应用型高水平大学《玻璃工艺学》课程教学改革
叶龙强，张雨露，张雪梅，汪徐春
(安徽科技学院 化学与材料工程学院，安徽 蚌埠 233100)
摘要：作为地方性应用型高水平大学，服务地方经济是我校的重要任务。蚌埠素有“玻璃城”的美誉，硅基新材料产业发展历史由来已久。目前正举全市之力，打造千亿级硅基新材料产业。为服务地方经济，我校无机非金属材料工程专业于2013年开设《玻璃工艺学》核心课程。在课程的长期教学过程中，教学内容、教学模式、教学实践等方面得到全面提升，目前已形成一套完整的教学体系，且已培养出一批符合企业要求的高素质、高能力的专业技术人员。
关键词：应用型大学；硅基新材料；玻璃工艺学；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：
基金项目：安徽省教研重大项目（No: 2018jyxm0630）；教育部产学合作协同育人项目（No: 201702126129）
Teaching Reform of Glass Technology in High-level Applied University
Longqiang Ye, Yulu Zhang, Xuemei Zhang, Xuchun Wang
( College of Chemistry and Material Engineering, Anhui Science and Technology University, Anhui Bengbu, 233100)
Abstract: As a local application-oriented high-level university, serving the local economy is an important task of our university. Bengbu has long been known as "glass city", with a long history of development of silicon-based new material industry. At present, efforts are being made to build up to 100 billion new silicon-based materials industry. In order to serve the local economy, the inorganic non-metallic material engineering major of our university opened the core course of glass technology in 2013. In the long course of teaching, teaching content, teaching mode, teaching practice and other aspects have been comprehensively improved. At present, a complete set of teaching system has been formed, and a number of professional and technical personnel with high quality and high ability who meet the requirements of enterprises have been cultivated.
Key words: Application-oriented University, Silicon-based materials, Glass technology, Teaching reform
Foundation item: Major teaching and research projects of Anhui Province (No: 2018jyxm0630); Cooperative education program of ministry of education（No: 201702126129）.
作者简介：叶龙强（1988-），男，安徽亳州人，安徽科技学院讲师，获博士学位，讲师，主要从事光学薄膜的研究。电话：18355073620。E-mail: scuyelongqiang@163.com
