冶金工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

丁滿堂

(攀枝花學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，四川 攀枝花 617000)

冶金工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

丁滿堂

(攀枝花學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，四川 攀枝花 617000)

攀枝花學(xué)院通過(guò)人才培養(yǎng)目標(biāo)與學(xué)科專業(yè)特色、地方資源開(kāi)發(fā)對(duì)專業(yè)人才需要特點(diǎn)、學(xué)生就業(yè)分布主要特征四者有機(jī)結(jié)合統(tǒng)一，以解決工程、科研實(shí)際問(wèn)題為目標(biāo)，改進(jìn)冶金綜合實(shí)驗(yàn)。提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，使學(xué)生在綜合應(yīng)用知識(shí)、獨(dú)立解決工程問(wèn)題和科技創(chuàng)新等方面的綜合能力得到了系統(tǒng)性地訓(xùn)練與強(qiáng)化。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；綜合實(shí)驗(yàn)；綜合能力；工程能力；創(chuàng)新能力

隨著科技與人類進(jìn)步的迅猛發(fā)展，以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的高度白熱化，使得人才競(jìng)爭(zhēng)日益加劇。要適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，必須培養(yǎng)具有創(chuàng)新性、全面性和綜合性的高素質(zhì)人才。培養(yǎng)具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和獨(dú)立工程能力的工程型人才是工程應(yīng)用類專業(yè)致力發(fā)展的目標(biāo)。綜合實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生以上能力的主要手段，也是應(yīng)用型大學(xué)工科類專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的主要環(huán)節(jié)[1]。本文在分析攀枝花學(xué)院現(xiàn)行冶金工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和模式的基礎(chǔ)上，探索一種既能保證現(xiàn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)大綱的完成，又能保證學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)、獨(dú)立解決工程問(wèn)題和科技創(chuàng)新等方面能力得到系統(tǒng)訓(xùn)練的具有工程設(shè)計(jì)研究性的綜合實(shí)驗(yàn)。

1 存在的問(wèn)題

冶金工程綜合實(shí)驗(yàn)一直僅限于鋼鐵材料的感應(yīng)爐熔化冶煉和性能檢測(cè)，而對(duì)該專業(yè)所涉及的核心過(guò)程操作。例如，爐渣成分設(shè)計(jì)、配料設(shè)計(jì)、造渣吹氧過(guò)程操作冶煉反應(yīng)、精煉過(guò)程操作反應(yīng)等問(wèn)題卻很少涉及，這種情況不僅不適應(yīng)本校冶金專業(yè)發(fā)展，也很難與其他專業(yè)、學(xué)科交叉、滲透。具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

(1)各實(shí)驗(yàn)之間缺乏相互聯(lián)系與滲透。實(shí)驗(yàn)教學(xué)遵循實(shí)驗(yàn)隨課程走的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，影響實(shí)驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練的系統(tǒng)性、完整性、綜合性，不符合科學(xué)技術(shù)認(rèn)識(shí)和發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，不符合教育和認(rèn)知的內(nèi)在規(guī)律[2-3]。解決實(shí)際工程應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程都是系統(tǒng)性的、綜合性的。學(xué)生本來(lái)就缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)缺乏系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)；以致學(xué)生綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及創(chuàng)新的多方面能力得不到系統(tǒng)培養(yǎng)。

(2)演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)多，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)陳舊、落后，未隨著技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展進(jìn)行及時(shí)更新。

(3)無(wú)法充分發(fā)揮學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力和潛在的創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)時(shí)老師先講解、示范演示，然后學(xué)生在老師指導(dǎo)下，按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求，按規(guī)定步驟進(jìn)行操作(有時(shí)只是老師作演示)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果。最后學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種實(shí)驗(yàn)方式使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的總體認(rèn)識(shí)模糊、不夠深刻、缺乏舉一反三的能力，不能融會(huì)貫通各相關(guān)學(xué)科理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)之間的有機(jī)聯(lián)系與結(jié)合，降低學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，使學(xué)生始終處于被動(dòng)接收學(xué)習(xí)狀態(tài)，不能主動(dòng)發(fā)揮自己想象能力、動(dòng)手能力和適時(shí)靈活運(yùn)用課堂教學(xué)中所學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識(shí)，缺乏從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程操作到實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理完成后的成就感；非常嚴(yán)重得限制了學(xué)生的科學(xué)想象能力、綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒆灾鞑邉澞芰蛣?chuàng)造性思維能力的全面發(fā)展。

