時間:2022-04-14 23:59:47
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關鍵詞:粉體科學與工程基礎;教學;工程思維能力
中圖分類號:G642.4 ?搖文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)03-0071-02
《粉體科學與工程基礎》是我院無機非金屬材料專業的一門重要的專業基礎課,主要從理論上論述粉體在幾何特征、堆積、物理、界面化學、機械力化學、粉體力學、流體力學、流態化等方面的性質和變化規律。其教學目的是使學生系統地掌握粉體材料的基本性質、制備理論及操作過程等的理論知識,從而能根據材料的性能要求,從粉體科學的角度,對粉狀原材料的顆粒幾何特征和表面物理化學性質進行正確的表征和合理的設計,為進一步學習粉體制備與處理工藝及裝備技術奠定基礎,使學生能從粉體過程工程的層面,掌握正確、合理地運用粉體材料制備工藝和裝備技術的技能,從而培養他們進行材料設計、研究、開發和制備的能力。由于課程改革,本課程的學時數已減少為32學時,而教學大綱所要求的知識點卻沒有減少,因此,如何在少的學時數中使學生能夠系統掌握本門課的知識成為教師在教學中所面臨的問題。同時,本課程在三年級下學期或四年級上學期開設,這時的學生已進入專業課的學習,并且即將面臨畢業論文寫作,如何能將本課程的知識與學生的專業課結合起來,理論聯系實際,培養學生的工程思維能力和工程方法的訓練,也是我們在教學中要著重關注的問題。為此我們通過《粉體科學與工程基礎》各環節的教學來培養學生的工程思維能力。
一、理論教學中培養工程思維能力
《粉體科學與工程基礎》作為《粉體科學與工程》的基礎篇,其課程內容與材料、冶金、化學工程、礦業、建筑、食品、醫藥、能源、電子及環境工程等諸多領域都有極大的關系,是一門跨學科、跨行業的綜合性極強的基礎學科。本課程作為大三和大四學生的專業基礎課,在課程講解中,注重理論結合實際,將課堂知識與實際的工程例子結合,激發學生學習的興趣,最大限度地調動學生的學習情緒,使他們成為學習的主體。
1.課堂教學注重理論聯系實際。為提高課堂教學質量,教師上課之前認真備課,熟悉課程內容,精通所教課程的專業知識,在課堂上向學生講清楚各章節的基本原理及其在生產實際中的應用,并通過相關的習題訓練使學生鞏固所學知識,同時,教師也要不斷地把與課程內容相關的前沿知識和學科的發展動態提供給學生。在課堂教學中,盡量結合學生的專業學習和認識實習,選擇一些與現實生產、生活聯系緊密的工程問題進行引導、分析、討論和歸納總結。例如,在顆粒流體力學章節的教學中,先以北方常見的沙塵暴的形成和傳輸為例,如果風持續的時間很長,形成懸移的浮塵能夠被輸送到很遠的地方,所經過的地區就會出現沙塵暴;當風速減弱到一定程度后,浮塵就會降落,該地就會出現降塵天氣,說明顆粒的粒度、流體(空氣)的速度是影響顆粒沉降的主要因素。再以顆粒在流體中的兩種沉降方式:重力沉降和離心沉降為例,舉例選礦生產中常用的重力選礦機和水泥生產中的離心選粉機,通過講述設備的工作原理和設備結構,引導學生理解顆粒在流體中的兩種運動方式,引導學生如何在生產實際中根據顆粒的大小選用適宜的設備。例如,《顆粒堆積》一章是本課程的基礎篇,涉及顆粒的大小和分布的計算、等徑球形顆粒的堆積結構,教師詳細講解應用較多的經典顆粒尺寸分布和堆積理論,讓學生明白堆積顆粒系統中的顆粒尺寸分布在許多產品的生產中起著重要作用,它不僅影響著最終產品的性質,如氣孔率、密度、強度等,而且許多工藝性質也取決于顆粒尺寸分布,如泥漿粘度、注漿速度、干燥速度等等。根據學生的專業特點舉例講述水泥顆粒分布對水泥性能和混凝土施工性能的影響;陶瓷工業中密實陶瓷與多孔陶瓷的制備與顆粒堆積與分布的影響,并布置學生課外通過學校的圖書館資源以及其他網絡上的電子資源去查詢“利用顆粒大小和分布制備多孔陶瓷的方法”“陶瓷注漿成型中顆粒大小與分布對成型密度的影響”,用PPT的形式進行課堂交流。這種交流拓寬了學生的知識面,另外通過學生自己查閱科研文獻也激發他們的創新思維,強化對工程觀念的檢驗和應用,同時也能培養學生對“粉體科學與工程基礎”課程的興趣,有利于工程觀念的建立和提升。