硅基新材料为具有特殊功能的硅基材料，是电子信息、节能环保、新能源等战略性新兴产业不可或缺的关键核心材料，也是国家着力培育发展新材料产业中的重要组成部分，市场空间广阔，发展潜力巨大[1]。蚌埠素有“玻璃城”的美誉，硅基新材料产业发展历史由来已久，曾先后被国家部委授予玻璃新材料国家高新技术产业化示范基地、硅基新材料国家新型工业化产业示范基地、新型显示产业集聚发展试点城市等荣誉。目前，我市正举全市之力，集中资源引导、整合财力扶持、汇聚精力推进，在全力打造千亿级硅基新材料产业集聚发展基地。为了配合硅基新材料的发展，我校化学与材料工程学院无机非金属材料工程专业于2013年开设了《玻璃工艺学》核心课程。经过多年的发展，该课程已经形成一套完整的教学体系，且已培养出一批又一批符合地方企业要求的高素质、高能力的专业技术人员。本文将从教学内容、教学模式和教学实践等方面介绍我校近年来《玻璃工艺学》课程的教学改革成果。
1 教学内容
随着我校无机非金属材料工程专业《玻璃工艺学》核心课程的多年发展，该课程已经形成一套完整的教学体系。课程主要包括理论课、综合实验以及实践周三个环节，每个环节的学时分别为54、18和16。理论课主要包括玻璃基础理论部分和玻璃工艺基础部分，学时基本相当。玻璃基础理论部分是课程的根本，只有牢牢掌握玻璃的基础理论，才能在生产过程中找出问题的根源，并设计相应的方法予以解决。我校开展的玻璃工艺学基础理论部分主要包括玻璃的结构与组成、玻璃的形成规律、熔体和玻璃体的相变以及玻璃的各项性能如：玻璃的黏度、表面性质、力学性能、热学性能、化学稳定性、电学磁学性能、光学性能等。玻璃工艺基础主要包括原料及原料选择、配合料的制备、玻璃的熔制、玻璃的缺陷分析、玻璃的成形、退火与钢化、玻璃的加工以及玻璃的表面处理[2]。基础理论部分安排在前7周，每周4学时，玻璃工艺安排在后7周。
玻璃工艺学综合实验与玻璃工艺基础课程同步进行，在第8周第9周上原料及原料选择和配合料的制备这两章内容的教学周周末，安排学生根据理论学习的内容自主设计玻璃配方，并进行配合料的制备。12周上完玻璃的退火与钢化后的周末进行玻璃的熔制、退火和成形实验。可以发现，综合实验中间间隔两周，这是从教学内容的设置以及学生生活两个角度考虑的。首先玻璃的熔制、退火和成形实验是连续进行的，中间不能中断，因此需要在学完玻璃的熔制、成形和退火三个章节之后再进行同步实验。此外，考虑到第8周和第9周周末连续进行实验，缩短了学生的休息时间，因此中间间隔两周，能相应的降低学生的疲劳度。13周周末安排学生对所制备的玻璃制品进行密度和透过率的测定。14周课程结束，安排学生提交综合实验报告，并准备15周的实践周。玻璃工艺学综合实验总计4周，安排7个实验。15周玻璃工艺学实践周，让学生对自己所制备的玻璃制品进行含量的测定，主要包括玻璃试样中二氧化硅的测定、铁含量的测定和铝含量的测定。自此，一学期的课程全部完结。从上可知，本课程设计内容较为丰满，实验配合理论，理论指导实验。通过一学期的学习，学生很好的掌握了玻璃工艺学的基本知识，并能简单设计玻璃制品，为将来进入企业从事工程师工作打下良好的基础。为了方便更好的了解我校玻璃工艺学的课程设计，现将具体的教学内容列于表1。
表1 玻璃工艺学课程设置表
玻璃工艺学理论课 | 玻璃工艺学 综合实验 | 玻璃工艺学 实践周 | |
玻璃基础理论 | 玻璃工艺基础 | ||
玻璃的结构与组成 | 原料及原料选择 | 玻璃配方设计 | 玻璃/石英砂/矿石中二氧化硅的测定 |
玻璃的形成规律 | 配合料制备 | 玻璃配方的计算 | |
熔体和玻璃体的相变 | 玻璃的熔制 | 玻璃配合料的制备 | 玻璃/石英砂/矿石中铁含量的测定 |
玻璃的黏度及表面张力 | 玻璃体的缺陷 | 玻璃的熔制与成型 | |
玻璃的力学性能及热学性能 | 玻璃的成形 | 玻璃的退火 | 玻璃/石英砂/矿石中铝含量的测定——返滴定法 |
玻璃的化学稳定性 | 玻璃的退火与钢化 | 质量体积法测定玻璃密度 | |
玻璃的电学及磁学性质 | 玻璃的加工 | 玻璃透光率的测定 |
|
玻璃的光学性质 | 玻璃表面处理技术 |
|
|
玻璃的着色与脱色 | 玻璃工业的环境保护 |
|
|
2 教学模式
2.1 混合式教学
传统式教学一直存在老师填鸭式教学、学生被动式听课的弊端，进而导致课堂缺乏活力、学生兴趣较低、教学效果不佳等问题[3]。随着网络的发展，网络正逐渐渗透到人们生活的方方面面。网络也为老师提供了更好的教学渠道，弥补传统式教学的一些不足之处。此外，网络为学生提供了开放自由的学习空间，不仅有助于调动学生的积极性，开阔学生视野，满足学生对知识的需求，也有助于培养学生自主学习的意识。“混合式教学”就是在传统式教学的基础上引入一定成分的信息元素的网络教学，把传统教学优势与网络学习优势结合起来，使教学过程“线下”（面授教学）与“线上”（网络教学）有机结合起来[4]。
《玻璃工艺学》是一门偏应用的学科，这也符合我校应用型高水平大学的发展要求。课程理论部分较为抽象，工艺部分牵扯较多机械设备，学生从未接触过实体。往年通过板书教学过程中发现学生很难理解，大多数学生靠死记硬背来记忆玻璃的理论部分和机械图形，学生并没有真正理解课程的内涵。近两年，我院利用网络教学的优势，将课程内一些难懂的抽象的理论部分形象化，将难以接触的高温炉通过动画的方式在课堂上展现。此外，代课教师在备课的过程中，将课程通过录屏软件进行录制，逐渐形成完善的线上教学平台。这样，学生不仅可以在“线下”直观的面对面听老师的讲解，也可以在课下进行“线上”学习，巩固所学的知识[5]。通过“线上”课程，还可以避免学生因无法按时上课，导致课程脱节的情况。目前，我校《玻璃工艺学》混合式教学稳步推进，目前已经形成具有一定成效的教学体系，今后我们将以打造精品课程为目标，逐步推进完善课程，使课程尽可能满足学生的需求。
