化学工程与工艺导论范例(3篇)
化学工程与工艺导论范文篇1
关键词:互联网;理论教学—实践教学;分组协作;教学改革
随着时代的发展，充分运用信息化教育的手段，特别是“互联网+”时代的背景下，如何培养高素质的技能人才是一个亟待解决的问题。将计算机、多媒体和网络通信等信息技术手段运用到教育教学中，使得学生“处处能学、时时可学”，促进学生的全面发展。与传统课堂模式不同，借助信息化辅助手段进行智慧教学，有助于促进学生的自主学习;同时利用智慧教育、人机互动学习、大数据统计等将传统的课堂灌输式教学模式进阶为多元化、智慧化的生态教学［1］。“材料工艺学”是材料科学和设计学领域的一门重要基础课，其授课内容包括石材、陶瓷、木材、玻璃、金属、塑料、无机胶黏材料等建筑装饰材料的特性、工艺技术及应用特点。该课程的教学需要平衡“专业知识的传授”和“锻炼学生的实践创新技能”两者，以保证学生全面掌握课程知识与技能。传统的教学方式会导致老师授课乏味，学生课堂兴趣低、课后作业完成度低以及动手能力差的问题。因此，针对此问题，笔者结合近年“材料工艺学”课程的教学实践，探索多种智慧教学模式的结合，实现教学媒介的多元化，教学内容与方式的改革化，线上线下有机结合化，旨在使学生能够实际掌握现代建筑装饰材料在产品中的应用，帮助学生在今后实际工程案例中合理、高效地设计和使用现代装饰材料。
一、“材料工艺学”课程的教学目标
以南京林业大学“材料工艺学”为例，该课程主要面向环境和室内艺术设计、视觉传达和城市景观设计等专业的学生，每年授课人数约500人。该课程的教学目标是让学生了解与本专业方向相关的应用材料和性能、加工和成型方法、如何正确选用材料等各方面的基础知识，进而培养学生具备在产品设计中选择材料的能力，根据其材料特性设计产品的造型和结构，并以低成本、合适的工艺方式实现其设计理念。具体到产品的设计上，需要基于材料自身特点，根据使用者的要求来优化设计方案，以保证产品在满足客户要求的同时，也要与周围环境保持协调。“材料工艺学”课程作为设计专业的必修课程，学生是否切实的掌握材料和工艺相关知识，将决定学生在课程设计实习以及工作中设计成品的好坏。这是因为“材料工艺学”课程与实际应用紧密相关，学生需要对材料的外观、性能和工艺特点等有精准的了解，从而结合客户需求来制定设计方案。
二、“材料工艺学”课程教学的现状与存在问题
长期以来，该门课程在我校一直采用传统的教学模式，教学效果不够理想，使学生的基本功不够扎实，最终导致学生毕业后不能很好地因“材”设计。我校“材料工艺学”课程教学主要存在以下几个问题:(1)教学时间分配不合理，教学内容缺乏持续性。“材料工艺学”课程内容庞杂，范围比较广泛，加上课时数少，致使课堂上教师不能将所有内容进行翔实的讲解。此外，作为专业基础课，传统的教学方法使得后续专业课程的学习与该课程之间缺乏很好的连续性。在本课程授课时，学生当下可以很清楚明了地获知“材料工艺学”课程重点和难点，但本课程结束后相关材料的应用场所和特点就忘记了，从而导致在后续课程设计实习，乃至走上工作岗位出现了无法正确选择设计材料的问题，缺乏对知识的系统掌握以及知识应用的持续性。(2)教学内容和方法手段单一、落后。随着新材料的快速发展，“材料工艺学”教材和知识体系逐渐趋于多样化，传统的授课方式不足以满足学生对知识的需求，同时授课内容具有明显的滞后性。在教学方法上，通常采用传统的灌输式教学:以任课老师为教学主体，课堂上的讲学讨论拖沓，忽视学生个性化的学习需求，不能充分活跃课堂氛围，缺乏培养学生自主学习的能力，进而限制了学生对知识主体和主观认识能力的自主探索，抑制了学生对问题研究和实践创新的主动能力。