2.課堂教學注重工程方法訓練。工程實際問題多數因為影響因素眾多而變得相當復雜,依據現有的科學理論還難以弄清問題的本質,在目前的階段還做不到用嚴密的理論思維方式去解決,只能用工程近似的辦法來解決工程具體問題。工業上處理工程問題的常用方法有數學分析法、實驗研究法和數學模型法等。教學中根據課程內容將這些工程方法教授給學生,以培養學生的工程意識。例如以流體在顆粒固定床層中的透過流動時壓降的計算為例,對于有無數個顆粒構成的固定床而言,顆粒間的空隙形成許多可供流體通過的細小通道,這些細小通道是曲折而又相互交錯、大小和形狀也很不規則,流體通過如此復雜的通道時的壓降自然很難直接用數學分析的方法求出。這時可引導學生借用數學模型法來解決。即,將床層中復雜的不規則的通道簡化成一組管徑為de、長度為Le的平行細管,細管的內表面積等于床層顆粒的全部表面積、細管的全部流動空間等于顆粒床層的空隙容積,將顆粒層內的實際流動過程大幅度簡化,按這種簡化后的模型,流體通過固定床的壓降等同于流體通過一組當量直徑為de、長度為Le的細管的壓降。簡化后的模型根據圓管中流體定態層流流動時的沿程阻力損失計算公式,引入固定床流動摩擦系數λ′為模型參數,建立數學模型,通過實驗來確定模型參數和檢驗數學模型的有效性。最后采用康采尼或歐根公式計算床層壓降,[1]就把一個復雜的實際工程問題簡化為一個簡單的流體流動問題。學生在其中經歷了提出問題、分析問題、解決問題的過程,既加深了對公式的理解和認識,又掌握了一種實用的工程問題解決方法。
二、實驗教學中強化工程思維能力
實驗教學是理論聯系實際環節,針對課程的內容而進行的驗證、理解、鞏固和提高的實踐教學環節。通過實驗培養學生工程實驗的方案設計、流程組織、實驗操作、數據處理、歸納總結等實驗能力?!胺垠w力學”是本門課的重點,粉體的流動性是粉體力學性質的最重要的表征。教師首先在教學中詳細講解粉體流動性的內涵以及各種測試方法,然后聯系工程實際舉例說明粉體的流動性在粉體工程設計中的應用。比如,在粉末冶金、食品、制藥、鋼鐵和農業等生產過程中,廣泛涉及到顆粒物質流動,如工業上常見的筒倉卸料、傳輸、混合、流態化和固氣分離等,把握粉體材料的流動特性,對于防止發生粉料堵塞、控制粉體內顆粒成分的均勻性和一致性都具有至關重要的意義。水泥廠中許多操作過程都會涉及到粉體的重力流動?!胺垠w力學”實驗中設立了粉體流動性綜合實驗(Carr指數法)和粉體剪切實驗(直剪實驗)。兩組實驗分別分成六組,每組兩人,每組的粉體種類不同、粒徑相同,或種類相同、粒徑不同,要求學生按規定測試步驟完成實驗后,比較各組的測試計算結果,總結出影響粉體流動性的因素。學生通過實驗自我總結出粉體流動性與粒子的形狀、大小、表面狀態、密度、空隙率等因素關系,引導學生比較Carr指數法和直剪實驗兩者的實驗方法和評價指標的不同,分析兩者用于工程實際時的使用范圍及不足之處,并提出改進意見。通過學生主動思考,可以將工程思維在實驗環節得到強化和深化,變為學生自覺主動的習慣。
三、結合學院科技競賽,應用工程思維能力
我院從2010年起每年組織“材料性能設計與制備”大學生科技競賽活動,全院大二到大四的本科生自由組合參加,競賽旨在加強學生在材料性能設計與制備方面的綜合知識,提高學生分析問題,方案設計及動手實踐能力,開拓創新。教師在上課時積極鼓勵學生參加競賽活動,并擔任競賽指導老師。這兩屆的競賽活動圍繞“輕質高強”材料制備,根據任課教師的研究方向,選定以多孔陶瓷為目標。首先由老師講解,要求學生以所學的“顆粒堆積”理論為指導,通過查閱文獻資料,學生確定了有代表性的三種制備方法:顆粒堆積成孔工藝法、添加劑造孔工藝法,發泡工藝法。學生綜合運用各方面知識,全面考慮材料多方性能,綜合比較幾種方法后自主設計詳細的實驗方案,并經指導教師修改認可后進入導師實驗室進行原料準備、球磨混料、成型、燒結、測試等工藝,在實驗中不斷修改和完善實驗方案,最終完成制備。學生對這種競賽活動非常積極,因為比賽過程中,不僅要求同學們有扎實的理論基礎,還要應用工程思維能力,勇于實踐探索,將理論基礎和動手實踐相結合,同時也使學生團隊合作意識增強。這種綜合運用所學學科知識、自我設計創新科研性、自我制備的方式對培養學生創造性、獨立科研工作能力具有重要意義。
