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摘要：《材料工程基础》课程是材料工程专业由基础课向专业课转变的一门重要的专业基础课。作者结合该课程教学及实践的体会，从课程现状、教学内容及特点、理论与实践教学的方法和手段等方面进行了初步的探讨，并提出了提高教学质量的几点建议。
关键词：材料工程基础；理论教学；实践教学；探讨
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）52-0171-02
我校无机非金属材料工程专业自1996年建设以来，为建材及相关行业输送了大量高素质工程技术人才，特别在传统建材如玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等行业深受欢迎，取得了良好的社会效应。我校为适应社会人才发展的需要，近年来采取了专业学位硕士、卓越工程师计划、高等教育振兴计划、专业综合改革试点等众多举措来培养工程技术人才。与此相适应，材料类工程技术人才在具有扎实的基础理论知识和较强的思维能力的同时还应具有突出的工程开发、研究及应用实践能力。《材料工程基础》是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中的主干专业基础课程，也是我校无机非金属材料工程专业的核心课程。本文结合《材料工程基础》课程在教学及科研中的实践体会，从课程现状、课程教学内容及特点、课程理论与实践教学的方法和手段等方面进行了初步的探讨，并对课程的建设提出了几点建议，以期进一步提高课程的教学质量。
一、《材料工程基础》课程现状
由于材料的综合性、多样性和跨学科性，使得材料工程基础的内容具有多样性，很难对其进行界定。目前全国各高校的材料工程专业均开设了《材料工程基础》或类似课程。然而同样是《材料工程基础》课程，全国各高校根据自身的办学特点及培养目标在教材选用授课内容等方面却迥然不同。对教材而言，《材料工程基础》课程或相似名称课程的教材较多而且不同教材的侧重点有所不同；对授课内容而言，不同高校具有不同的特点。四川大学偏向于讲授金属材料的物理冶金，阐明金属和合金材料的化学组成、微观结构、加工过程及性能之间的基本规律；浙江大学虽没有开设《材料工程基础》，但开设了《材料工艺基础》，讲授了各种材料的性能及制备方法。
近年来，随着各种新材料的快速发展，在基本理论、工程研究方法、工程测试技术等方面均取得了显著的成绩，而《材料工程基础》课程的教材内容更新较慢，跟不上企业技术的发展，呈现相对滞后的现象。当今工业生产的过程大部分通过商业软件进行设计，并进行先进的自动化控制，因此《材料工程基础》课程还应介绍工业最新的技术和先进设备，同时应包括计算机辅助设计的基本原理、应用软件和基本方法。
二、课程教学内容及特点
针对我校无机非金属材料工程专业的专业特点和培养计划，《材料工程基础》课程选用武汉理工大学孙晋涛教授编写的《硅酸盐工业热工基础》作为教材。本书有六章内容，包括气体力学在窑炉中的应用、传热原理、传质原理、燃料及其燃烧、固体燃料气化过程及设备、干燥过程与设备。由于该书是按76～94学时编写的，而分配给《材料工程基础》课程的学时数只有40学时，因此根据无机非金属材料生产过程中所涉及的工程理论基础和工程实践，在讲授该课程时对教材中的内容进行了适当的删减，使教学内容详略得当。此外还选择了武汉理工大学徐德龙和谢俊林教授编写的《材料工程基础》、陈卓如编写的《工程流体力学（第2版）》、杨世铭和陶文铨编写的《传热学（第4版）》以及孙学信和陈建原编写的《煤粉燃烧物理化学基础》作为主要参考书。《材料工程基础》课程的教学内容和学时安排简要介绍如下。
1.气体力学在窑炉中的应用（12学时）：本章主要介绍气体流动的质量方程、能量方程、动量方程、两流体伯努利方程、分散垂直气流法则、烟囱的工作原理及烟囱的热工计算等，让学生们掌握气体在硅酸盐工业生产中的流动规律。
2.传热原理（16学时）：本章主要介绍了三种基本传热方式（即导热、对流和热辐射）的基本概念、基本定律和相关的传热计算等，学习本章的主要目的是让学生们掌握传热的客观规律，能够通过本章的学习提出强化有益传热、削弱有害传热的途径和措施，以达到高产优质低消耗的目的。
3.燃料及其燃烧（6学时）：本章主要介绍了燃料的种类和组成、燃料的热工性质及选用原则、燃烧计算、燃烧过程及燃烧设备等，让学生了解各类燃料的热工性质、燃烧过程及燃烧设备的特点，掌握燃烧计算的方法，以便合理地选用燃烧设备及组织燃烧过程。