在授课内容上，主讲石材、陶瓷、木材、玻璃等传统材料，缺乏新型材料的引入，不能紧跟材料发展前沿，从而使得学生对“材料工艺学”知识掌握不全面。(3)缺乏实践教学和课外训练机会。“材料工艺学”课程的授课对象主要是应用型的设计专业的学生，然而学校提供实践教学的场地有限，学生对相关产品或建筑材料没有实际接触经历，对课程内容没有代入感，无法真正做到理论联系实际。(4)考核方法单一。多采用试卷的传统考核方式，不能对学生知识的掌握程度进行全面评估，同时也无法及时了解学生的学习状况和所遇到的问题，更不能及时进行合理的教学反思。针对上述“材料工艺学”课程存在的问题，笔者从多种智慧教学模式相结合的方向进行了以下改革的探索与实践。
三、“材料工艺学”智慧教学新模式设计
根据“材料工艺学”特点，从教学内容、教学方式和教学方法三方面开展课程改革。教学内容方面，根据各专业的培养方案来设置课堂讲授的重点和难点，同时多分析实际建筑和设计成品案例。教学方式方面，充分利用互联网，借助现代化设备、信息化手段和线上共享平台，通过互联网联合课堂教学的方式来调动学生积极性、学习乐趣和学习动力。教学方法上，摒弃传统灌输式教学，采取理论教学—实践教学相结合、分组协作学习和线上线下互动学习3种授课方式展开教学。
(一)“理论教学—实践教学相结合”授课
实践教学是与理论教学相辅相成，其是在教师指导下，学生主要通过实际操作来获取专业知识和应用技能，进而提高综合素质［2］。实践性是其主要特点。理论教学与实践教学虽然在性质上有较大差异，但并不属于两种相对的教学系统。首先，理论教学和实践教学本身就有着密切的内部联系，实践教学以理论知识为基础和指导，同时也可以加深理论知识和理论价值的深刻认识，并为理论的创新提供经验［3］。其次，两者均属于学校教学系统的有机构成部分，两个方面任一的缺失都将导致学校整体教育系统的不健全，致使教学质量下降。因此，在授课过程中，理论和实践教学起到相互强化和补充的作用，任一方的衰弱均会导致另一方教学效果的下降。所以，将理论和实践教学相互融合成为了地方大学应用性人才培养的主要方式。在“材料工艺学”的授课过程中，将理论教学与实践教学相互交叉融合，通过在课堂上分析石材、陶瓷、木材、玻璃、金属、塑料、无机胶黏材料、新型材料等建筑装饰材料的应用案例，把课堂理论和实践应用相关联;将材料带上课堂，让学生近距离接触到材料本身，实现理论与实践的交叉;每2周组织学生观察身边产品或建筑的使用材料，并进行课堂分享汇报，提高学生对材料的自我分析和认知能力;通过穿插2—3次课外实践课程，以装饰城、家具卖场和新地标建筑等为例，要求学生在实践环节亲自体会教学环节所涉及的所有装饰材料。此外，依托学校“产—学—研”平台开展校企合作，一方面组织学生参观企业，了解行业发展动向;另一方面给予学生在企业实习机会，锻炼学生实践能力;进而促进学生深入理解“材料工艺学”理论知识、行业需求和发展，以及提高学生社会适应能力。
(二)“分组协作学习”授课
