《冶金工藝及設(shè)備》課程體系與教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建與改進(jìn)

摘要：鋼鐵冶金工藝及設(shè)備涵蓋了煉鐵、煉鋼及連鑄工藝流程及設(shè)備等內(nèi)容。本文主要探討了冶金工藝及設(shè)備的課程體系改革的必要性?，F(xiàn)代社會發(fā)展及冶金能源及資源結(jié)構(gòu)的變化，迫使當(dāng)代冶金工藝流程和設(shè)備結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因而需要對冶金工藝及設(shè)備課程在內(nèi)容上進(jìn)行調(diào)整，在教學(xué)方式上進(jìn)行改進(jìn)，以期培養(yǎng)符合社會及工業(yè)發(fā)展需求的冶金專業(yè)學(xué)生。

關(guān)鍵詞：冶金工藝；教學(xué)；課程

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0015-02

一、冶金設(shè)備課程體系改革的必要性

培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才，以適應(yīng)“中國制造2025”，實現(xiàn)我國制造強國戰(zhàn)略的行動綱領(lǐng)[1]。鋼鐵制備及鋼鐵工藝裝備是高端裝備制造的基礎(chǔ)。如何培養(yǎng)高素質(zhì)的技術(shù)人才，適應(yīng)新時期的發(fā)展，是高等教育改革的重要內(nèi)容。冶金設(shè)備是冶金工程專業(yè)的主要課程，工藝與設(shè)備是鋼鐵冶煉與制造過程中的基礎(chǔ)專業(yè)。

《鋼鐵冶金工藝與設(shè)備》主要是介紹現(xiàn)代鋼鐵冶煉過程中最基本、最常用的冶金設(shè)備。掌握火法冶金設(shè)備的構(gòu)造、性能及工作原理，對于冶金工藝革新、設(shè)備的更新?lián)Q代具有重要意義。課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段與方法等是保證教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。隨著冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步，課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段與方法等的教學(xué)改革不斷推進(jìn)。近年來，我校冶金工程專業(yè)的課程的教學(xué)改革，是根據(jù)國內(nèi)外教育及社會要求，明確人才培養(yǎng)目標(biāo)定位，逐步構(gòu)建了有利于創(chuàng)新人才健康成長的人才培養(yǎng)體系。

二、冶金工藝及設(shè)備涵蓋內(nèi)容

冶金工藝是冶金工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。鋼鐵冶金工藝涉及了整個鋼鐵工業(yè)長流程，內(nèi)容包括了煉鐵原理、煉鐵工藝、高爐生產(chǎn)操作、轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝及生產(chǎn)操作、電爐煉鋼工藝及操作、連鑄過程及操作[2-4]。而冶金設(shè)備涉及了以上所有工藝工程中的使用設(shè)備及設(shè)備維護(hù)。因而鋼鐵工藝及設(shè)備課程在建設(shè)時，就必須涉及煉鐵工藝及設(shè)備、煉鋼工藝及設(shè)備、連鑄工藝及設(shè)備等知識體系，是一門應(yīng)用性極強的專業(yè)課程。該課程主要是以培養(yǎng)學(xué)生冶金工程方面知識和實踐能力，提高我國冶金工程技術(shù)人員素質(zhì)為目的的一類課程，其在教學(xué)過程中強調(diào)的是理論與實踐并重。同時，要及時在課堂上更新世界上本行業(yè)最新工藝技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用范例，實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型鋼鐵專業(yè)人才的目標(biāo)。

三、課程體系建立必須與人才培養(yǎng)及冶金工藝的發(fā)展趨勢相適應(yīng)