4.干燥过程与设备（6学时）：干燥的方法、湿空气的性质、湿空气的I～X图及其应用、干燥过程的物料平衡及热平衡、干燥的物理过程、干燥设备等，让学生了解物料或制品干燥的基本规律，为其后续的加工提供保障。
从教学内容可以看出，本课程的理论性较强，基本概念、基本定律较多，计算量大，特别是流体力学、传热原理等章节，基本概念抽象，数学推导过程复杂，对高等数学基础要求较高，而且各章节内的连贯性较大，一旦学生对前面讲述的知识没能很好地掌握，对后面理解新知识就很困难，容易失去对本课程的学习兴趣。因此，针对本课程的特点以及学生学习的情况，在教学过程中应理论与实践教学相结合，选择合适的教学方法和手段调动学生学习的积极性，由教师的“教”转变为学生主动的“学”。
三、理论教学方法与手段
在课程教学中，针对不同的教学内容选用不同的教学方法和手段，使理论基础与工程实践相结合，抽象的概念具体化，提高学生学习的积极性，同时任课教师应及时为同学答疑解惑，进一步提升教学效果。
1.板书教学与多媒体教学相结合。如前所述，《材料工程基础》课程涉及了众多的数学概念和数学公式推导，如果完全采用多媒体教学，学生很难在有限时间内掌握教学内容。因此采用传统的板书教学模式控制讲解速度，留给学生一定的思考时间，使学生的思路跟上讲课的节奏，其教学效果明显优于单纯的多媒体教学。板书教学和多媒体教学若能有效地结合，能够丰富教学内容，增强教学的生动性，加深学生对基本概念、基本定律、工程实践等内容的理解与认识。 2.提问式教学。《材料工程基础》课程虽然是专业基础课，但其与工程实践联系的非常紧密，更倾向于解决工程实际问题。在教学过程中，针对基本概念、基本理论，结合实际，提出一些简单具体的工程实际问题，让学生带着问题听讲，更能引起同学们的注意。
3.课后作业及答疑。《材料工程基础》课程涉及大量抽象概念、数学方程烦琐、计算多，使得同学们有时遇到一些实际的计算问题就束手无策，不知从何做起。因此，仅靠理解基本概念、基本定律还不够，需要做一些相关的习题，进一步加深对基本概念、基本定律的理解。当某些章节讲完后，会给同学们布置一些相关的习题，并进行批改，找出他们容易忽略或共性的问题，在上课时为同学们统一讲解，提出要注意的问题。此外可以通过建立QQ群，同学们在群里交流讨论、分享教育学资源；与此同时，还可采用电话、邮件、微信等多种方式为学生及时解惑，使学生尽快消化所学内容。
四、实践教学方法与手段
1.实验教学。实验教学对本课程的学习无论是对学生基本概念、基本理论的掌握还是对工程实践的培养都是至关重要的。在本课程的实验教学中，安排了金属和非金属材料导热系数和膨胀系数的测定、煤的工业分析、煤的发热量测定、陶瓷粉末的制备、压制、烧结及其性能等实验项目。通过实验教学，使学生进一步加深对相关理论内容的理解，提高学生的动手能力和自主思考能力。
2.企业参观实习。仅仅通过课堂的教学很难和现场的实际生产工艺联系在一起，因此非常有必要组织学生去企业参观实习，将企业的实际生产环节与课程教学环节相联系，使教学达到理论与实践相结合的目的。通过参观实习，让同学们对工厂的生产过程有感性的认识，并能将实际的生产过程与相关的基础理论相联系，进一步巩固和理解课本理论知识，增加学生学习的主动性。要求学生撰写实习报告，将参观实习的心得和发现的问题及时反馈给老师，使教师不断地更新教学内容，改革教学方法，形成良性循环。
3.参与科研。我校为培养大学生的创新精神和实践能力，引导和鼓励大学生积极自主开展科研活动，提供了很多平台，如大学生科研立项、大学生创新创业训练计划、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛等，借此机会引导学生积极参与科研工作，指导学生申报科研项目。
五、对课程建设的几点建议
1.《材料工程基础》课程是我校针对无机非金属材料工程专业在第四学期开设的一门专业基础课，该课程具有理论性较强、基本概念抽象、基本定律较多、数学推导过程复杂、内容庞杂等特点。
2.实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要环节。目前我校非金属专业实验室相关实验设备较少，场地小，不能同时开展多人实验，而且由于实验设备的缺乏，有些与专业课密切相关的实验无法开展，因此建议我校能够加大对实验室建设力度，提高对现代技术的资金的投入。
3.师资队伍是专业建设的重要保障。由于《材料工程基础》课程体系的特点尤其需要发扬教师团队精神，取长补短发挥群体优势。完善师资队伍建设，加强教师与企业之间的合作交流，形成一支热爱教学专业、结构合理、年龄结构优化的师资队伍，为优化教学内容、改善教学方法、提高教学水平而共同努力。
参考文献：
[1]王昆林.材料工程基础[M].北京：清华大学出版，2009.