分组协作学习的本质是使学生通过在小组中相互交流学习，且在交谈过程中找到解决难题的方法，提高学生的动脑能力和增强实际操作技能。在授课过程中，分组协作是一种学习方式，同时也是一种管理学生的手段。该方法在一定程度上增强了学生团队合作能力，从而形成较强的凝聚力，进而使学习优势得到更好发挥［4］。针对“材料工艺学”课程，在分组方面，根据学生基础和水平的差异，适当搭配，学生之间互相查漏补缺，营造和谐的学习氛围;在任务分配方面，让每位组员都能够参与到材料和工艺的专题讨论中，并且在完成任务过程中学到知识;在具体实施过程中，课堂教学结束，向学生公布本学期的“材料与工艺”相关专题，要求学生以典型建筑为例，研究性学习一种或多种建筑装饰材料的应用及特色;此外，鼓励学生组队参与大学生创业、创新项目，由教师指导、学生执行实施，在项目进行过程中，学生通过调研、指定计划、分配任务、设计方案等一系列步骤发现问题并解决问题，从而锻炼学生团队精神和创新实践能力;在效果评估方面，根据学生的汇报内容、课堂汇报表现、团队协作能力等方面来进行打分。
(三)“线上线下互动学习”授课
在网络信息化的大环境下，“材料工艺学”课程应借助信息技术和网络平台来展现教学内容，如利用网络上的设计实例视频来展示课程理论知识，同时课上就实例视频进行分组讨论，进而构建以教师授课为主体、教师和学生共同参与的教学体系［5］。针对“材料工艺学”教学时间分配不合理、教学内容缺乏持续性的问题，利用线上教学可以让学生的学习时间和学习地点更加灵活，同时课程结束后学生还能够继续回顾，从而达到时间的合理利用和课程的持续性目的。随着虚拟现实VR技术的应用和发展，把VR技术运用到“材料工艺学”课程教学上是一种新兴的教学手段［6］。VR技术可以让学生身临其境地感受材料的加工过程、材料的应用情景、产品的外观构造等。同时，VR技术有助于“材料工艺学”课程的线下教学讲授，其在解决教学方法手段单一、落后问题的同时，也促使学生对课程产生兴趣。“材料工艺学”课程要求学生掌握材料特性、工艺技术及应用特点，单一的线下授课方式很难让学生对材料有直接的感观接触，从而使得学生在设计实践或工作中出现不能因“材”设计的问题。借助VR技术能够将平时接触较少或者无法近距离参观的建筑、工艺品、景观等，以3D形式展现出来，进而让学生对这些建筑、工艺品、景观等有全面了解，并能够掌握其中产品设计的细节。线上线下互动教学过程可分为课前探索、课中指导、课后拓展3个部分。课堂授课前，了解班级学生的个性化特点、知识的储备情况，查找相关材料和工艺的制作视频、流程图、幻灯片、景观或建筑的VR视图等，通过钉钉软件分享课前导学作业和学习资源。学生在课前(线上)观看相关教学视频和图片等资源，从而提升学习乐趣，促使他们自主学习课程基础知识。此外，在平台上课程测试习题，并设立答疑/讨论专区，学生可以在此专区内讨论学习中的难点和重点以及课程建议，同时指导教师也可以及时在专区内帮助学生解惑，并通过了解学生的学习动态，提醒未完成课前任务的学生。此外，通过收集学生的线上反馈，来制定课堂教学策略，聚焦教学的重难点。课中，点评学生在线遗留的问题，采用集中性讲授的方式，加强基础知识的巩固;通过材料工艺应用案例项目教学，引导学生“分组协作学习”，再结合实践学习所获的知识，将所学所想分享至线上讨论学习，有助于同学们随时相互查阅，并为后续课程学习奠定良好的基础。课后，通过线上平台布置思考作业，进一步了解学生知识掌握的程度，并根据作业完成度对学生进行评分。总之，教师根据线上反馈制定线下教学方案，通过线下教学成果整合线上资源内容，使得线上线下优势互补，充分利用互联网技术来提升教学质量。
四、“材料工艺学”智慧教学新模式的实施效果