2 冶金工程綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.1 綜合實(shí)驗(yàn)概述

綜合實(shí)驗(yàn)是把理論知識(shí)，各種實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行歸納、分析、相互滲透的一種行之有效的實(shí)驗(yàn)形式。綜合實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及課程綜合知識(shí)或與課程緊密相關(guān)的系統(tǒng)綜合性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的復(fù)合性是綜合實(shí)驗(yàn)的重要特征。改進(jìn)綜合實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)具有重要意義。綜合實(shí)驗(yàn)的目的在于通過(guò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法、手段的綜合，使學(xué)生掌握綜合性的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合考慮問(wèn)題的思維習(xí)慣與能力，運(yùn)用綜合的方法、手段分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，達(dá)到能力素質(zhì)的綜合培養(yǎng)，體現(xiàn)人才素質(zhì)能力的綜合性。

2.2 綜合實(shí)驗(yàn)改革

改進(jìn)綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的原則：綜合性、基礎(chǔ)性、典型性、前沿性、實(shí)際工程運(yùn)用性、可操作性。具體辦法：將教學(xué)大綱要求的某些基本的、必需的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)手段有機(jī)地綜合在某一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，達(dá)到完整、系統(tǒng)、綜合的實(shí)驗(yàn)?zāi)康腫4]。具體實(shí)施措施有如下五點(diǎn)。

2.2.1 打破過(guò)去實(shí)驗(yàn)隨理論走的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

將原按課程進(jìn)行組織的實(shí)驗(yàn)按照學(xué)科相關(guān)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、目?biāo)的內(nèi)在聯(lián)系綜合為綜合設(shè)計(jì)研究性綜合實(shí)驗(yàn)[5]。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法、模式較以往有較大變化。結(jié)合工程生產(chǎn)實(shí)踐需要，提出了耐候鋼、低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、低碳硅鎮(zhèn)靜鋼、高碳重軌鋼、工具鋼、結(jié)構(gòu)鋼、齒輪鋼等冶金生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生任選一項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

每一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括：(1)產(chǎn)品使用性能分析；(2)冶金加工工藝設(shè)計(jì)含金屬原料配料設(shè)計(jì)、熔化工藝設(shè)計(jì)、供氧制度設(shè)計(jì)、造渣制度設(shè)計(jì)、終點(diǎn)制度設(shè)計(jì)、脫氧合金化設(shè)計(jì)、精煉過(guò)程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品澆注設(shè)計(jì)；(3)冶金工藝操作，包括金屬配料操作、感應(yīng)爐熔化、供氧操作、造渣熔煉、精煉操作、模具準(zhǔn)備、澆鑄、脫模、取樣、產(chǎn)品成分性能測(cè)試。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)工作量與動(dòng)手機(jī)會(huì)明顯增加。在實(shí)驗(yàn)前兩周，就給學(xué)生提出相關(guān)實(shí)驗(yàn)要求。要求學(xué)生提前3天到實(shí)驗(yàn)室了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求與提供的資料，結(jié)合已學(xué)知識(shí)，查閱相關(guān)資料，制定實(shí)驗(yàn)操作方案。正式實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查每名學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，并與學(xué)生討論是否合理、可行。對(duì)不合理的方案，只要不出人員與設(shè)備的安全問(wèn)題，也同意學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論分析來(lái)說(shuō)明它為什么不合理、不可行。這樣，即使是對(duì)實(shí)驗(yàn)方案制訂不合理的學(xué)生，通過(guò)認(rèn)真參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)后的分析，其收獲也是很有價(jià)值的。從而綜合培養(yǎng)其自學(xué)能力，收集、分析、處理資料的能力，獨(dú)立分析思考解決問(wèn)題的能力，制定方案的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?shí)施方案的能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析處理能力、結(jié)論歸納總結(jié)能力、反思過(guò)程細(xì)節(jié)的能力等綜合能力。

