀請企業教師參與到課堂教學中，企業教師有著豐富的實踐經驗，可將無機非金屬工業領域產品、工藝應用情況或出現的事故等內容引入課堂，結合理論進行分析，增加課堂信息的時效性。企業教師在耐火材料內容講解中，運用太鋼實際鐵溝料生產工藝配方講解不同類型鐵溝用料的特點，逐一分析各種材料在配方中的作用（骨料、基質、結合劑、減水劑等）以及與消耗之間的相關性，并說明如何適應和滿足高爐現場的實際條件變化，理解爐渣組成與主成份間的關系。按耐火材料“使用條件—性質特點”，反向講解，層層遞進。
三、改革考核評價方式：重視過程性考核，考核指標多樣化
應用型教學改革中加大了平時作業量和難度，故應注重過程性考核，考核指標多樣、全面。案例分析報告結合案例問題，通過學生對報告的論述以及答辯情況來檢驗學生對專業知識的掌握和運用程度;實驗環節，主要考察實驗項目的完成情況、動手操作情況及數據分析;平時作業、課堂提問、出勤率則反映出學生的學習態度和課堂聽課效率;對期末試題的題型進行創新，如對于需要理解記憶的知識點，將以前常采用的“名詞解釋、填空”等題型，改為“應用判析、案例分析、綜合分析”等，體現對知識點的理解、運用、遷移、融會貫通等綜合能力考察。
總之，應用型課程是以應用能力訓練為目標的實踐經驗的集成及獲取過程[9]。該門課程應用型教學改革，緊緊圍繞學生專業能力要素的形成，采取案例教學方法，教師為主導，學生為主體，彼此對分課堂，突出對學生的工程應用能力培養。今后還需不斷豐富該門課程的網絡課程教學資源，構建校企合作教學模式，努力實現專業教學內容與行業、區經濟社會發展現實需求的有效對接和深度融合，真正實現工程教育。
參考文獻：
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[8]安蓉，王梅.基于問題解決的工程案例教學[J].高等工程教育研究，2007，（1）.
[9]黃振菊.應用型課程教學內容體系的重構與優化[J].黑龍江高教研究，2012，（8）.
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