开展课程实践教学的必要性
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摘要：实践教学有利于培养具有良好工程技术能力、创新能力及高素质综合人才。目前存在重理论教学，轻实践教学的情况。为此，我们结合自身实践，提出了《粉体工程与纳米技术》增加实践教学环节的建议。文章简述了该课程的特点，提出了实践教学改进方法。
关键词：粉体工程;纳米技术;实践教学;改进方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）19-0021-02
一、引言
我们都读过三国演义，知道诸葛亮挥泪斩马谡的故事。也读过纸上谈兵，教育我们要理论联系实际，不能空谈。尽管如此，在日常生活和工作过程中，仍存在严重的空谈理论，不解决实际问题的现象。针对目前重理论教学轻实践教学的现状，我们以《粉体工程与纳米技术》课程为例，阐明实践教学在教学过程中的必要性。
二、课程介绍
《粉体工程与纳米技术》综合了《粉体工程》和《纳米技术》两门课的精华部分，通过本课程的学习，要求学生了解粉体的相关知识和纳米技术的进展，熟悉颗粒的制备、表征、收集、分级、分离和贮存方法，掌握相关基本理论知识和相关基本原理。理解纳米颗粒及纳米结构的制备、加工方法及其物理、化学特性，了解国内外在粉体工程和纳米技术方面的新成果。粉体工程是以颗粒和粉状物料为对象，研究其性质及加工、处理的学科，涉及到基础理论和工程技术两大部分。基础理论主要研究粉体几何形态、粉体力学、粉体化学、气溶胶、粉体检测等;工程技术主要研究粉体的制备、分离、分级、均化、储存、输送、混合、制粉、造粒、流态化等。涉及了工程、粒学、物理、化学、材料等学科的基础理论和技术，是一门多学科交叉的综合学科。粉体研究的目的主要包括：
1.提高工业产品的质量和控制水平，例如，粗细颗粒的大小及形状对传统材料中的水泥性能有极大的影响;可以通过细化颗粒提高药物的可吸收性，降低药物用量;颗粒的大小对被涂物体表面遮盖力影响极大;粉体改性后可以用于化妆品、塑料、橡胶、涂料等。
2.节能降耗：粉体的制备离不开机械加工、化学加工及高温处理过程，这些都消耗能量。
3.新材料的研究与开发：超硬、超强、超纯、超导、超塑等，纳米材料和纳米技术等。与粉体有关的产业有：无机非金属材料工业，如水泥、陶瓷、玻璃耐火材料等;冶金和金属工艺学：粉末冶金、硬质合金、金属陶瓷、选矿等;颜料和感光剂工业：陶瓷的色料、照相乳剂荧光粉体、磁性粉体等;电化学和无机化学工业：电池类的活性物质、碳素电极、固体肥料的固结问题;原子能和能源工业：核工业用石墨、氧化铍等高密度烧结材料，固体燃料的着火性、粉尘的爆炸等;石油化学、高分子化学、化工工业：各种固体催化剂的活性、乳剂和浆料的分散性和稳定性，橡胶或塑料的填充材料和配合料，塑料的球晶化、纤维化、粉体的造粒等;电子学：集成电路的制造和分子加工;宇宙科学：超轻耐热材料、高强度材料、火箭用固体燃料等。
当粉体尺寸低于100纳米时，材料会出现一些奇特的性质，研究人员发现材料性质的改变是由于小尺寸效应、表面效应、量子限制效应以及量子隧道效应引起的。随着扫描隧道显微镜的发明，科学家们提出了纳米技术这个术语并逐渐形成一门新兴学科，主要包括纳米物理学、纳米化学、纳米生物学和医学、纳米机械学、纳米电子学、纳米材料学、纳米加工学和纳米力学等，不仅研究尺寸范围在1—100nm之间的物质的组成、结构和性能之间的关系，也能用原子和分子创制新物质。
三、已有的实验条件