2.2.2 修改實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

外部教育資源包括社會(huì)資源、校際資源、企業(yè)資源、網(wǎng)絡(luò)資源等。外部教育資源的利用是指對(duì)校外可利用資源的挖掘和校內(nèi)外資源的優(yōu)化配置，收到校內(nèi)外資源互通有無(wú)、取長(zhǎng)補(bǔ)短、互相補(bǔ)充的效果。

根據(jù)教育部學(xué)科專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)精神，學(xué)校根據(jù)地方資源特色狀況的辦學(xué)特色、區(qū)域經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和不同類型企業(yè)對(duì)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)層次需求不同，四者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合統(tǒng)一，選擇不同的模塊課程體系，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上要有自己的特色?？傮w上可把實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和特色實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分。

針對(duì)攀西地區(qū)蘊(yùn)藏豐富釩鈦磁鐵礦資源、國(guó)家在攀枝花建立釩鈦之都的產(chǎn)業(yè)布局、學(xué)校定位于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方向、學(xué)生就業(yè)分布主要領(lǐng)域范圍，改進(jìn)冶金相關(guān)綜合實(shí)驗(yàn)。增設(shè)釩鈦磁鐵礦煤基直接還原綜合回收利用鐵釩鈦、富鈦渣(料)的還原冶煉、硅熱法冶煉高釩鐵和鋁鎂法冶煉高鈦鐵、從提釩尾渣提取鉻鎵、從鈦白廢酸中提鈧、高爐瓦斯泥提取銦鍺、含鈦高爐渣高溫碳化提鈦等綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。以上實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均結(jié)合我院教師正在進(jìn)行的多項(xiàng)相關(guān)科研項(xiàng)目進(jìn)行。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求改革

工程技術(shù)強(qiáng)調(diào)知識(shí)綜合、靈活應(yīng)用，方案優(yōu)缺點(diǎn)的綜合比較、篩選，而不是某個(gè)方案的絕對(duì)正確與否，關(guān)鍵是活學(xué)活用。為此不規(guī)定實(shí)驗(yàn)具體做法，而是根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程提出一系列問(wèn)題。要求記錄實(shí)驗(yàn)方案思路，依據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程有關(guān)數(shù)據(jù)、現(xiàn)象，針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題分析其原因，找出對(duì)策措施，以便不斷積累經(jīng)驗(yàn)。這樣既注重最終結(jié)果，又注重整個(gè)過(guò)程。使同學(xué)們感受科研的氛圍與過(guò)程。

2.2.4 實(shí)驗(yàn)手段改革

開(kāi)發(fā)、購(gòu)買了高爐冶煉仿真訓(xùn)練系統(tǒng)、鐵礦石還原性實(shí)驗(yàn)、爐渣冶金性能研究實(shí)驗(yàn)、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐全自動(dòng)煉鋼過(guò)程冷態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)、釜式反應(yīng)器訓(xùn)練系統(tǒng)[2]、轉(zhuǎn)爐煉鋼仿真訓(xùn)練系統(tǒng)等。

從上可知，整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、完整、全面、系統(tǒng)、新穎，具有鮮明的時(shí)代、地方特色，學(xué)生動(dòng)手參與性強(qiáng)，積極、主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)中，能達(dá)到為培養(yǎng)面向2l世紀(jì)冶金工程學(xué)科高素質(zhì)創(chuàng)新型復(fù)合人才的總體目標(biāo)。

2.2.5 考核方式改革

撰寫論文和答辯相結(jié)合能充分深入地挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛力，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，綜合訓(xùn)練分析、歸納、總結(jié)、表達(dá)等綜合能力。要求學(xué)生按科技論文格式完成一篇小論文，并進(jìn)行答辯。