[2]文进，谢俊林.《材料工程基础》课程改革与实践[J].理工高教研究，2002，21（5）：111-112.
关键词：材料工程基础；理论教学；实践教学；探讨
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）52-0171-02
我校无机非金属材料工程专业自1996年建设以来，为建材及相关行业输送了大量高素质工程技术人才，特别在传统建材如玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等行业深受欢迎，取得了良好的社会效应。我校为适应社会人才发展的需要，近年来采取了专业学位硕士、卓越工程师计划、高等教育振兴计划、专业综合改革试点等众多举措来培养工程技术人才。与此相适应，材料类工程技术人才在具有扎实的基础理论知识和较强的思维能力的同时还应具有突出的工程开发、研究及应用实践能力。《材料工程基础》是教育部21世纪初高等教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究”中的主干专业基础课程，也是我校无机非金属材料工程专业的核心课程。本文结合《材料工程基础》课程在教学及科研中的实践体会，从课程现状、课程教学内容及特点、课程理论与实践教学的方法和手段等方面进行了初步的探讨，并对课程的建设提出了几点建议，以期进一步提高课程的教学质量。
一、《材料工程基础》课程现状
由于材料的综合性、多样性和跨学科性，使得材料工程基础的内容具有多样性，很难对其进行界定。目前全国各高校的材料工程专业均开设了《材料工程基础》或类似课程。然而同样是《材料工程基础》课程，全国各高校根据自身的办学特点及培养目标在教材选用授课内容等方面却迥然不同。对教材而言，《材料工程基础》课程或相似名称课程的教材较多而且不同教材的侧重点有所不同；对授课内容而言，不同高校具有不同的特点。四川大学偏向于讲授金属材料的物理冶金，阐明金属和合金材料的化学组成、微观结构、加工过程及性能之间的基本规律；浙江大学虽没有开设《材料工程基础》，但开设了《材料工艺基础》，讲授了各种材料的性能及制备方法。
近年来，随着各种新材料的快速发展，在基本理论、工程研究方法、工程测试技术等方面均取得了显著的成绩，而《材料工程基础》课程的教材内容更新较慢，跟不上企业技术的发展，呈现相对滞后的现象。当今工业生产的过程大部分通过商业软件进行设计，并进行先进的自动化控制，因此《材料工程基础》课程还应介绍工业最新的技术和先进设备，同时应包括计算机辅助设计的基本原理、应用软件和基本方法。
二、课程教学内容及特点
针对我校无机非金属材料工程专业的专业特点和培养计划，《材料工程基础》课程选用武汉理工大学孙晋涛教授编写的《硅酸盐工业热工基础》作为教材。本书有六章内容，包括气体力学在窑炉中的应用、传热原理、传质原理、燃料及其燃烧、固体燃料气化过程及设备、干燥过程与设备。由于该书是按76～94学时编写的，而分配给《材料工程基础》课程的学时数只有40学时，因此根据无机非金属材料生产过程中所涉及的工程理论基础和工程实践，在讲授该课程时对教材中的内容进行了适当的删减，使教学内容详略得当。此外还选择了武汉理工大学徐德龙和谢俊林教授编写的《材料工程基础》、陈卓如编写的《工程流体力学（第2版）》、杨世铭和陶文铨编写的《传热学（第4版）》以及孙学信和陈建原编写的《煤粉燃烧物理化学基础》作为主要参考书。《材料工程基础》课程的教学内容和学时安排简要介绍如下。
1.气体力学在窑炉中的应用（12学时）：本章主要介绍气体流动的质量方程、能量方程、动量方程、两流体伯努利方程、分散垂直气流法则、烟囱的工作原理及烟囱的热工计算等，让学生们掌握气体在硅酸盐工业生产中的流动规律。
2.传热原理（16学时）：本章主要介绍了三种基本传热方式（即导热、对流和热辐射）的基本概念、基本定律和相关的传热计算等，学习本章的主要目的是让学生们掌握传热的客观规律，能够通过本章的学习提出强化有益传热、削弱有害传热的途径和措施，以达到高产优质低消耗的目的。
3.燃料及其燃烧（6学时）：本章主要介绍了燃料的种类和组成、燃料的热工性质及选用原则、燃烧计算、燃烧过程及燃烧设备等，让学生了解各类燃料的热工性质、燃烧过程及燃烧设备的特点，掌握燃烧计算的方法，以便合理地选用燃烧设备及组织燃烧过程。
4.干燥过程与设备（6学时）：干燥的方法、湿空气的性质、湿空气的I～X图及其应用、干燥过程的物料平衡及热平衡、干燥的物理过程、干燥设备等，让学生了解物料或制品干燥的基本规律，为其后续的加工提供保障。
