《粉體材料與工程》課堂與實驗教學(xué)改革的探討

李東旭

（華僑大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建 廈門361021）

《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，同時也與基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用科學(xué)緊密相連[1]，綜合運用現(xiàn)有教學(xué)技術(shù)和手段，結(jié)合前沿專題與實驗教學(xué)，對于提升學(xué)生對于知識的綜合運用能力、實踐創(chuàng)新能力具有重要的意義。 本課程對學(xué)生未來的就業(yè)與科研工作，同樣具有認(rèn)知與過渡的重要作用。

1 粉體材料與工程在國民經(jīng)濟與前沿科學(xué)中的重要意義

粉體材料的理論知識與實際應(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)，無處不在。 無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]。 對于微觀粉體科學(xué)的研究，在太陽能電池、無機抗菌材料、納米仿生材料、超導(dǎo)材料、復(fù)合功能材料等前沿科學(xué)的研究中越來越被人們所重視。

2 粉體材料與工程的課堂與實驗教學(xué)內(nèi)容

針對于材料科學(xué)專業(yè)，《粉體材料與工程》的課堂教學(xué)主要針對以下幾個專題進行講授：顆粒的幾何特征，粒徑測試方法，粉體顆粒的力學(xué)性質(zhì)，粉碎與制備，分級與分離，儲存與轉(zhuǎn)運，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。同時輔以《粉體材料與工程實驗》課程的實驗設(shè)計與操作（包括氣流粉碎實驗、粒度測試與表征、顆粒表面改性等實驗），使學(xué)生充分認(rèn)識粉體材料與技術(shù)所涉及的物理、化學(xué)等各個學(xué)科知識，并了解粉碎、造粒、粒度測試與表征等微型儀器設(shè)備的原理與使用；綜合本專業(yè)實習(xí)基地(協(xié)進陶瓷)現(xiàn)場的實習(xí)認(rèn)知與實際操作，充分調(diào)動學(xué)生對于知識的運用和理解，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，因為其對神秘微觀世界的深入分析以及對現(xiàn)代生產(chǎn)生活的巨大影響而越來越多的被廣大同學(xué)所喜愛，在絕大多數(shù)的材料科學(xué)與工程院校均獨立開設(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)具有自己獨特的尺度特性，如燕山大學(xué)、吉林大學(xué)與美國芝加哥大學(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)樂趣。 《粉體材料與工程》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、社會需求對教育教學(xué)提出的一個潛在要求。 粉體材料與技術(shù)，涵蓋了粉體制備技術(shù)、測試技術(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、分子藥物制備、納米能源器件等各種先進的技術(shù)與理念[7]。因此，針對于粉體材料的教學(xué)，在基本教學(xué)內(nèi)容中，添加一定的前沿科學(xué)知識，有助于學(xué)生科研興趣的培養(yǎng)，對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，如今在實驗室中更加微型化、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，對于今后的科研工作、設(shè)備的改造與研發(fā)，有一定的推動作用。

粉體材料及技術(shù)，與實際生產(chǎn)生活息息相關(guān)，因此開設(shè)《粉體材料與工程》相應(yīng)的實驗課程必不可少。 為了加強學(xué)生對粉體技術(shù)的熟悉和掌握，我院單獨開設(shè)了《粉體材料與工程實驗》課程，實驗內(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（本專業(yè)對應(yīng)的實習(xí)基地協(xié)進陶瓷是建筑用外墻磚領(lǐng)軍企業(yè)之一） 和實驗室現(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驗、粉體顆粒表面改性劑測試等實驗。 實驗中應(yīng)用到小型氣流粉碎機、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)代材料分析測試技術(shù)》等課程緊密相連。《粉體材料與工程實驗》課程，聘請材料學(xué)專業(yè)研究生作為助理，針對于粉體技術(shù)與理論知識在科研中的應(yīng)用和重要性，在學(xué)生間相互交流得到強化。

5 粉體材料及技術(shù)與生活

課堂教學(xué)中， 學(xué)生對于粉體材料對現(xiàn)代生活的影響有著很多疑問，為此我們選用了現(xiàn)有的教材、教輔材料[1-5]，針對粉體與粉塵、粉體的危害與防治等課題進行單獨的教學(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)與粉塵爆炸機理探析[9]講述預(yù)防粉塵爆炸及爆炸條件，針對超硬材料[6]與磨料磨具的應(yīng)用講述微觀斷裂機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，加深了學(xué)生對于粉體技術(shù)和知識的認(rèn)識，綜合運用所學(xué)知識，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，鞏固理論知識為基礎(chǔ)，輔以前沿?zé)狳c課題分析，在實驗中鍛煉綜合運用能力，在生產(chǎn)實習(xí)中實踐相關(guān)知識，對于全面理解和掌握粉體技術(shù)和基本知識是必不可少的。 當(dāng)今的大學(xué)生，有更多的熱情和興趣去創(chuàng)新和實踐，對于課堂教學(xué)而言，是不斷完善和提升《粉體材料與工程》教學(xué)質(zhì)量、實現(xiàn)教學(xué)相長的良好契機。

［1］陸厚根，編.粉體技術(shù)導(dǎo)論[M].2 版.同濟大學(xué)出版社，1998，03.

［2］周仕學(xué)，張鳴林.粉體工程導(dǎo)論[M].科學(xué)出版社，2010，02.

［3］李鳳生，等，編.超細(xì)粉體技術(shù)[M].國防工業(yè)出版社，2000，07.

［4］蓋國勝.粉體工程[M].清華大學(xué)出版社，2009－12－1.

［5］張長森.粉體技術(shù)及設(shè)備[M].華東理工大學(xué)出版社，2007-01-01.

［6］Nanotwinned diamond with unprecedented hardness and stability，Quan Huang et al，Nature Volume: 510：250－253 Date published: (12 June 2014)[Z].

［7］丁明，李明華，程繼海，趙娣芳.《粉體工程技術(shù)》課程模塊化建設(shè)探索與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2012（34）：90-91.

［8］河北秦皇島驪驊淀粉公司粉塵爆炸[OL].中國新聞網(wǎng),2010－02－25，21:44.http://www.chinanews.com/gn/news/2010/02-25/2139485.shtml.

［9］李玉海.甲流爆發(fā)與粉塵爆炸機理探析[OL].2009－11－25.http://blog.sina.com.cn/s/blog_53ece26f0100h1vj.html.