研究生冶金物理化學(xué)課程教學(xué)改革探討

芮其宣，王海川

(安徽工業(yè)大學(xué) 冶金工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

研究生冶金物理化學(xué)課程教學(xué)改革探討

芮其宣，王海川

(安徽工業(yè)大學(xué) 冶金工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

冶金物理化學(xué)是冶金專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程。我們?cè)谝苯鹞锢砘瘜W(xué)課程建設(shè)過程中針對(duì)研究生教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和課程考核方面進(jìn)行了一些改革，并通過軟件介紹和案例講解在冶金熱力學(xué)教學(xué)、冶金動(dòng)力學(xué)教學(xué)過程中進(jìn)行了研究生教學(xué)實(shí)踐探索。

冶金物理化學(xué)；研究生教學(xué)；教學(xué)改革

冶金物理化學(xué)是冶金專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它在本科、碩士階段甚至到博士階段都是必修課。本課程主要研究冶金過程的基本理論及其應(yīng)用規(guī)律，它與其他本學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課包括鋼鐵冶金原理、冶金傳輸原理等互相交叉，相互依存。[1-3]在研究生階段，本課程主要內(nèi)容與本科階段有重復(fù)的部分，為讓研究生能夠進(jìn)一步深化本科階段的知識(shí)以及將冶金原理與工廠實(shí)踐相結(jié)合，需要對(duì)研究生冶金物理化學(xué)教學(xué)進(jìn)行改革。

一、研究生冶金物理化學(xué)課程教學(xué)中存在的問題

研究生與本科生在課程教學(xué)上存在差異，與本科教學(xué)相比，研究生教學(xué)更加注重科學(xué)知識(shí)的探索過程和方法，而不僅僅是獲得科學(xué)知識(shí)。目前研究生冶金物理化學(xué)課程教學(xué)主要存在以下問題。

一是課程體系與教學(xué)內(nèi)容針對(duì)性不強(qiáng)。冶金物理化學(xué)課程需要先修物理化學(xué)和冶金傳輸原理，其課程專業(yè)性強(qiáng)相對(duì)難以理解，在本科教學(xué)中基本以面的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。在研究生階段則應(yīng)該在面的基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)的教學(xué)，即在某些關(guān)于冶金問題方面進(jìn)行深入的講解。目前研究生所用的冶金物理化學(xué)教材與本科生階段所用教材內(nèi)容基本一致，雖然通過某些章節(jié)是否選學(xué)來進(jìn)行兩個(gè)階段的劃分，但是教學(xué)內(nèi)容還是不夠深入，與專業(yè)知識(shí)的結(jié)合還不夠緊密。

二是教學(xué)方式單一。目前研究生冶金物理化學(xué)課程教學(xué)還是沿襲本科教學(xué)的課堂講解方式，然而對(duì)于需要深入研究本專業(yè)的研究生來說，更加需要獲得如何通過冶金物理化學(xué)的理論學(xué)習(xí)去指導(dǎo)具體研究課題的能力。單純的理論講解會(huì)使得理論和實(shí)踐脫節(jié)，從而不利于后期具體課題的研究。

三是課程教學(xué)的考核與評(píng)估不足。研究生教學(xué)的考核與評(píng)估具有較大的模糊性，目前研究生成績?cè)u(píng)定主要是通過學(xué)生做大作業(yè)來考核的。然而，由于學(xué)生進(jìn)入研究生階段后都有具體的研究課題，因而學(xué)習(xí)時(shí)具有較為強(qiáng)烈的專業(yè)知識(shí)的偏向性。如何更加全面地評(píng)估課程教學(xué)效果，以及學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論、理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力的掌握情況等方面存在不足。[4-6]

二、對(duì)研究生冶金物理化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的改革

針對(duì)研究生教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容的改革重點(diǎn)是如何在教學(xué)中傳授科學(xué)的思維方法。由于在本科階段已經(jīng)有了冶金物理化學(xué)的基礎(chǔ)，研究生階段的教學(xué)不應(yīng)僅是課程內(nèi)容的講述，而是著重于對(duì)科學(xué)的思維方法的理解。針對(duì)這點(diǎn)，我們對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容采取了如下改革措施。

(一)理論與實(shí)踐之間聯(lián)系的教學(xué)