“材料工艺学”课程教学结束后，笔者以调查问卷的形式对课程的实施效果进行了调查。结果表明，借助教育信息化的背景，通过“理论教学—实践教学相结合”“分组协作学习”和“线上线下互动学习”三种授课方式的结合，加深了学生对于材料和工艺基础知识的理解，提高了学生学习效率，培养了学生团队协作的能力，调动了学生学习的兴趣。86．5%的学生表示该课程改革有助于加深对材料的理论理解，82．5%的学生认为提高了学习效率，81．5%的学生认为提高了团队协作能力，81%的学生认为提高了学习兴趣，具体实施效果见下表。此外，以2017级室内艺术设计专业学生为例，本课程考试的平均分较16级同专业的提升了近6%。
(一)提高了学生理论认识
理论教学和实践教学相结合的授课方式，使“材料工艺学”课程更具象，帮助学生充分认识材料实际应用的同时，也加深了学生对课堂理论知识的理解。此外，通过实际案例的讲授和课外现场实地教学，使得学习内容更有代入感，理论知识得到了巩固，学生作业完成率和正确率也均有了大幅提高。
(二)提高了学生学习效率
同时，线上线下融合的教学模式使得“材料工艺学”课程的授课变得更加灵活，解决了教学时间分配不合理的问题;而且，教师能够实时在线了解学生学习动态，通过跟踪线上的答疑/讨论区及时帮助学生解决问题，使得学生学习效率得到提高。
(三)增强了学生团队协作能力
课堂分组协作讨论既增加了学生的学习热情，活跃了课堂氛围，又让每个学生都参与到课程讨论中，提高了学生的自主学习能力和团队协作精神。
(四)激发了学生学习的兴趣
“线上线下互动学习”模式解决了教学内容枯燥、学生学习兴趣低等问题，扩展了学生学习专业知识的时间和空间，调动了学生自主学习的积极性，保证了课程学习的持续性。总之，三种授课方式的结合，最大限度地避免了学生出现思维疲劳，激发了学生学习的兴趣和潜能，有助于创新实践型人才的培养。
参考文献:
［1］李轶，谷士艳，李金洋，刘越洋，薛志．线上线下混合教学模式的探讨———以《风能工程》课程为例［J］．课程教育研究，2019，3:28．
［2］于恒，张幼琴，王惠丽．浅谈理论教学与实践教学的关系［J］．实验室科学，2006(4):125-126．
［3］肖伟才．理论教学与实践教学一体化教学模式的探索与实践［J］．实验室研究与探索，2011，30(4):81-84．
［4］叶天赋．分组协作在课堂教学中的应用［J］．神州，2017(8):987-988．
［5］曹侃．线上线下混合式教学模式的探索与实践———以《无机及分析化学》课程为例［J］．攀枝花学院学报，2017，34(2):106-109．
化学工程与工艺导论范文
关键词：发酵食品工艺学；考核模式；改革；实践
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）38-0103-03
课程考核是教学活动的一个必要环节，它既是考查学生掌握课程综合知识能力的重要手段，也是检验课程教学质量和效果的具体体现[1]。较多学生学习《发酵食品工艺学》课程的兴趣不浓，积极性也不高，学习态度为“凑学分”，关键因素是注重最后课程考试成绩，日常教学综合评估被忽视，导致缺乏创新性和相关理论知识应用能力较弱[2]。《发酵食品工艺学》是生物与食品工程学院面向具有微生物学和发酵工程基础知识的生物工程专业和食品科学与工程专业本科生开设的跨学科综合性课程，其目的是为地方在发酵与食品领域培养高素质创新型行业人才。国内外近年来开发并建立起大量新型发酵食品技术和理念，加速发酵食品行业的发展。较之国外，国内的《发酵食品工艺学》课程改革滞后，如何将该课程教学适应时代的发展（即，紧随食品行业发展动态和方向），培养具有创造性和专业竞争力的人才，是一个值得探讨和急需解决的问题[2]。