3 結(jié)果分析與討論

這種系統(tǒng)、全面的綜合實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)主要有：

(1)按照技術(shù)知識(shí)的系統(tǒng)性和內(nèi)在聯(lián)系改進(jìn)綜合實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了科學(xué)發(fā)現(xiàn)、發(fā)展的綜合性、前沿性及技能的實(shí)際有效性；改變了過(guò)去只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林，缺乏系統(tǒng)性的弊端。

(2)充分體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)技能的系統(tǒng)性、科學(xué)性、創(chuàng)造性訓(xùn)練；有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力。

(3)可在綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)和檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)理論，探索研究新方法、新思路、新想法。培養(yǎng)學(xué)生資料數(shù)據(jù)收集、批判性閱讀、資料綜合分析、方案總體設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、結(jié)果綜合分析歸納總結(jié)表達(dá)能力。給予學(xué)生深入鉆研、發(fā)揮創(chuàng)造性的空間。推動(dòng)學(xué)生向“變學(xué)為思”“變學(xué)為悟”“變學(xué)為創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變。

(4)與科研有機(jī)結(jié)合。部分綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)自科研課題，使學(xué)生能夠及時(shí)涉獵冶金與其他交叉學(xué)科的前沿知識(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了使知識(shí)、能力、目標(biāo)和需求四者達(dá)到有機(jī)統(tǒng)一，采用人才培養(yǎng)目標(biāo)與學(xué)科專業(yè)特色、地方資源開(kāi)發(fā)對(duì)專業(yè)人才需求、學(xué)生主要就業(yè)企業(yè)行業(yè)特點(diǎn)四者有機(jī)結(jié)合，改進(jìn)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容，使學(xué)生具備了解決工程與科研實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。綜合實(shí)驗(yàn)的工程性、系統(tǒng)性、實(shí)用性、有效性、典型性、完整性、研究性與前沿性相統(tǒng)一，對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)全面綜合訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)由“被動(dòng)學(xué)習(xí)”向“主動(dòng)學(xué)習(xí)”的轉(zhuǎn)變，學(xué)生變?yōu)閷W(xué)習(xí)的主人具有不可替代的作用。學(xué)生在綜合靈活應(yīng)用知識(shí)、獨(dú)立解決工程問(wèn)題和科技創(chuàng)新等方面得到系統(tǒng)綜合訓(xùn)練強(qiáng)化，既保證了教育目標(biāo)計(jì)劃的貫徹落實(shí)，又滿足了學(xué)科發(fā)展與學(xué)生就業(yè)、地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源開(kāi)發(fā)等多方面、多層次的需求。

[1]吉愛(ài)國(guó).綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007,26(1):94-96.

[2] 翟大成,劉能生,和秋昆,等. 冶金工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2010,8(6):142-145.

[3] 段曉英,姚天明,楊勇，等.巧設(shè)綜合實(shí)驗(yàn) 提升綜合能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008,27(4):97-99.

[4]閆永旺,范秀風(fēng).改革冶金工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2012,29(1):163-164.

[5] 方葉祥,倪衛(wèi)紅,邵建峰.建設(shè)有特色的工業(yè)工程綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2006(5):60-62.

Comprehensive Experiment Teaching Reform of Metallurgy

DING Mantang

(College of Resources and Environmental Engineering, Panzhihua University, Panzhihua 617000, China)

In combination with characteristics of four aspects, one can solve the engineering and scientific and research problems and improve comprehensive experiment of metallurgy. The four aspects are as follows: cultivation target, vocational characteristic, the talents demand for local resource, and student employment distribution. By carrying out four in one, we improve the training enthusiasm and activity, and train and enhance the comprehensive application ability, independently solving engineering problem and scientific and technical innovation.

experimental teaching reform; comprehensive experiment; comprehensive ability; engineering ability; innovation ability

2014-03-02；修改日期: 2014-06-30

丁滿堂(1971-)男,本科、學(xué)士，副教授、高工,主要從事冶金與實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的工作。

G642.423；TF03+1

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.035