【大學生個人自己我鑒定一】
大二學習生活的結束,我的大學生活已經進行了一半,回憶過往的點點滴滴,都是人生最大的財富。想起我大一的自我鑒定似乎還在眼前,但時間總是很快,現在我又將我的大二自我鑒定做一個好好的總結了。
光陰似箭!轉瞬間我的大學生活已接近兩年時間了。我們不能奢望留住時間,但我們卻能夠在時間的流逝中留下自己的腳印。
剛升上大二時,看著大一的學弟學妹們卻生生的稚嫰的表情,自己的臉上不自主的有了微笑。似乎看到了當初的自己。而今,我已是幾千名學子的學姐了,不再對家充滿眷戀,不再排斥這所“陌生”的學校了。
大二的課程不緊不慢,但多了許多專業課的學習。大一時的懵懂都變成了今日對“環境工程”四個字的了解。親朋問及該專業學些什么時不再感到茫然,是有了所謂的方向感吧。
盡管課業不緊張,但學習上卻不允許我有絲毫的松懈?!陡叩葘W校英語應用能力考試》(A級)、全國計算機二級等級考試(C語言)、水環境監測高級工等等級考試,不僅充實了我的學習生活,也讓我的學習充滿了挑戰性。
圖書館依舊是一個很好的學習環境。這里留下了我的足跡與汗水。這里讓我知道學習是一個永恒的過程,沒有假期之說,更沒有畢業之說。學習更是一個不斷充實自己,完善自己的過程。因此它沒有終止的一刻。
電腦是一個取之不盡用之不竭的知識寶庫。它是我的學習伴侶,生活伴侶。自帶的電腦讓我更好地進行學習,也增進我對學習的興趣。學習之余也娛樂了我的生活。網上的博客生活里,傾訴了我的悲與喜,里面有我逐漸成長的點滴。
雖然我的大學自我鑒定相對簡單,但簡中有精。我的學習、生活永遠是正在進行時。大二的學習生活又即將劃上句號了。我們又一次迎來了驗證學習成果的期末考試,我相信自己可以取得更優異的成績來證明自己的努力。
【大學生個人自己我鑒定二】
步入大二的學習生活,回首大一走過的路,不管是感情、生活、工作和學習方面都有了很大的收獲。為走好大二的路,我將我的大學生大一自我鑒定詳細的歸結如下:
花開無聲,歲月無痕,驀然回首,大學生涯的五分之一已經離我而去...這一年算是不平凡的一年吧,接觸了很多新事物,學到了很多新知識,經歷了很多新挑戰,明白了很多道理..感觸自然不少了...所以又是時候自我慢慢反思一下咯...
感情方面:突然有一種興幸能住在608,能認識到608的兄弟們,你們都很好,和你們在一起我很快樂,雖然我們之間時不時都會有點小矛盾,有點不爽,也存在點***,不過,兄弟,沒計啦~開心就好~~08心理3班,下學期給我的感覺一個字--散,不知怎的,給我的感覺好象分開了很多派別似的,班活動也少辦了很多,辦起來也不是那么的積極,這也是煩事。其實我一直都覺得朋友是很重要的,和朋友在一起聊天,打球,玩電腦,四處去玩是人生一大樂事,我害怕孤獨感,所以我總是很樂意的去交朋友,很珍惜每一個朋友,特別是好朋友,感謝你們,感謝每一位朋友,有你們在,我很溫暖很開心~至于愛情,比VB還要復雜,每一個女生都是一個版本,最糟糕就是沒有通用的方法,所以要學的真是無窮無盡咯~
這次我錯了,雖然比較離譜,但我也不想,這次的錯是為下次的對作準備,至少不會重復犯錯吧~~首先感謝她,抱歉~給不了你要的幸福,不是我的,我也不勉強。感謝她的錯愛,所做的一切我真的很感動,但我給不起的,我不敢接受,對不起,謝謝你對我的好。感謝她,及時的鼓勵與安慰,時時的支持與關懷。雖然她說事業退一步,海闊天空。愛情退一步,人去樓空。但我更相信愛情可遇不可求,不屬于你的,任你傻傻等待,苦苦追求也只是徒勞,最慘的是隨時可能錯過屬于你的幸福,相信屬于我的真愛很快就向我走來~~