至今，国内已有一些高校尝试了《发酵食品工艺学》课程改革，如以“行业需求为指引”的教学改革，教学质量提高较明显并取得不错的教学效果[2-8]。然而，开展《发酵食品工艺学》考核方式的研究与改革较少，所普遍采用的考核方式仍比较单一，对该课程的教学质量和效果影响较大，从而不利于创新性应用型人才的培养[2-4]。因此，除了建立适合自身教学理念和特色的《发酵食品工艺学》课堂教学体系，还必须设置科学合理的课程考核模式。只有二者相得益彰，才能真正提高《发酵食品工艺学》课程的教学质量和效果，实现创新性应用型人才的培养目标。作者结合教育部人才培养目标、国内外教学研究、我校的定位及本人教学经验，就现阶段《发酵食品工艺学》课程的考核方式和评价体系提出个人观点，为同仁提供一些参考。
一、实施《发酵食品工艺学》课程考核方式改革的紧迫性
当前，我国人才评价标准逐步完善，尤其是教育部最近提出的培养具有创新性应用型人才要求后，国内高校就《发酵食品工艺学》课程的考核模式改革在陆续推进。然而，受困于教学内容、师生比和师资力量等因素，《发酵食品工艺学》课程的考核方式存在三点不足：首先，考核方式单一化。《发酵食品工艺学》课程考核依旧以期末闭卷式考试为主。此种方式操作较简便，某种程度能够体现考试的客观性与严肃性。但是，其仅考核学生记忆和理解相关概念及理论为主，忽视学生运用知识的能力。采用该考核方式，学生被迫花费大量时间于背诵和记忆，导致学习积极性受挫严重，课堂教学效果不佳[9]。考试之反馈功能受限于单一阅卷模式，系统完善的考试质量评价体系难以形成。如今，《发酵食品工艺学》强调理论考核方式常与实践需求脱节，导致理论知识学习难以举一反三和触类旁通[10]。由于单一考核方式相悖于创新性和应用型人才培养目标，所以完善多样化考试结构迫在眉睫。其次，重终结性考试而忽视过程性考核。在以往《发酵食品工艺学》课程考核中，虽然结合了一些过程性考核与终结性考试，但是平时成绩所占比例较低（约占总成绩30%），且平时成绩考核手段较少，也仅以上课考勤和作业为主[11]。学生只要来到教室，听课与否的结果相差甚微，甚至平时作业抄袭也可获得此项成绩。设置这种课程考核比例导致学生不重视平时考核，导致学生的主要精力用于最后终结性考试，不能使其学习形成连贯性，学习效果降低。学生缺乏思考，考完后“交还给老师”的现象普遍。导致知识面窄、工程思维及创新能力及应用能力缺乏，考核效果较差。最后，考核方式还缺乏细化标准且流于形式。虽然少数学校《发酵食品工艺学》课程考核方式采用课程论文或小组讨论等，但缺失细化的评价标准，因为教师工作量增加较多并感到其操作不易，实施这种考核方式的积极性受影响[12]。
二、开展《发酵食品工艺学》课程考核方式改革的工作实践
就课程考核方式而言，美国{校的课程考试常根据不同课程和专业特点采用闭卷、开卷、口试、答辩、论文及实际操作能力测试等多种方式[9]。《发酵食品工艺学》课程性质需在多样化考核形式中注重培养学生的应用能力。根据《发酵食品工艺学》课程的特点和本校学生的实际情况，与传统期末一次考试相区别，采用多次考试相结合的形式，并辅以占一定比例的出勤成绩。在实施《发酵食品工艺学》课程考试改革的三年以来，将课程总成绩由5部分组成：出勤与课堂表现（10分）、平时章节作业与英文文献翻译（20分）、期中考试（20）、课程论文（20分）及期末考试（30分）组成。虽然已经在教学方式上进行了一定的改革，学生的学习兴趣有所提{，但仅依靠学生自觉，仍无法保证完全出勤。此外，如果学生不到课堂上课，所谓的教学改革效果必然大打折扣[13]。
