冶金原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討

余岳 成日金 張翔 王煒

摘要：本論文將針對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的實(shí)際問題，通過引入學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和科研教學(xué)一體化的教學(xué)模式，建立完善的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制，加大對(duì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的獎(jiǎng)勵(lì)等措施，極大地提高了學(xué)生的積極性，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：冶金原理；科研教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）01-0094-02

冶金原理是冶金工程專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是深入學(xué)習(xí)鋼鐵冶金的基礎(chǔ)和紐帶，是貫穿整個(gè)冶金工程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的橋梁[1，2]。同時(shí)，冶金原理實(shí)驗(yàn)是對(duì)冶金原理課程的具象化和本科教學(xué)的重要組成環(huán)節(jié)。

一、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

我校在上世紀(jì)80年代以后，將“煉鐵”和“煉鋼”教研室合二為一，成立了鋼鐵冶金系，并對(duì)課程體系、教學(xué)大綱、教學(xué)方法進(jìn)行了大膽改革，冶金專業(yè)的學(xué)生既安排了煉鐵方面的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，也安排了煉鋼方面的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)書本專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也對(duì)整個(gè)鋼鐵冶金的工藝流程的學(xué)習(xí)及相關(guān)知識(shí)有了進(jìn)一步的鞏固和提高。

冶金工程系薛正良教授和周國(guó)凡教授于2008年出版的《鋼鐵冶金實(shí)驗(yàn)》教材，其包含傳輸原理實(shí)驗(yàn)、冶金原理實(shí)驗(yàn)和鋼鐵冶金實(shí)驗(yàn)三大模塊。目前我們正在研究把課程建設(shè)與教育創(chuàng)新、社會(huì)發(fā)展相結(jié)合，進(jìn)一步推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，不斷提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平，培養(yǎng)出更多適應(yīng)社會(huì)需求的學(xué)生。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

冶金原理實(shí)驗(yàn)是冶金工程專業(yè)的第一組專業(yè)實(shí)驗(yàn)，其包含了熱電偶的檢定、冶金熔體熔化溫度測(cè)定、熔體粘度的測(cè)定以及熔體表面張力測(cè)定。這一組實(shí)驗(yàn)主要是學(xué)習(xí)有關(guān)冶金的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等方面的內(nèi)容。冶金原理實(shí)驗(yàn)可以概括為兩大類：即理論研究和專業(yè)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生將課堂所學(xué)的專業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化為動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行論證，以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。冶金工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也要根據(jù)時(shí)代環(huán)境的變化而變化，而今冶金原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍存在一些問題[3]，主要包括以下幾點(diǎn)：

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_

針對(duì)2007級(jí)、2008級(jí)、2009級(jí)冶金工程專業(yè)共480名學(xué)生展開的問卷調(diào)查，學(xué)生普遍表示對(duì)為什么要做實(shí)驗(yàn)比較茫然，被動(dòng)地按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上所要求的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮筒襟E進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的突出缺陷就是以實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師為中心，而忽視了學(xué)生認(rèn)知過程中的主觀能動(dòng)性，束縛了學(xué)生的探索性思想，在一定程度上限制了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，從而使學(xué)生無法完成理論—實(shí)踐—理論循環(huán)的實(shí)踐過程。

（二）教學(xué)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合不緊密

通過對(duì)480名學(xué)生的問卷調(diào)查以及上實(shí)驗(yàn)課所反應(yīng)的情況，學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)了解了熱電偶工作原理、冶金熔體的溫度定義、粘度定義和熔體表面張力的定義，但是學(xué)生對(duì)于這些所掌握的定義僅僅停留在表面，對(duì)這一系列的純理論在實(shí)際中的應(yīng)用沒有一個(gè)較深層次的認(rèn)知。

（三）學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)缺乏積極性

冶金原理實(shí)驗(yàn)由于是專業(yè)實(shí)驗(yàn)，在大三才開始授課。但是冶金實(shí)驗(yàn)是高溫實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備少，實(shí)驗(yàn)老師在講授的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)進(jìn)行。并且現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，學(xué)生并沒有在實(shí)驗(yàn)的過程中動(dòng)手操作。這導(dǎo)致老師在講授實(shí)驗(yàn)操作、注意事項(xiàng)及實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)難點(diǎn)時(shí)，學(xué)生沒有主動(dòng)的配合老師積極思考問題，不時(shí)出現(xiàn)開小差的現(xiàn)象。

（四）實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制單一

現(xiàn)階段考核實(shí)驗(yàn)成績(jī)的唯一方式是實(shí)驗(yàn)報(bào)告，但是抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

三、冶金原理實(shí)驗(yàn)改革措施

在建立創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)課程的前提下，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)機(jī)制進(jìn)行改革，建立完善的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制以及科學(xué)、合理、先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