冶金工程是一門應(yīng)用性的學(xué)科，在教學(xué)過程中將基本原理與生產(chǎn)實(shí)踐之間的聯(lián)系以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的指導(dǎo)在課程內(nèi)容中體現(xiàn)出來，則會(huì)大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

例如：氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，為了控制轉(zhuǎn)爐渣的流動(dòng)性以確保能夠良好的脫磷、脫碳，合適的槍位控制是生產(chǎn)實(shí)踐中所采用的方法。但是，控制槍位冶金原理是什么？控制槍位的目的又是什么？這些需要從相圖上進(jìn)行分析才能夠充分了解現(xiàn)場(chǎng)操作的冶金原理。[7]轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，轉(zhuǎn)爐渣中FeO含量有顯著的變化。特別是冶煉后期，會(huì)出現(xiàn)FeO含量降低所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)爐渣熔點(diǎn)升高的現(xiàn)象。若要避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)爐渣熔點(diǎn)過高帶來的冶煉問題，則需要在FeO含量減少的同時(shí)保持熔渣在低熔點(diǎn)區(qū)域，我們可以通過轉(zhuǎn)爐的三元渣圖設(shè)計(jì)一個(gè)合適的轉(zhuǎn)爐渣中FeO變化路線以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。那么這個(gè)FeO變化的路線就是現(xiàn)場(chǎng)槍位控制的冶金原理。

通過以上的闡述并結(jié)合轉(zhuǎn)爐渣的三元相圖，就可以很好地講解現(xiàn)場(chǎng)操作中槍位的變化規(guī)律以及其對(duì)應(yīng)的冶金原理，從而引導(dǎo)學(xué)生將更多的相圖分析與現(xiàn)場(chǎng)操作結(jié)合起來。

(二)進(jìn)行比較型教學(xué)

火法冶金生產(chǎn)中，金屬與渣之間的反應(yīng)的冶金原理非常重要。同時(shí)，在不同階段時(shí)的金屬與渣之間的反應(yīng)條件、產(chǎn)物都不盡相同。如果單純就某一個(gè)反應(yīng)進(jìn)行講解，由于較為抽象而難以理解，但是若將多個(gè)相似但不同的反應(yīng)進(jìn)行比較、對(duì)比時(shí)就可以讓學(xué)生更加了解各個(gè)反應(yīng)原理的異同之處。

例如：在講授三元渣系相圖的教學(xué)過程中，可以將高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣和精煉爐渣拿出來做對(duì)比，通過對(duì)比目前所使用的高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣和精煉爐渣的成份范圍，來說明高爐、轉(zhuǎn)爐和精煉爐中不同的條件以及這些對(duì)鐵水和鋼水的成份、質(zhì)量的影響。

通過對(duì)比這三者的區(qū)別和聯(lián)系，可以很好地闡明高爐、轉(zhuǎn)爐和精煉爐的氧化-還原性以及三種渣在冶煉中的各自目的，這樣可以更加深刻了解鋼鐵冶金中最主要的三種反應(yīng)器。

三、對(duì)研究生冶金物理化學(xué)課程教學(xué)方式的改革

(一)進(jìn)行案例分析式的教學(xué)

研究生畢業(yè)均需要完成碩士畢業(yè)論文，這需要研究生對(duì)理論理解透徹后并將之應(yīng)用或拓展。因此每一篇碩士論文均是對(duì)冶金理論體系的某一部分的深入研究。對(duì)于冶金物理化學(xué)主要理論知識(shí)點(diǎn)，均有不少相關(guān)的碩士論文。

在教學(xué)過程中，可選取較有代表性的1～2篇碩士論文，在課堂上從論文的研究背景、論文的理論基礎(chǔ)、以及針對(duì)實(shí)際的某個(gè)方面對(duì)理論的擴(kuò)展等多個(gè)方面進(jìn)行分析講解。以碩士畢業(yè)論文作為案例進(jìn)行分析教學(xué)可以達(dá)到以下效果：

1.擴(kuò)展學(xué)生視野，了解基本理論知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用和拓展，加深學(xué)生對(duì)冶金物理化學(xué)基本知識(shí)點(diǎn)的理解。

2.通過對(duì)已有成果的分析，掌握理論與實(shí)踐相結(jié)合的切入點(diǎn)，為研究生快速進(jìn)入課題和學(xué)會(huì)對(duì)課題進(jìn)行理論分析打下良好的基礎(chǔ)。

(二)引入軟件教學(xué)