工作方面:在體育部工作了一年了,做得很開心,部長們很友好,干事相處很很親切,整個部門很有人情味,有種溫暖的感覺,所以師弟師妹們,要進學生會,體育部是不錯的選擇!!得到了鍛煉之余意識到自己的不足--反思,這是個挺嚴重的問題,可是我前段時間才意識到,我這一年都缺少反思,做完每一項工作,順利完成就算了,很少去回憶當中的細節,整個過程中的不足,需要改進的地方,都沒去多想,所以我對一年來體育部舉辦過的活動的印象都模糊不清...不過也好,這至少也是另一種收獲,以后我會多注意的啦~~~還有,也做了一年的體育委員了,感覺很是清閑,大學的體育委員也真是份優差哦,觀察了一年,覺得最忙得不可開交的是班長,周文兄,我們的男班,辛苦了,你為我們08心理3勞心勞力,工作認真負責,真的很稱職。其實我是種喜歡忙的人,不停的處理接踵而來的工作那種感覺很充實,感覺到自己存在的價值,所以突然有種想做班長的念頭,雖然我沒什么經驗,但我相信我有這樣的能力,也會盡我的全力去為同學們服務,做好本分工作~~
學習方面:經過一年時間的探索,終于有了一套自己的學習方法,感覺還不錯,蠻有效率的,學得也挺輕松的,仿佛學習變了我的一種放松的項目!本來真的不怎么喜歡應用心理學這個專業,和朋友說起我讀這個專業,他們都喜歡問我一個問題:怎樣才能泡到妞?要注意什么?怎么觸摸他們的心理啊?暈~這我還沒學到呢!不過說真的學起來感覺不錯,可以說是來感覺了,老爸說了:干一行,愛一行。我就用心點,學精通點~~這個暑假也不閑著,復習人解,強攻VB...說真的,vb真的很博大精深,不過為了下一年不去白上那30塊一小時的網~沒辦法,不過學著也聽有趣的,再說家里拉了網線就是方便,教程垂手可得。上學期拿了個三等獎學金,有點意外也有點不甘,我還可以更好~~因為608的那個不文明規定,作為608舍員的你們就幸福咯~~為了608,為了***,我還會努力的~~沖擊獎學金~~
生活方面:我過得很開心,每天都能夠做自己喜歡做的事.
籃球,我的最愛,每天下午和朋友們活躍在球場上,任汗水揮灑,用歡樂充滿球場.為了進一步提升自己的力量,盡早能夠扣籃,通常打完球就去健身房,堅持完成每次規定的任務,雖然累,但很樂意,感覺到苦練出來的成果時很滿足...
看書,慢慢的發覺自己喜歡它了,看書能帶給我一種寧靜,一種滿足,還有一種充實的感覺...同時它能改變我頭腦中錯誤的認識.的確,圖書館是個不錯的地方...
打機,自少就是個游戲迷,電腦游戲自然深深的吸引住我,生化危機系列鬼泣系列都相當的不錯,魔獸爭霸是我們宿舍最熱的游戲啦,我們完過的地圖超過600M了,現在我比較喜歡玩守城圖幾個分工合作,挺能培養我們團隊精神的,雖然大多數都因不團結,爭裝備而失敗告終.通常晚上自習后回來就來一局,感覺特別爽的呢.
雖然生活也會遇到挫折失敗,我認為大不必為此而失落傷心太長時間,現在我們遇到的和社會上真正的挫折失敗頂都算是小挫小折,都是容易解決的,其實很多問題都是在于你自己是怎么看待的罷了..就如當初真的對龍洞廣醫這地方很反感,但慢慢的發覺生活在這里其實也挺不錯的.何況大二這里會更熱鬧師弟師妹來了,研究生也都來了,做師兄咯,生活又會發生什么變化呢,,,,真的很期待...
【大學生個人自己我鑒定三】
不知不覺中大專三年以后走到尾聲,我們馬上就要面臨畢業了,帶著教師的教誨,家長的期待,延續著學長們的腳步,從這里踏上社會的旅途。
驀然回首,感慨萬千,有得有失,做個階段總結,給自己一個很好的定位,亦是對未來的憧憬和希望?;厥字@的生活和社會實踐活動,有歡笑,有悲傷有成功當然也有失敗,始終以提高自身的綜合素質為目標,以自我的全面發展為努力方向,樹立了正確的人生觀,價值觀和世界觀,但更多的是在這期間我學到了許多書本上學不到的知識,修養和能力,也使我的修養、為人處事能力以及交際能力等都有了質的飛躍;讓我懂得了除學習以外的個人處事能力的重要性和交際能力的必要性。大專校園生活與社會生活是相互映射,所以大專階段的個人綜合素質與能力的培養、提高;才是我們作為當代大專生的主題。
除此之外,課余時間我經常利用網絡帶來的便利,關注最新科學技術動態;尤其是有關本專業的知。使自己始終緊跟世界最新發展潮流和時代的步伐。因此我學習熟練掌握網頁設計;一直以“一專多能,全面發展”來嚴格要求自己,勤奮拼搏、刻苦好學,踏實并系統地學習所開的課程知識,并取得了優異成績。