《粉体材料与工程》课堂与实验教学改革的探讨

　　【Abstract】Powder materials and technology is one of specialized courses for undergraduates who major in material science. Lessons with experiments together will help them to understand powder science and technology， improve comprehensive abilities， master basic research skills and know the working situation.

　　【Key words】Powder materials and technology；Teaching benefits teachers as well as students；Leading science and technology

　　《粉体材料与工程》是我校材料科学专业本科生主干专业课程之一，集理论概括性与跨学科交叉性于一身，同时也与基础学科和应用科学紧密相连[1]，综合运用现有教学技术和手段，结合前沿专题与实验教学，对于提升学生对于知识的综合运用能力、实践创新能力具有重要的意义。本课程对学生未来的就业与科研工作，同样具有认知与过渡的重要作用。

　　1 粉体材料与工程在国民经济与前沿科学中的重要意义

　　粉体材料的理论知识与实际应用，遍布与人们的生产生活，从古至今，从生产到科研，从工业到农业，无处不在。无论中华文明中的陶瓷与火药，制墨与印染，还是现代工业的选矿与煤炭运输，石油业的催化与超硬材料的磨料磨具，粉体材料与技术都在默默的发挥着重大的作用。

　　随着现代检测与微观技术的发展，特别是纳米技术与纳米材料产业的迅速崛起，人们对于粉体有了更为广阔的分类（块体，颗粒，超细/超微颗粒，纳米颗粒，皮米/飞米颗粒）[2]。对于微观粉体科学的研究，在太阳能电池、无机抗菌材料、纳米仿生材料、超导材料、复合功能材料等前沿科学的研究中越来越被人们所重视。

　　2 粉体材料与工程的课堂与实验教学内容

　　针对于材料科学专业，《粉体材料与工程》的课堂教学主要针对以下几个专题进行讲授：颗粒的几何特征，粒径测试方法，粉体颗粒的力学性质，粉碎与制备，分级与分离，储存与转运，混合与造粒，危害与防治等[1-5]。增加备受关注的纳米材料与技术，应用广泛的粉体工业设备的专题介绍。同时辅以《粉体材料与工程实验》课程的实验设计与操作（包括气流粉碎实验、粒度测试与表征、颗粒表面改性等实验），使学生充分认识粉体材料与技术所涉及的物理、化学等各个学科知识，并了解粉碎、造粒、粒度测试与表征等微型仪器设备的原理与使用；综合本专业实习基地（协进陶瓷）现场的实习认知与实际操作，充分调动学生对于知识的运用和理解，激发科研兴趣，为就业与科研工作打下良好的基础。

　　3 粉体材料与纳米材料

　　纳米材料与纳米技术是新型科学与技术的代表之一，因为其对神秘微观世界的深入分析以及对现代生产生活的巨大影响而越来越多的被广大同学所喜爱，在绝大多数的材料科学与工程院校均独立开设了课程。纳米粉体属于微观粉体的一种，是粒径尺寸介于1-100纳米的粉体颗粒；纳米粉体具有粉体的一般特性，纳米技术适用于多数的粉体工程；且纳米粉体和技术具有自己独特的尺度特性，如燕山大学、吉林大学与美国芝加哥大学合作制备的纳米孪晶结构金刚石，其硬度相当于天然金刚石的两倍[6]。这些研究成果的引入与介绍，为课堂教学增添了较大的学习乐趣。《粉体材料与工程》课程中，纳米材料与技术是其中重要的一部分，因此把握好粉体材料/技术与纳米材料/技术对于提高学生的学习热情与科研兴趣具有重要的作用，也可以为《纳米材料》等课程的学习打下基础。

　　4 粉体材料及粉体技术与科学研究

　　考研、读博，从事科研工作，是学生们毕业后的选择之一，也是现在科技发展、社会需求对教育教学提出的一个潜在要求。粉体材料与技术，涵盖了粉体制备技术、测试技术、表面改性技术、纳米材料与技术、显微仪器操作与设计、分子药物制备、纳米能源器件等各种先进的技术与理念[7]。因此，针对于粉体材料的教学，在基本教学内容中，添加一定的前沿科学知识，有助于学生科研兴趣的培养，对于今后研究生科研课题的基础教育与衔接，有着重大的影响。粉体产业相关的仪器设备，如今在实验室中更加微型化、普遍化，如激光粒度仪、扫描电子显微镜等，这些设备的原理掌握与熟练操作，对于今后的科研工作、设备的改造与研发，有一定的推动作用。

　　粉体材料及技术，与实际生产生活息息相关，因此开设《粉体材料与工程》相应的实验课程必不可少。为了加强学生对粉体技术的熟悉和掌握，我院单独开设了《粉体材料与工程实验》课程，实验内容以制备、表征和改性为主；依据本地的粉体行业热点（本专业对应的实习基地协进陶瓷是建筑用外墙砖领军企业之一）和实验室现有科研课题、相关设备，制定了高岭土粉碎及颗粒表征实验、粉体颗粒表面改性剂测试等实验。实验中应用到小型气流粉碎机、标准筛、激光粒度仪、扫描电子显微镜等粉体技术常用的制备（破碎）、筛分、表征设备，与《纳米材料》、《材料科学基础》和《现代材料分析测试技术》等课程紧密相连。《粉体材料与工程实验》课程，聘请材料学专业研究生作为助理，针对于粉体技术与理论知识在科研中的应用和重要性，在学生间相互交流得到强化。

　　5 粉体材料及技术与生活 　　课堂教学中，学生对于粉体材料对现代生活的影响有着很多疑问，为此我们选用了现有的教材、教辅材料[1-5]，针对粉体与粉尘、粉体的危害与防治等课题进行单独的教学，结合河北秦皇岛骊骅淀粉公司粉尘爆炸事件[8] 、甲流爆发与粉尘爆炸机理探析[9]讲述预防粉尘爆炸及爆炸条件，针对超硬材料[6]与磨料磨具的应用讲述微观断裂机制和粉体的物化性能，结合雾霾及PM2.5值讲述粉尘的危害防治等。息息相关的生活知识，加深了学生对于粉体技术和知识的认识，综合运用所学知识，提升分析及综合处理能力，是职业技能锻炼的基础之一。

　　总之，《粉体材料与工程》的教学，针对于材料科学与工程专业本科生，利用多媒体教学手段，巩固理论知识为基础，辅以前沿热点课题分析，在实验中锻炼综合运用能力，在生产实习中实践相关知识，对于全面理解和掌握粉体技术和基本知识是必不可少的。当今的大学生，有更多的热情和兴趣去创新和实践，对于课堂教学而言，是不断完善和提升《粉体材料与工程》教学质量、实现教学相长的良好契机。

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