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《粉體材料與工程》課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討

文章出處:江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司 m.xodw.cn責(zé)任編輯:江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司 m.xodw.cn人氣:-發(fā)表時(shí)間:2017-12-25 15:48【

《粉體材料與工程》是我校材料科學(xué)專業(yè)本科生主干專業(yè)課程之一,集理論概括性與跨學(xué)科交叉性于一身,同時(shí)也與基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用科學(xué)緊密相連[1],綜合運(yùn)用現(xiàn)有教學(xué)技術(shù)和手段,結(jié)合前沿專題與實(shí)驗(yàn)教學(xué),對(duì)于提升學(xué)生對(duì)于知識(shí)的綜合運(yùn)用能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力具有重要的意義。本課程對(duì)學(xué)生未來(lái)的就業(yè)與科研工作,同樣具有認(rèn)知與過(guò)渡的重要作用。

1 粉體材料與工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)與前沿科學(xué)中的重要意義

粉體材料的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用,遍布與人們的生產(chǎn)生活,從古至今,從生產(chǎn)到科研,從工業(yè)到農(nóng)業(yè),無(wú)處不在。無(wú)論中華文明中的陶瓷與火藥,制墨與印染,還是現(xiàn)代工業(yè)的選礦與煤炭運(yùn)輸,石油業(yè)的催化與超硬材料的磨料磨具,粉體材料與技術(shù)都在默默的發(fā)揮著重大的作用。

隨著現(xiàn)代檢測(cè)與微觀技術(shù)的發(fā)展,特別是納米技術(shù)與納米材料產(chǎn)業(yè)的迅速崛起,人們對(duì)于粉體有了更為廣闊的分類(塊體,顆粒,超細(xì)/超微顆粒,納米顆粒,皮米/飛米顆粒)[2]。對(duì)于微觀粉體科學(xué)的研究,在太陽(yáng)能電池、無(wú)機(jī)抗菌材料、納米仿生材料、超導(dǎo)材料、復(fù)合功能材料等前沿科學(xué)的研究中越來(lái)越被人們所重視。

2 粉體材料與工程的課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)于材料科學(xué)專業(yè),《粉體材料與工程》的課堂教學(xué)主要針對(duì)以下幾個(gè)專題進(jìn)行講授:顆粒的幾何特征,粒徑測(cè)試方法,粉體顆粒的力學(xué)性質(zhì),粉碎與制備,分級(jí)與分離,儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)運(yùn),混合與造粒,危害與防治等[1-5]。增加備受關(guān)注的納米材料與技術(shù),應(yīng)用廣泛的粉體工業(yè)設(shè)備的專題介紹。同時(shí)輔以《粉體材料與工程實(shí)驗(yàn)》課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作(包括氣流粉碎實(shí)驗(yàn)、粒度測(cè)試與表征、顆粒表面改性等實(shí)驗(yàn)),使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)粉體材料與技術(shù)所涉及的物理、化學(xué)等各個(gè)學(xué)科知識(shí),并了解粉碎、造粒、粒度測(cè)試與表征等微型儀器設(shè)備的原理與使用;綜合本專業(yè)實(shí)習(xí)基地(協(xié)進(jìn)陶瓷)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)習(xí)認(rèn)知與實(shí)際操作,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和理解,激發(fā)科研興趣,為就業(yè)與科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

3 粉體材料與納米材料

納米材料與納米技術(shù)是新型科學(xué)與技術(shù)的代表之一,因?yàn)槠鋵?duì)神秘微觀世界的深入分析以及對(duì)現(xiàn)代生產(chǎn)生活的巨大影響而越來(lái)越多的被廣大同學(xué)所喜愛(ài),在絕大多數(shù)的材料科學(xué)與工程院校均獨(dú)立開(kāi)設(shè)了課程。納米粉體屬于微觀粉體的一種,是粒徑尺寸介于1-100納米的粉體顆粒;納米粉體具有粉體的一般特性,納米技術(shù)適用于多數(shù)的粉體工程;且納米粉體和技術(shù)具有自己獨(dú)特的尺度特性,如燕山大學(xué)、吉林大學(xué)與美國(guó)芝加哥大學(xué)合作制備的納米孿晶結(jié)構(gòu)金剛石,其硬度相當(dāng)于天然金剛石的兩倍[6]。這些研究成果的引入與介紹,為課堂教學(xué)增添了較大的學(xué)習(xí)樂(lè)趣?!斗垠w材料與工程》課程中,納米材料與技術(shù)是其中重要的一部分,因此把握好粉體材料/技術(shù)與納米材料/技術(shù)對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與科研興趣具有重要的作用,也可以為《納米材料》等課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

