工程教育認證背景下的多媒體設計與教學

陳輝 趙宇龍 顧永琴 歐雪梅 強穎懷

摘要：本文以工程教育認證為背景，在分析《水泥與混凝土工程》課程內(nèi)容及特點的基礎上，系統(tǒng)開發(fā)了20多套貼近實際的動畫原理示意圖，并結合實際工況以及常見的故障例舉介紹了與之對應的知識要點及應對方法，力求實現(xiàn)理論與工程實踐在課堂上的最大結合。課堂教學結果表明，貼近實際的多媒體動畫模擬能夠有效地縮短教學和生產(chǎn)實際之間的距離，對盡快提升中國工程教育水平和職業(yè)工程師能力水平具有重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：工程教育認證;多媒體;特點

中圖分類號：G642 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）47-0237-02

2013年6月，我國工程教育成功加入《華盛頓協(xié)議》。這意味著通過工程教育專業(yè)認證的學生，可以在相關的國家或地區(qū)按照職業(yè)工程師的要求，取得工程師執(zhí)業(yè)資格。這將為工程類學生走向世界提供具有國際互認質量標準的通行證，同時對盡快提升中國工程教育水平和職業(yè)工程師能力水平，實現(xiàn)國家新型工業(yè)化的戰(zhàn)略目標，提升中國工程制造業(yè)總體實力和國際競爭力具有重要意義。

一、工程教育認證背景下《水泥與混凝土工程》課程的內(nèi)容及特點

《水泥與混凝土工程》課程的主要內(nèi)容包括水泥生產(chǎn)和混凝土技術兩個部分。水泥生產(chǎn)包括硅酸鹽水泥的熟料組成、生料制備、熟料的煅燒、水泥的粉磨、水泥生產(chǎn)中常用設備、水化硬化、硅酸鹽水泥的性能、其他品種水泥等內(nèi)容;混凝土部分則包括混凝土的組成材料、拌合物的性能、硬化后混凝土性能、普通混凝土的配合比設計及質量控制等。

以往的課程只注重知識點與技術理論的講授，嚴重弱化了課程的工程性，忽視了“學以致用”的最終目標。而工程教育認證恰恰是為這一目標設計的，其核心要求是學生能夠具備工程技術人才的基本素質。筆者認為，學以致用是理論教學的延伸，如何在現(xiàn)有的教學體制、環(huán)境以及手段條件下，將理論知識轉化為學生的自身能力并消化吸收則是工程教育的關鍵所在。而多媒體課件中的動畫模擬仿真則能夠緊扣課程教學的主要環(huán)節(jié)，彌補由于理論教學時間過長所帶來的學習滯后現(xiàn)象，縮短教學和生產(chǎn)實際的距離，有利于提高職業(yè)工程師的能力水平。

二、結合工程教育認證背景和課程特點的多媒體設計

（一）多媒體設計及知識點對應

《水泥與混凝土工程》在講授過程中緊扣“水泥及凝膠材料的基本原理—水泥生產(chǎn)常用設備—水泥‘兩磨一燒生產(chǎn)過程及水化硬化的性質—工程中混凝土拌合物的性質及配合比設計”這一知識框架，合理滲透混凝土應用及質量控制等知識要點，系統(tǒng)開發(fā)了硅酸鹽水泥的粉磨、預均化、熟料的煅燒、冷卻、立波爾窯生產(chǎn)工藝流程、回轉窯煅燒系統(tǒng)、懸浮預熱器的構成與功能、預分解窯、旋流式分解爐、噴騰式分解爐、沸騰式分解爐、混凝土坍落度試驗、維勃稠度試驗、減水劑作用機理等近20套動畫原理示意圖，并將這些動畫原理與相關知識點及章節(jié)一一對應（如上頁表1所示）。

同時，在講解過程中通過動畫展示及現(xiàn)場實際工況以及常見故障的結合，詳細介紹了各知識要點及應對方法，力求實現(xiàn)理論與工程實踐在課堂上的最大結合。

（二）課堂教學實例

1.立式磨。在講解立式磨的結構時，通過動畫向學生展示了粉磨機構、加壓機構、驅動機構和分級機構（圖1），并引導學生與之前介紹的輥壓機結構原理進行比較，分析立磨產(chǎn)生故障的原因、主要現(xiàn)象和處理方法，比如，立磨大量吐渣的原因和處理方法，立磨振動過大甚至振停的原因及處理方法等。

2.熟料強制冷卻。在講解熟料的強制冷卻時，結合急冷可以防止β-C2S向γ型轉變、阻止方鎂石晶粒長大減弱對水泥安定性的影響、提高水泥抗硫酸鹽溶液侵蝕能力等知識點，通過對單筒式、多筒式、篦式、立筒式冷卻機結構性能的比較，全面介紹了某廠5000噸/天熟料生產(chǎn)線上第四代最新型篦冷機的工作原理及結構特點（如圖2）。

3.水泥混凝土和易性。在講解水泥混凝土和易性時，以泵送混凝土、碾壓混凝土為例，對和易性評價的三大標準（流動性、粘聚性、保水性）進行梳理，并就現(xiàn)場施工中經(jīng)常出現(xiàn)的分層、離析、泌水、裂縫、蜂窩、麻面、狗洞等現(xiàn)象進行剖析，同時，與和易性評定普遍使用的坍落度法、維勃稠度法有機結合，既提高了學生的學習熱情，又增加了實踐知識。

4.懸浮預熱器。在講解懸浮預熱器工作原理時，從懸浮預熱器的換熱單元開始，依次介紹了預熱器的組成、功能、特點，并以洪堡型懸浮預熱器為例分析了其熱交換過程，重點討論了物料和氣流的走向以及旋風筒和連接管道所起的不同作用（如圖3所示），便于學生理解掌握。

三、結語

課堂教學實踐表明，貼近實際的多媒體動畫模擬能夠有效縮短教學和生產(chǎn)實際的距離，全程構建起素質和技能培養(yǎng)框架，豐富課堂教學、提高教學質量的同時，有利于提高職業(yè)工程師的能力水平。對盡快提升中國工程教育水平和職業(yè)工程師能力水平具有很強的可操作性和現(xiàn)實意義。

參考文獻：

[1]胡成剛.從水泥行業(yè)發(fā)展談無機非金屬材料工程專業(yè)教學改革[J].長春理工大學學報，2011，24（1）：165-167.

[2]王志林，牛分中，黨長青.“以問題為基礎”的學習模式在水泥工藝實驗教學中的應用[J].教育與職業(yè)，2006，（11）：136-138.

[3]容祝捷，李凌凌，吳燁.“水泥生產(chǎn)煅燒工藝”實踐性教學的研討[J].云南大學學報，2008，（30）：363-365.

[4]高小鵬，呂衛(wèi)鋒，馬殿富.工程教育認證提升專業(yè)建設水平[J].計算機教育，2013，（20）：18-23.

[5]韓長菊，張育才，梁旗，等.基于工作過程的生料制備與水泥制成操作課程教學設計[J].昆明冶金高等專科學校學報，2010，26（6）：95-99.