同济大学材料学院有光学显微镜、激光粒度仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X—射线衍射仪，可以对学生开放，增强他们的感性认识和动手能力，可以达到以下目的：粉体的相组成应该用什么仪器测试？颗粒形貌用什么仪器测试？他们最适合测量什么尺寸范围的颗粒？颗粒分布有哪些测试方法？为什么要测量颗粒的尺寸分布？让学生亲自动手操作，可以加深学生对各种表征方法原理及其适用条件的理解。同时，材料学院部分老师从事与纳米材料相关的研究，具备溶液法、气相法制备纳米颗粒的条件，可以考虑对学生开发，学生可申请学校、上海市和全国大学生创新项目，提早进入相关老师的实验室，熟悉科研的全过程，掌握科研方法，了解相关研究方向的研究进展、发展动向及存在的问题;可以加深学生对“看花容易繡花难”的切身体会，提高学生的动手能力，培养他们发现问题、解决问题的能力，激发学生的学习自觉性和创新思维能力。
四、存在的问题及对策
1.寻求企业合作。目前学院缺少实验设备和场地，为此需寻求合作企业，共同建设实践教学基地，解决我院实践设备和场地不足的问题。实践教学基地建设内容包括：（1）粉碎机械的种类、结构、工作原理和注意事项;如让学生利用滚筒球磨机进行陶瓷原料的湿法球磨试验，通过改变球磨机的工作参数，测定球磨后粉体的粒度分布，据此改进球磨工艺参数，优化实验方案。（2）粉体的筛分与分级设备的种类、结构、工作原理和注意事项;（3）粉体的储存、转运和喂料设备的种类、结构、工作原理和注意事项;（4）粉体的混合与造粒设备的种类、结构、工作原理和注意事项;（5）除尘设备的种类、结构、工作原理和注意事项。
2.改进填鸭时教学。课程中的一部分内容比较零散，可以给学生们布置小课堂，要求学生结合相关知识制作课件，亲自上台讲解，参与教学。他们通过查文献，收集和整理相关材料，做出自己满意的课件，直至最后站在讲台上进行内容讲授，提高了学生的自学能力、独立思考能力、语言表达能力和独立完成任务的能力。另外，学生有了台上一分钟，台下十年功的亲身体会，会更加尊重教师的教学，提高学习自觉性和学习效率。
3.参加科技竞赛。教师在上课时积极鼓励学生参加竞赛活动，并担任指导老师。例如，“混凝土轻舟”项目是土木工程大学生竞赛的焦点之一，同济建造的“WUKONG”号轻舟以孙悟空作为主要设计元素，获得了口头展示第一名、成品展示第一名、设计书第二名、划船竞速第三名，总分第一的佳绩，成功晋级全美总决赛！在第十四届“挑战杯”中航工业全国大学生课外学术科技作品竞赛中，我校材料学院景镇子教授指导的本科生项目《水热固化海砂为低环境负荷的新型建筑材料》荣获全国特等奖。竞赛活动激发了学生们的实践探索精神，增强了他们团队合作意识。学生们在竞赛过程中会遇到各种问题，在解决问题的过程中，他们的综合素质必将得到显著提高。
4.加强国际交流合作。同济科思创研究院由德国科思创和同济大学于2011年12月共同创立，依托同济大学材料科学与工程学院正式挂牌成立并运营。在同济科思创研究院的支持下，有24名同学参加了2016暑期赴日访学交流会，分别参观了冈山大学、京都大学、科思创日本创新中心、日本产业技术研究所和积水公司零排放房屋。他们的最大收获是该次参观学习开拓了视野，体验了世界一流大学的学术氛围，感受到了企业科研人员严谨求实的态度和先进的科技水平，锻炼了自己的交流能力，也领略了异国他乡的文化色彩。
五、结语
本文结合自身实践，以《粉体工程与纳米技术》为例，论述了增加实践教学环节的重要性。提出了实践教学改进方法，包括寻求企业合作、改进“填鸭式”教学、参加科技竞赛和加强国际交流合作。尽管如此，我们仍要不断总结经验教训，与时俱进，不断提高教学质量为国家培养出更多高素质的人才。
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