从教学内容可以看出，本课程的理论性较强，基本概念、基本定律较多，计算量大，特别是流体力学、传热原理等章节，基本概念抽象，数学推导过程复杂，对高等数学基础要求较高，而且各章节内的连贯性较大，一旦学生对前面讲述的知识没能很好地掌握，对后面理解新知识就很困难，容易失去对本课程的学习兴趣。因此，针对本课程的特点以及学生学习的情况，在教学过程中应理论与实践教学相结合，选择合适的教学方法和手段调动学生学习的积极性，由教师的“教”转变为学生主动的“学”。
三、理论教学方法与手段
在课程教学中，针对不同的教学内容选用不同的教学方法和手段，使理论基础与工程实践相结合，抽象的概念具体化，提高学生学习的积极性，同时任课教师应及时为同学答疑解惑，进一步提升教学效果。
1.板书教学与多媒体教学相结合。如前所述，《材料工程基础》课程涉及了众多的数学概念和数学公式推导，如果完全采用多媒体教学，学生很难在有限时间内掌握教学内容。因此采用传统的板书教学模式控制讲解速度，留给学生一定的思考时间，使学生的思路跟上讲课的节奏，其教学效果明显优于单纯的多媒体教学。板书教学和多媒体教学若能有效地结合，能够丰富教学内容，增强教学的生动性，加深学生对基本概念、基本定律、工程实践等内容的理解与认识。 2.提问式教学。《材料工程基础》课程虽然是专业基础课，但其与工程实践联系的非常紧密，更倾向于解决工程实际问题。在教学过程中，针对基本概念、基本理论，结合实际，提出一些简单具体的工程实际问题，让学生带着问题听讲，更能引起同学们的注意。
3.课后作业及答疑。《材料工程基础》课程涉及大量抽象概念、数学方程烦琐、计算多，使得同学们有时遇到一些实际的计算问题就束手无策，不知从何做起。因此，仅靠理解基本概念、基本定律还不够，需要做一些相关的习题，进一步加深对基本概念、基本定律的理解。当某些章节讲完后，会给同学们布置一些相关的习题，并进行批改，找出他们容易忽略或共性的问题，在上课时为同学们统一讲解，提出要注意的问题。此外可以通过建立QQ群，同学们在群里交流讨论、分享教育学资源；与此同时，还可采用电话、邮件、微信等多种方式为学生及时解惑，使学生尽快消化所学内容。
四、实践教学方法与手段
1.实验教学。实验教学对本课程的学习无论是对学生基本概念、基本理论的掌握还是对工程实践的培养都是至关重要的。在本课程的实验教学中，安排了金属和非金属材料导热系数和膨胀系数的测定、煤的工业分析、煤的发热量测定、陶瓷粉末的制备、压制、烧结及其性能等实验项目。通过实验教学，使学生进一步加深对相关理论内容的理解，提高学生的动手能力和自主思考能力。
2.企业参观实习。仅仅通过课堂的教学很难和现场的实际生产工艺联系在一起，因此非常有必要组织学生去企业参观实习，将企业的实际生产环节与课程教学环节相联系，使教学达到理论与实践相结合的目的。通过参观实习，让同学们对工厂的生产过程有感性的认识，并能将实际的生产过程与相关的基础理论相联系，进一步巩固和理解课本理论知识，增加学生学习的主动性。要求学生撰写实习报告，将参观实习的心得和发现的问题及时反馈给老师，使教师不断地更新教学内容，改革教学方法，形成良性循环。
3.参与科研。我校为培养大学生的创新精神和实践能力，引导和鼓励大学生积极自主开展科研活动，提供了很多平台，如大学生科研立项、大学生创新创业训练计划、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛等，借此机会引导学生积极参与科研工作，指导学生申报科研项目。
五、对课程建设的几点建议
1.《材料工程基础》课程是我校针对无机非金属材料工程专业在第四学期开设的一门专业基础课，该课程具有理论性较强、基本概念抽象、基本定律较多、数学推导过程复杂、内容庞杂等特点。
2.实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要环节。目前我校非金属专业实验室相关实验设备较少，场地小，不能同时开展多人实验，而且由于实验设备的缺乏，有些与专业课密切相关的实验无法开展，因此建议我校能够加大对实验室建设力度，提高对现代技术的资金的投入。
3.师资队伍是专业建设的重要保障。由于《材料工程基础》课程体系的特点尤其需要发扬教师团队精神，取长补短发挥群体优势。完善师资队伍建设，加强教师与企业之间的合作交流，形成一支热爱教学专业、结构合理、年龄结构优化的师资队伍，为优化教学内容、改善教学方法、提高教学水平而共同努力。
参考文献：
[1]王昆林.材料工程基础[M].北京：清华大学出版，2009.
[2]文进，谢俊林.《材料工程基础》课程改革与实践[J].理工高教研究，2002，21（5）：111-112.