當(dāng)前，課程體系滯后，內(nèi)容幾十年幾乎沒變化，與現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展不相適應(yīng)，造成培養(yǎng)的人才不適應(yīng)社會發(fā)展的要求[5]。因此，在制訂面向世紀(jì)人才培養(yǎng)方案時[6]，要根據(jù)冶金工程技術(shù)的發(fā)展趨勢，弄清未來本領(lǐng)域?qū)σ苯鸸に囋O(shè)備及人才知識結(jié)構(gòu)的要求。當(dāng)前及今后相當(dāng)長一個時期內(nèi)，冶金工藝的發(fā)展趨勢將繼續(xù)沿著強化過程、節(jié)能、低污染的方向發(fā)展，同時受資源及社會發(fā)展限制，相應(yīng)的冶金設(shè)備就是朝著高效反應(yīng)器發(fā)展，將進(jìn)一步取代傳統(tǒng)的反應(yīng)器，節(jié)能和環(huán)境污染問題將得到更好的解決。由于科技發(fā)展帶來裝備的日益更新，以及計算機自動控制技術(shù)的發(fā)展，使得鋼鐵工藝的操作越發(fā)精細(xì)，致使鋼鐵工藝及設(shè)備課程教學(xué)內(nèi)容及方式存在教材滯后于實踐工藝、以及理論教學(xué)與工程實踐銜接不上等問題。隨著資源的枯竭及對金屬產(chǎn)品需求的擴大，低品位復(fù)雜礦、二次資源、海洋資源將逐步成為未來冶金的重要原料，用現(xiàn)有技術(shù)對其進(jìn)行處理是很困難的，甚至是不可能的，因此，對適宜處理這類原料的新工藝的研究開發(fā)具有戰(zhàn)略性的意義。冶金與化工、材料的結(jié)合更為緊密，國際上提出的近終性加工、增值冶金、冶金短流程等概念，其內(nèi)涵都是要實現(xiàn)產(chǎn)品的精細(xì)化、多樣化、增值化，減少成本，提高效益。設(shè)備過程自動化、工廠的系統(tǒng)優(yōu)化是未來冶金工業(yè)發(fā)展的重要方向。隨著控制理論與技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能的發(fā)展和在冶金中的運用，未來冶金工業(yè)將實現(xiàn)“現(xiàn)場”無人化。冶金工廠是一個復(fù)雜的制造系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法，對系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化具有巨大的潛力，是提高產(chǎn)品質(zhì)量與質(zhì)量，獲取最大經(jīng)濟效益的重要途徑。近年來，鋼鐵冶金教研室在教師們的共同努力下，在工藝及設(shè)備課程的設(shè)置及建設(shè)方面做了大量的改革，今后將繼續(xù)推進(jìn)鋼鐵冶金專業(yè)總體改革，使得冶金專業(yè)學(xué)生能夠更符合社會及工業(yè)發(fā)展的需求。

四、課程體系的構(gòu)建及教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)

以前制定的冶金設(shè)備的教學(xué)計劃對于冶金工藝涉及較少，這樣在課程講解過程中，學(xué)生對工藝不熟悉，不能理解設(shè)備的性質(zhì)和運行。同時，由于我校現(xiàn)在學(xué)生的畢業(yè)課程設(shè)計不涉及鋼廠的工藝設(shè)備，鋼鐵工藝，設(shè)備構(gòu)造、性能及作用僅是紙上談兵，缺少必要的現(xiàn)場實物了解，而課堂講解難于清晰透徹，學(xué)生對于工藝及設(shè)備知識比較模糊。因而必須對工藝及設(shè)備課程進(jìn)行改革：（1）盡量創(chuàng)造條件，讓學(xué)生有機會去現(xiàn)場或者實驗室見證實物，了解冶金設(shè)備的構(gòu)造及運行，使學(xué)生能夠直觀掌握所學(xué)的知識，并可學(xué)以致用。（2）可以利用現(xiàn)代模擬軟件，使得學(xué)生在不能夠親自動手操作的情況下，模擬操作條件及設(shè)備，獲得對設(shè)備的實物認(rèn)識，有助于提高學(xué)生的解決問題能力，提高技能鍛煉能力。（3）畢業(yè)實習(xí)是學(xué)生實際接觸工廠設(shè)備，了解工藝流程，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)結(jié)合的關(guān)鍵和主要時期，有助于學(xué)生掌握設(shè)備的應(yīng)用，并為將來進(jìn)一步改善工藝及設(shè)備打好基礎(chǔ)。最后將冶金知識進(jìn)行歸類和重組，對課程內(nèi)容進(jìn)行精選、補充和及時更新，確保課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和時代性。新的冶金工藝及設(shè)備課程體系，一方面保留了傳統(tǒng)體系中的高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐等經(jīng)典的長流程冶金設(shè)備，同時增加了鋼鐵工業(yè)過程中短流程工藝，以及精練設(shè)備、高溫余熱回收、直接還原的工藝及設(shè)備。增加的這些現(xiàn)代冶金工藝，適應(yīng)了現(xiàn)有礦產(chǎn)資源以及將來鋼鐵冶金的發(fā)展趨勢，可使學(xué)生及時把握現(xiàn)代冶金的方向，更系統(tǒng)地掌握鋼鐵冶煉過程中的各種方法和規(guī)模，掌握資源的利用及回收以及相關(guān)先進(jìn)的燃燒材料和耐火、保溫材料，為將來選擇、維修及改造設(shè)備提供專業(yè)基礎(chǔ)，使得冶金設(shè)備課程體系內(nèi)容更加充實和完整。課程體系的改革涉及課程設(shè)置和課程內(nèi)容。冶金設(shè)備課程的內(nèi)容是建立在具備工藝知識的基礎(chǔ)上的，原課程內(nèi)容較陳舊。鋼鐵冶金學(xué)是個相對老的專業(yè)，其工藝及流程相對固定。冶金工藝及設(shè)備的課程內(nèi)容涉及工藝及設(shè)備，是原有冶金工藝和冶金設(shè)備兩門課程的合并，這兩門課的有機結(jié)合可以節(jié)約學(xué)生50%的學(xué)時，在內(nèi)容上和教學(xué)上可以更靈活。

