《材料工程基礎》教學方法探討

常志宏 潘海燕 袁華

摘要：材料工程基礎是化工及其相關專業的一門重要專業基礎課，文章就作者所處教學環境探討了教學技術對教學實踐的影響，提出合理分解知識點與選擇教學起始點，根據的學生生活閱歷選擇應用舉例，根據教學受眾的接受水平確定教學方法提高教學質量。

關鍵詞：材料工程基礎；教學方法；授課

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）31-0117-02

材料工程基礎課程是材料及其相關專業學生進行專業學習的重要專業基礎課程，也是化學等理科專業了解化工的主要課程，國內外大學大都將其設置在3—4年級開始學習[1，2]。本課程以動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞作為主線，分別以化工生產中的流體輸送，熱量的導入與移出，氣體吸收，液體精餾，溶劑萃取，干燥等單元操作為載體，講授典型設備構造，操作原理，計算、選型及實驗研究方法。為幫助學生更好地理解課程內容，往往輔助開設相關的實驗課程，讓學生進行實驗室規模的單元操作實驗。在課程的講述中，需要培養學生的工程意識，使學生理解工程專業與理學專業的差異，能夠用理學的思維分析、運用工程的手段解決實際問題。

材料工程基礎雖然是一門重要的技術基礎課程，但由于該課程公式多，計算量大，存在理學思維與工學思維的轉換，課程所需基礎知識多，涉及機械、計算方法等方面，部分學生基礎課程存在漏洞，學習目的不明確，接受能力弱時，就會出現嚴重的兩極分化。

因此，為使學生較好地掌握材料工程基礎的主要內容，提高學習興趣，任課教師就要努力改進教學方法。筆者認為可以從以下幾個方面開展工作：通過對知識點的合理分解，恰當地選擇學習的起點，降低學生的學習梯度；與時俱進，了解學生的生活閱歷，將教學中的部分舉例與學生的日常生活掛鉤，提高學生的學習興趣；結合學生的知識結構與理解能力，合理選擇探究式、類比式、貫穿式、啟發式、歸納式、互動式等多樣化的教學方法[3-7]。

一、知識點合理分解與教學起始點的選擇

材料工程基礎的開設是在學生已經完成高等數學、普通物理、基礎化學，同時基本上完成物理化學的學習基礎上開始講授的。最好能夠同時或前期完成化工機械、自動控制等輔助課程。但是，由于高等教育中，各個科目分塊教學，之后便不再重復，很多學生對一年級、二年級學過的數學、物理知識遺忘比較多，因此，對這部分知識點需要進行熱身性回顧。比如在間歇蒸餾計算教學中，可以先對變分法求解微分方程進行回顧，之后再使用其求解間歇蒸餾的物料衡算，就會取得較好的教學效果。另外對于部分機械、自動控制方面的知識可以適當做延伸，比如皮托管一節可以結合前邊流體計算討論如何實現遠程控制，使學生能夠學以致用。

在認識實習與實驗環節引領學生回到課本的具體章節，讓學生回憶課本上的講述內容與求解方法，進而討論具體的應用例，將具體的事物、設備還原為理論問題。這個過程可以較好地訓練學生的學習—應用，現實問題—理論學習的相互轉化能力。

二、根據學生的生活閱歷選擇應用舉例

材料工程基礎是一門與實踐密切結合的課程，因此在課堂教學中合適地應用例子不僅能夠吸引學生的注意力，而且能夠幫助他們消化知識點。但是，當今是一個高速發展的、充滿變革的社會，學生的生活閱歷與十幾年前差別巨大，應用例子應該與時俱進才能起到較好的教學效果。比如風機一節，二三十年前曾經用過的手搖風箱大部分學生都沒有見過，甚至沒有聽說過，如果選用電風扇作為例子，學生就熟悉多了。

三、根據教學受眾的接受水平確定教學方法

教學中，可以從日常生活舉例開始，采用探究式教學把學生的思維引入教學內容。當教學中遇到比較抽象的概念時，可以采用類比式教學法，將學生未知的研究對象與己熟知的研究對象或看得見的模型相比較，來理解未知的對象，開拓思路，幫助理解。多采用歸納式教學法，開始上課時與下課前，要重復一遍教學重點內容。

知識的保持是指學習者對領會階段所獲得的知識持久記憶過程，而知識鞏固的實質就是記憶。記憶包括“記”與“憶”兩個方面，“記”體現在識記和保持上，“憶”體現在再認和回憶上[8]。

材料工程基礎公式多，大多數公式都有適用范圍，學生對公式的記憶有很大的抵觸性。在記憶中，首先簡化公式系統，比如流體輸送部分，核心公式就是三個：

流體穩定流動過程中的機械能衡算式：

由一大堆公式簡化為三個，會激起學生的記憶興趣。同時，在每節課上，用幾分鐘去重復前邊的內容，特別是公式及其適用條件、如何變形。一般3到5次課的重復學生大多可以完成再認，一個學期下來，能達到較好的記憶效果。通過合理布置習題，就能夠較好地掌握知識點。

我們的學生相對領悟能力較弱，在課堂教學語言中應當盡量多用陳述句，直接讓學生明白教師的講述內容，少量使用設問句，讓學生有思考的空間，盡量不用疑問句。

參考文獻：

[1]張進.談三本《化工原理》的教學方法[J].廣東化工，2011，38（10）：206，170.

[2]B.R.Young，H.W.Yarranton，C.T.Bellehumeur and W.Y.Svrcek.An Experimental Design Approach to Chemical Engineering Unit Operations Laboratories[J].Trans Icheme，Part D，Education For Chemical Engineers，2006，1：16-22.

[3]師海雄，張伏龍，牛騰，等.高職高專化工原理課程教學改革的探討[J].甘肅聯合大學學報（自然科學版），2011，25（6）：117-119.

[4]曾小蘭，王紅軍，陳慧娟.化工原理課程教學方法的實踐與探討[J].廣東化工，2011，38（12）：167-168.

[5]劉澤，張香蘭，雷澤，等.《化工原理》課程雙語教學的實踐與思考[J].化工時刊，2011，25（12）：57-58.

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[7]朱憲榮，佟白.化工原理課教學方式的改革與探索[J].化工高等教育，2014，（5）：32-34.

[8]朱文彬，趙淑文.高等教育心理學[M].北京：北京首都師范大學出版社，2008.