（一）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

每一門實(shí)驗(yàn)講義的開篇第一小節(jié)都是實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。以熔體粘度測(cè)試實(shí)驗(yàn)為例。實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕榻B了熔體粘度對(duì)傳熱、傳質(zhì)以及流體流動(dòng)過程有重要影響。冶煉過程的造渣、金屬——熔渣間各種反應(yīng)的完全程度和速度、金屬與熔渣的分離、熔體對(duì)耐火材料內(nèi)襯的沖刷侵蝕等都與熔體的粘度密切相關(guān)。但是從實(shí)驗(yàn)教學(xué)上來說缺乏具體的內(nèi)容，學(xué)生還是要問為什么。所以以實(shí)驗(yàn)課來說，我們要將抽象的問題具體化、直觀化。比如說實(shí)驗(yàn)要做的是Q235連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的粘度。為了測(cè)試其粘度，首先要對(duì)此渣的熔點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)熔點(diǎn)要用到熱電偶，用熱電偶就要對(duì)熱電偶進(jìn)行校準(zhǔn)。為了使鋼坯更好的脫模，我們要進(jìn)行粘度，表面張力等一系列實(shí)驗(yàn)。這樣下來可以將冶金原理實(shí)驗(yàn)構(gòu)成一個(gè)整體，學(xué)生帶著目的性去完成一個(gè)整體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

（二）實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合

傳統(tǒng)教學(xué)方式是理論課老師只講理論，實(shí)驗(yàn)老師只管帶學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，理論課教師與實(shí)驗(yàn)教師之間缺乏交流與溝通。其教學(xué)方式可變?yōu)樵诶碚撜n教師教授與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容前，可以先和實(shí)驗(yàn)教師討論，先由實(shí)驗(yàn)教師給學(xué)生講授有關(guān)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，使學(xué)生在上理論前對(duì)基本概念在應(yīng)用方面有初步了解，然后理論課老師在課堂上進(jìn)行理論深化，形成實(shí)踐→理論的第一次循環(huán)；然后在理論課結(jié)束后，再來進(jìn)行實(shí)際操作，完成理論→實(shí)踐的過程。這與工科提倡的從“實(shí)踐中來，到實(shí)踐中”去的教學(xué)目的相得益彰。

（三）提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性

1.建立科研與教學(xué)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)體系。鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目，自愿組合，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容擬定實(shí)驗(yàn)方案，交由項(xiàng)目指導(dǎo)老師考查合理性，最后由實(shí)驗(yàn)教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證。這種教學(xué)方式促進(jìn)了學(xué)生之間的交流，形成了良好的科研協(xié)作習(xí)慣，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

2.改變實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方式。傳統(tǒng)冶金實(shí)驗(yàn)授課方式以老師操作、講解為主，缺乏對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)?；谶@些問題，建立學(xué)生為主，教師為輔的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方針。建立實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)，預(yù)約實(shí)驗(yàn)的學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)教師的操作視頻以及講解來預(yù)習(xí)本實(shí)驗(yàn)的操作方式，了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行原理。然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教師在旁輔助指導(dǎo)，解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題。

3.建立完善的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。對(duì)參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的學(xué)生，在評(píng)優(yōu)、獎(jiǎng)學(xué)金、評(píng)選等活動(dòng)中給予一定的優(yōu)先權(quán)以及學(xué)習(xí)和物質(zhì)上的獎(jiǎng)勵(lì)。通過舉辦實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽等方式，將實(shí)驗(yàn)課作為對(duì)學(xué)生創(chuàng)造力，動(dòng)手能力和分析問題能力的綜合評(píng)判，由系里專家進(jìn)行最后的考核，給予證書認(rèn)可。

（四）建立多元化考核機(jī)制

傳統(tǒng)冶金原理實(shí)驗(yàn)評(píng)定成績(jī)僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為準(zhǔn)，考核單一。為了改變這種現(xiàn)狀，全面評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ唧w做法如下：將報(bào)告分?jǐn)?shù)分為三大類，即平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，平時(shí)成績(jī)占40%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占40%和報(bào)告成績(jī)占20%。具體做法如下表1。

我校在加強(qiáng)冶金原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，學(xué)生的觀察能力得到了鍛煉，組織協(xié)作及合作精神得到了培養(yǎng)，調(diào)動(dòng)了大學(xué)生從事科研活動(dòng)的主動(dòng)性、積極性，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新性的高技術(shù)人才提供了一條有效的途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]張利華，翟大成，胡翠.冶金工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2011，14（2）.

[2]魯路，杜忠澤，王快社，等.冶金工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探析[J].中國(guó)電力教育，2012，（5）.

[3]王艷萍.冶金工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐探討[J].學(xué)周刊，2012，（12）.