4 粉體材料及粉體技術(shù)與科學(xué)研究

考研、讀博,從事科研工作,是學(xué)生們畢業(yè)后的選擇之一,也是現(xiàn)在科技發(fā)展、社會(huì)需求對(duì)教育教學(xué)提出的一個(gè)潛在要求。粉體材料與技術(shù),涵蓋了粉體制備技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、表面改性技術(shù)、納米材料與技術(shù)、顯微儀器操作與設(shè)計(jì)、分子藥物制備、納米能源器件等各種先進(jìn)的技術(shù)與理念[7]。因此,針對(duì)于粉體材料的教學(xué),在基本教學(xué)內(nèi)容中,添加一定的前沿科學(xué)知識(shí),有助于學(xué)生科研興趣的培養(yǎng),對(duì)于今后研究生科研課題的基礎(chǔ)教育與銜接,有著重大的影響。粉體產(chǎn)業(yè)相關(guān)的儀器設(shè)備,如今在實(shí)驗(yàn)室中更加微型化、普遍化,如激光粒度儀、掃描電子顯微鏡等,這些設(shè)備的原理掌握與熟練操作,對(duì)于今后的科研工作、設(shè)備的改造與研發(fā),有一定的推動(dòng)作用。

粉體材料及技術(shù),與實(shí)際生產(chǎn)生活息息相關(guān),因此開(kāi)設(shè)《粉體材料與工程》相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程必不可少。為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)粉體技術(shù)的熟悉和掌握,我院?jiǎn)为?dú)開(kāi)設(shè)了《粉體材料與工程實(shí)驗(yàn)》課程,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以制備、表征和改性為主;依據(jù)本地的粉體行業(yè)熱點(diǎn)(本專業(yè)對(duì)應(yīng)的實(shí)習(xí)基地協(xié)進(jìn)陶瓷是建筑用外墻磚領(lǐng)軍企業(yè)之一)和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有科研課題、相關(guān)設(shè)備,制定了高嶺土粉碎及顆粒表征實(shí)驗(yàn)、粉體顆粒表面改性劑測(cè)試等實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用到小型氣流粉碎機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)篩、激光粒度儀、掃描電子顯微鏡等粉體技術(shù)常用的制備(破碎)、篩分、表征設(shè)備,與《納米材料》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》和《現(xiàn)代材料分析測(cè)試技術(shù)》等課程緊密相連?!斗垠w材料與工程實(shí)驗(yàn)》課程,聘請(qǐng)材料學(xué)專業(yè)研究生作為助理,針對(duì)于粉體技術(shù)與理論知識(shí)在科研中的應(yīng)用和重要性,在學(xué)生間相互交流得到強(qiáng)化。

5 粉體材料及技術(shù)與生活   課堂教學(xué)中,學(xué)生對(duì)于粉體材料對(duì)現(xiàn)代生活的影響有著很多疑問(wèn),為此我們選用了現(xiàn)有的教材、教輔材料[1-5],針對(duì)粉體與粉塵、粉體的危害與防治等課題進(jìn)行單獨(dú)的教學(xué),結(jié)合河北秦皇島驪驊淀粉公司粉塵爆炸事件[8] 、甲流爆發(fā)與粉塵爆炸機(jī)理探析[9]講述預(yù)防粉塵爆炸及爆炸條件,針對(duì)超硬材料[6]與磨料磨具的應(yīng)用講述微觀斷裂機(jī)制和粉體的物化性能,結(jié)合霧霾及PM2.5值講述粉塵的危害防治等。息息相關(guān)的生活知識(shí),加深了學(xué)生對(duì)于粉體技術(shù)和知識(shí)的認(rèn)識(shí),綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),提升分析及綜合處理能力,是職業(yè)技能鍛煉的基礎(chǔ)之一。

總之,《粉體材料與工程》的教學(xué),針對(duì)于材料科學(xué)與工程專業(yè)本科生,利用多媒體教學(xué)手段,鞏固理論知識(shí)為基礎(chǔ),輔以前沿?zé)狳c(diǎn)課題分析,在實(shí)驗(yàn)中鍛煉綜合運(yùn)用能力,在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中實(shí)踐相關(guān)知識(shí),對(duì)于全面理解和掌握粉體技術(shù)和基本知識(shí)是必不可少的。當(dāng)今的大學(xué)生,有更多的熱情和興趣去創(chuàng)新和實(shí)踐,對(duì)于課堂教學(xué)而言,是不斷完善和提升《粉體材料與工程》教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)的良好契機(jī)。

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