2.2 开放教学
玻璃工艺学除了理论部分，实验部分也非常重要。学生学习最终的目的都是要将所学习的知识付诸于实践。为了最大限度的提高学生实践的自主性积极性，我校玻璃工艺学实验主要以学生为主，让学生自己设计玻璃制品。在设计之前，需要学生自主查阅文献，设计实验方案。在方案设计完成后与指导教师沟通交流，待指导教师同意后，再进行配方制备、玻璃成形等实验。比如某一学生想制备一个圆形的玻璃杯，那么学生在制备前就需要查阅商用的玻璃杯的主要成分有哪些？需要哪些原料？这些原料是不是常见的原料，容不容易获得？这些都是在制备前需要考虑的问题。待配方设计完成后，逐步推进实验过程，从配方设计、配方制备到玻璃成形、退火和加工，最后性能检测，整个流程全部由学生自己完成，老师主要起到辅助的作用。我们在长期的教学过程中，也用到一些小技巧来提高学生的兴趣，比如在实验开始前，我们会跟学生说我们最后会根据学生制备的玻璃制品的好坏进行评奖，制备的玻璃制品自己保留做纪念。整个流程下来，学生对实验记忆非常深刻，这也有助于理论课的理解。总之，通过开放式教学，以学生为主导，可以充分发挥学生的自主创新能力，也大大提高了学生的学习兴趣，目前已取得较好的学习效果。
理论联系实际，理论指导实践，课堂上学到的东西只有在生活中加以应用才能放大学习效果[6]。针对无机非金属材料工程专业玻璃方向的学生，《玻璃工艺学》有相应的实践周环节。实践周安排在理论课程结束的一周，实践周内容主要是针对学生自行制备的玻璃制品进行性能测试，让学生自己检测自己的作品是不是合格的，能不能满足商业标准。
除了实践周，我校同地方玻璃企业建立良好的合作关系，玻璃方向的学生在大四上学期都要至少有一个月的生产实习，让学生真实体验玻璃企业的工作流程。生产实习主要划分为四个方面，分别为实习教育、技能培训、集中授课和上机操作。每一部分都是经过长期实践总结得到的，每一部分也有相应的考核方式，最终目的都是让学生更好的掌握玻璃的基本理论和实际生产工艺，为今后服务地方经济做出相应的贡献。
4 结语
《玻璃工艺学》是为了服务地方经济打造出来的一门实用性较强的课程，目前我校该课程已经形成了较为完整的教学体系。本文从教学内容、教学模式、教学实践三个方面详细介绍了我校《玻璃工艺学》的授课情况。通过该课程的学习，有利于培养学生理论联系实际的实验能力，有利于培养学生自主创新的能力，有利于加深学生的团队协作能力。目前我校正在为当地培养出一批又一批符合企业要求的高素质、高能力的专业技术人员。
参考文献：
[1] 蒋荣华, 肖顺珍. 硅基太阳能电池与材料[J]. 新材料产业, 2003 (7): 8-13.
[2] 田英良, 孙诗兵. 新编玻璃工艺学[M]. 中国轻工业出版社，北京，2009年6月第1版.
[3] 王永辉. 基于 CDIO 教育模式的玻璃工艺学教学改革与实践[J]. 广东化工, 2013, 40(19): 196-197.
[4] 张爱娟, 李国昌, 杜庆洋. 《玻璃工艺学》混合式教学的几点体会[J]. 山东化工, 2016, 45(15): 161-163.
[5] 丁丽丽, 高微, 赵志凤, 等. 多媒体教学技术在玻璃工艺学中的应用研究[J]. 黑龙江教育: 理论与实践, 2016 (6): 61-62.
[6] 张爱娟, 李国昌, 杜庆洋, 等. 《玻璃工艺学》课程教学改革的探讨[J]. 教育教学论坛, 2014 (39): 46-47.
订阅方式：
①在线订阅（推荐）：www.sdchem.net.cn
②邮局订阅：邮发代号24-109
投稿方式：
①在线投稿（推荐）：www.sdchem.net.cn
作者只需要简单注册获得用户名和密码后，就可随时进行投稿、查稿，全程跟踪稿件的发表过程，使您的论文发表更加方便、快捷、透明、高效。
②邮箱投稿：sdhgtg@163.com sdhg@sdchem.net
若“在线投稿”不成功，可使用邮箱投稿，投稿邮件主题：第一作者名字/稿件题目。
投稿时请注意以下事项：
①文前应有中英文“题目”、“作者姓名”、“单位”、“邮编”、“摘要”、“关键词”；
②作者简介包括：姓名、出生年、性别、民族、籍贯或出生地、工作单位、职务或职称、学位、研究方向；
③论文末应附“参考文献”，执行国标GB/T7714-2005标准，“参考文献”序号应与论文中出现的顺序相符；
④注明作者的联系方式，包括电话、E-mail、详细的通讯地址、邮编，以便联系并邮寄杂志。
欢迎投稿 答复快捷 发表迅速