化学工程与工艺导论范文
关键词：集成电路工艺；立体化教学；探索与实践
微电子技术是高科技和信息产业的核心技术，是伴随着集成电路（IC）发展起来的高新技术，对国民经济和国家安全有着举足轻重的战略作用。集成电路工艺作为电子科学与技术相关专业的专业课程，其任务是使学生掌握集成电路的主要工艺技术及相关原理，培养其自主解决工艺问题的能力。课程具有实践性强、理论与实践密切结合的特点，目前的教学存在强调理论、忽视实践的问题，学生害怕硬件，缺乏动手能力，不能扎实系统地掌握课程知识。本文对集成电路工艺的教学方法和教学内容进行了探讨，搭建了“理论―模拟―实践”的立体化教学平台，为大学教学改革提供参考。
一、目前课程存在的问题
1.教学模式的限制
在课程教学中，教学模式主要以理论授课为主，但是高等院校对微电子及集成电路专业的人才培养方式越来越强调对学生实践能力的培养，传统板书和多媒体PPT演示的教学方法已经无法满足与实验教学有机的结合。
2.教学资源的缺乏
要培养学生具备较好的动手能力及基本的科研素质，在集成电路工艺实验教学中，必须使用各种工艺设备，如扩散炉、退火炉、光刻机、刻蚀机等，这些设备仪器价格昂贵，购置和维护这些设备的费用远远超出了学校的承受能力，导致其中部分实验无法开设，降低了教学效果。
3.课程设置僵化
目前集成电路工艺的课程设置一般是采用理论教学和实验教学结合、理论教学和计算机模拟结合的形式，或者单独进行相关的课程设计，整个知识面不够系统，并且考核形式比较单一，不利于学生集成电路工艺设计和分析能力的提高。
二、立体化教学在课程中的实践
1.理论教学设计
集成电路工艺的基础知识所涉及的面较广，理论性较强，要求学生能够扎实掌握半导体原理和器件的相关知识，能够从前期的课程基础上解释工艺中出现的问题，如外延层构造及缺陷与器件性能间的联系、扩散参数与掺杂离子分布的联系等。所以，在教学内容的选择上突出交叉课程的相关性，将半导体原理和器件的内容融入工艺的教学内容中，有利于电子科学与技术专业学生对课程体系的整体掌握。
2.模拟仿真设计
TCAD（TechnologyCAD）即工艺计算机辅助设计已经在集成电路工艺中有着举足轻重的作用，广泛运用于工艺优化、控制以及设计优化中，不但可以通过模拟芯片制备的整个工艺流程节省实验成本，在实验前后以及进行过程中，可以随时观察各项数据，对实验过程和结果进行直观分析，从而使学生得到及时全面的认知，改善教学效果。对理论教学中的案例进行验证性和探究性模拟实验设计，可以进一步加强学生对知识的掌握程度。基于南通大学的SILVACO―TCAD的教学软件，同样以热扩散工艺为例，如下图所示，扩散深度随着扩散时间的增加而增加，可见在模拟实验中可以便捷地修改各项参数，灵活设计教学内容。
3.实验教学设计
实验作为教学的重要组成部分必须与理论教学相辅相成，必须能有效地促进学生对理论的理解，又要能在实验中应用相关理论，为学生获得新的理论知识打下良好的基础。目前集成电路工艺课程存在实验仪器贵重、精密、量少与实验人数多、实验时间短的供需矛盾，因此对于现有的设备一定要对实验参数进行正交设计，从全面实验中挑选出部分有代表性的点进行实验，注重高效率、快速、经济。
综上所述，在集成电路工艺课程中，建立理论授课―TCAD工艺模拟―工艺实验密切结合的立体化实验平台，不但能丰富课程的教学内容，而且能激发学生的学习兴趣，也能使学生更为扎实地掌握集成电路制备的整个流程和设计方式，增强动手能力，提升教学效果。
参考文献：