目前對(duì)于熱力學(xué)計(jì)算分析有一些相關(guān)軟件，如FactSage、Thermocalc等，學(xué)院已經(jīng)購買了軟件。FactSage 軟件在計(jì)算多元多相體系平衡、渣鐵平衡、鋼中夾雜物的改性和控制等方面有其優(yōu)勢(shì)。在教學(xué)中使用該軟件對(duì)冶金物理化學(xué)中一些較為典型的多元體系或相圖進(jìn)行計(jì)算，向研究生介紹軟件的特點(diǎn)、局限性和做一些簡單的計(jì)算，使得學(xué)生達(dá)到對(duì)該軟件的入門級(jí)掌握，提高學(xué)生深入學(xué)習(xí)的興趣，為其研究生學(xué)習(xí)階段增加一個(gè)有用的熱力學(xué)計(jì)算工具。

四、對(duì)研究生冶金物理化學(xué)課程教學(xué)考核的改革

研究生冶金物理化學(xué)課程多采用小論文方式進(jìn)行教學(xué)考核。這種考核方式雖然避免了閉卷考試的以書本內(nèi)容為主的單一模式，鍛煉了學(xué)生查閱收集、整理資料能力，但是對(duì)于課堂教學(xué)的效果未能很好的體現(xiàn)。為了將課堂教學(xué)和學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)、整理總結(jié)資料的能力鍛煉結(jié)合起來，將考核分為兩個(gè)部分。一部分是以隨堂習(xí)題和小測(cè)驗(yàn)為考核手段，將課堂教學(xué)內(nèi)容作為考核目標(biāo)；另一部分是以命題小論文為考核手段，以鍛煉學(xué)生尋找文獻(xiàn)、總結(jié)資料的能力為考核目的。通過將兩部分乘以相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，綜合得到各個(gè)研究生的教學(xué)考核結(jié)果，從而在更多的方面體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

五、結(jié)語

研究生階段是對(duì)本科階段已經(jīng)掌握的基本理論知識(shí)進(jìn)一步深化和應(yīng)用的階段。針對(duì)研究生冶金物理化學(xué)課程教學(xué)中存在的問題，我們分別在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和教學(xué)考核方面進(jìn)行了改革，取得了一些成果。通過這些改革避免了與本科階段教學(xué)內(nèi)容的重合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展了學(xué)生的視野，同時(shí)還提高了學(xué)生查閱和總結(jié)資料的能力，為研究生階段下一步的學(xué)習(xí)和以后工作打下了良好的基礎(chǔ)。

[1]張延玲，王福明.冶金物理化學(xué)課程教學(xué)方法改革的探索[J].中國冶金教育，2010(2)：24-26.

[2]郭敏，張梅，王福明.在冶金物理化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力[J].中國冶金教育，2010(1)：10-12.

[3]張榮良，楊志彬，焦麗娜,等.冶金工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)與冶金物理化學(xué)教學(xué)實(shí)踐[J].中國冶金教育，2014(6)：1-4.

[4]梁珍淑，劉忠，李昌模,等.研究生課程建設(shè)探究[J].中國冶金教育，2015(6)：14-16.

[5]董永平.學(xué)位課程教學(xué)過程中研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2011(4)：108-109.

[6]魏志剛.分組討論式研究生課堂教學(xué)的實(shí)踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2015(5)：77-78.

[7]唐海燕.冶金物理化學(xué)教學(xué)中相圖的應(yīng)用案例[J].中國冶金教育，2012(1)：27-31.

(責(zé)任編輯 汪繼友)

A Probe into the Teaching Reform of Physical Chemistry of Metallurgy for Graduate Students

RUI Qi-xuan, WANG Hai-chuan

(School of Metallurgy Engineering, Anhui University of Technology, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

Physical Chemistry of Metallurgy is a fundamental required course for metallurgy majors. Reforms have been conducted in developing the course in regards of graduate teaching including teaching contents, mode, course evaluation and so forth, and explored the teaching practice of metallurgical thermodynamics and metallurgical kinetics through software introduction and case analysis.

physical chemistry of metallurgy; graduate teaching

2015-12-16

安徽工業(yè)大學(xué)研究生課程教學(xué)項(xiàng)目(2015030)

芮其宣(1975-)，男，安徽宣城人，安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院講師,博士。

G642.0

A

1671-9247(2016)03-0057-02