五、新課程體系教學(xué)模式的改進(jìn)

改革教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，提高學(xué)生整體素質(zhì)。現(xiàn)有教學(xué)方式是課堂授課，采用在黑板上畫草圖的方式，讓學(xué)生們了解設(shè)備的構(gòu)造。這樣造成的問題是講述設(shè)備結(jié)構(gòu)及運轉(zhuǎn)方式、操作流程時，不能直觀的向?qū)W生表達(dá)，造成了課堂內(nèi)容枯躁泛味。高等教育創(chuàng)新的最直接、最明顯的方式就是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方式的不斷改進(jìn)與變革。而教學(xué)模式的改進(jìn)則是教育創(chuàng)新的基礎(chǔ)。本教研積極推動全體教師參與教學(xué)研究與教學(xué)改革工作，特別鼓勵中青年教師學(xué)習(xí)全球先進(jìn)的教學(xué)方式和模式，積極推廣優(yōu)秀教學(xué)研究及教學(xué)改革成果，組織青年教師跟蹤國際、國內(nèi)冶金學(xué)科前沿動態(tài)。要求廣大教師及時調(diào)整、完善教學(xué)內(nèi)容，充分反映出本學(xué)科最新科技成果與科技動態(tài)。在教學(xué)過程中要注重學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。同時利用通識課這個平臺，讓學(xué)生加強了解煉鐵煉鋼生產(chǎn)技術(shù)的歷史進(jìn)程，了解鋼鐵工藝進(jìn)程中重大工藝技術(shù)創(chuàng)新背景，聚焦鋼鐵工藝的現(xiàn)存問題及未來發(fā)展的前沿方向，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識?，F(xiàn)代化教學(xué)手段為課堂注入了活力，多媒體及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知能力[7]，啟發(fā)其思維：（1）課堂上授課方式由教師主體傳授式變?yōu)檠杏懯健咐?，并結(jié)合實際生產(chǎn)過程中設(shè)備應(yīng)用的視頻來教學(xué)。（2）利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的在線軟件，可讓學(xué)生通過模擬操作設(shè)備，熟練掌握計算設(shè)備運行時的給料、熱量以及出料等流程，同時可以利用編制模型以計算物料平衡及能量平衡。（3）采取互動式教學(xué)模式，強調(diào)課堂內(nèi)外的互動，教學(xué)與科研的結(jié)合等，融創(chuàng)新意識、能力培養(yǎng)與工程能力培養(yǎng)于教育教學(xué)全過程之中。同時適當(dāng)布置一些課外的課題，讓同學(xué)們借助現(xiàn)代三維軟件，自行繪制感興趣的設(shè)備或零件，加深對設(shè)備組成及應(yīng)用的認(rèn)識。冶金工藝及設(shè)備是個實踐性非常強的課程，應(yīng)充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，改革教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量。鑒于冶金工藝及設(shè)備課程的實踐性強的特性，在培養(yǎng)冶金工程類學(xué)生的同時，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計，有助于學(xué)生理解及掌握這門課程。畢業(yè)設(shè)計階段可鍛煉學(xué)生對本學(xué)科的工程設(shè)計能力、科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力，可檢驗學(xué)生綜合運用多學(xué)科理論、知識與方法的能力。

依據(jù)我校對冶金工程尤其是鋼鐵冶金專業(yè)類人才培養(yǎng)目標(biāo)定位，本教研室通過專業(yè)設(shè)置調(diào)整、教材與教學(xué)方法改革、高素質(zhì)師資隊伍建設(shè)和加強校企聯(lián)合培養(yǎng)機制等途徑，確保冶金工藝及設(shè)備課程內(nèi)容及教學(xué)方式的可行性，從而實現(xiàn)應(yīng)用型、創(chuàng)新型鋼鐵專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

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