冶金工程專業(yè)實驗教學改革的嘗試與效果

唐雯聃

摘要：文章基于西安建筑科技大學冶金工程專業(yè)實驗教學面臨的問題，提出了實驗課程教學改革的新思路。經過多年的探索和嘗試，主要采取了在“小學期”集中授課、合理安排實驗進度、增加教學過程中的研討環(huán)節(jié)等措施。在長期實施的過程中取得了良好效果，在保證教學質量的同時實現(xiàn)了提高教學效率、節(jié)約教學資源的目的。

關鍵詞：實驗教學;進度安排;教學質量

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）10-0391-02

一、前言

西安建筑科技大學開辦煉鐵、煉鋼、有色冶金等專業(yè)始于1958年，當時基于國家發(fā)展需求采取小專業(yè)教學模式，以短時間培養(yǎng)足夠數(shù)量的專業(yè)技術人員為目的。其后60年隨著社會的發(fā)展和市場需求的變化，原本的各細分專業(yè)逐漸合并為冶金工程專業(yè)。采取大類專業(yè)教育，培養(yǎng)具有綜合冶金背景和冶金工程專業(yè)知識、能分析和解決復雜工程問題的綜合性人才[1]。實驗教學工作因培養(yǎng)目的的變化進行調整，原本各專業(yè)的實驗項目整合成冶金專業(yè)實驗模塊和開放性實驗模塊兩個部分。實驗獨立授課，課程表上不做具體安排，由授課教師自由掌握。

但目前存在三個問題：（1）實驗課程的安排受其他課程進度影響，如《冶金傳輸原理》《冶金原理》的相關章節(jié)應在實驗課程開始前完成。（2）一個實驗項目至少為4個課時，可做安排的時間有限。（3）前兩點會導致實驗項目進度不受控制，教學準備工作繁重，實驗材料浪費。以上原因會導致實驗課程持續(xù)時間長，教學效果不佳。課程團隊就以上問題的解決進行了多年的探索，本文將就探索過程和效果進行描述，并嘗試探討后續(xù)的進步空間。

二、課程改革的思路和措施

經研究討論發(fā)現(xiàn)，要解決以上三個問題需要具備兩個條件：（1）實驗教學需要安排固定時間，且前置課程完成。（2）科學合理地安排實驗項目，讓學生循序漸進地接受訓練，對課堂知識深入理解[2]。自2015年起，實驗室開始進行教學改革的嘗試;2018年將實驗教學設置在學期末;2019年建議教學辦設置用于實驗教學的“小學期”。

“小學期”的概念來源于美國，21世紀初被引入中國，期望能強化課程建設、提升教學水平和創(chuàng)新模式，加強國際性[3]?！靶W期”是為整個學期的教學服務的，除了課堂學習外，還可以包含實踐、討論交流、參觀學習等。本院將所有課程和考試集中在前18周，第19和20周是“小學期”;期間的教學研討和實踐活動完全由實驗課程教師安排[4]。

三、具體實施內容

本部分以鋼鐵冶金方向的專業(yè)實驗課程為例，講述課程改革的具體實施過程。冶金工程專業(yè)實驗為必修課，大四上學期開課;開放性實驗為選修課，大三下學期開課，成績綜合計入冶金專業(yè)實驗課。開放性實驗模塊有10項，分別為：鐵礦粉造球與球團礦抗壓實驗-6、精密火花直讀光譜儀應用與實踐-8、紅外測溫儀和紅外熱像儀應用與實踐-6、煤粉爆炸性測定實驗-6、煤的著火溫度測定-6、鋼中氧氮氫測定實驗-6、同步熱分析儀應用與實踐-8、熔鹽電解法的學習與實踐-6、高溫真空精煉爐的應用與實踐-6、巖相顯微鏡觀察與耐火材料荷重軟熔點測定實驗-6;項目編號分為K1—K10。專業(yè)實驗模塊有12項，分別為：鐵礦石還原實驗-6、鐵礦石低溫還原粉化實驗-6、鐵礦石軟化溫度實驗-6、冶金爐渣熔化溫度實驗-6、冶金爐渣黏度實驗-6、紅外測溫儀和紅外熱像儀應用與實踐-4、鋼坯（錠）凝固過程冷態(tài)模擬-6、流體流速和流量的測量方法-6、流體能量轉換一柏努力方程應用-4、高溫爐設計及分析-4、鋼鐵原料物性測定實驗-6、感應爐熔煉實驗-4;項目編號分為Z1—Z12。（項目后的數(shù)字代表課時數(shù)）

在實驗教學進度安排之前，將實驗項目按照不同的內容進行劃分，主要分為6種：冶金原料的性能測定{Z1（2-3/4-1）、Z2（2-3/4-1）、Z3（2-3/4-1）、Z11（4-1/4

-2/4-3）、K1（2-3/4-1）、K4（4-1/4-3）、K5（4-1/4-3）}、熔渣/耐火材料的性能測定{Z4（2-3/4-1/4-2）、Z5（6，2-3/4-1/4-2）、K10（4-1/4-2/4-3）}、冷態(tài)模擬{Z7（4-1/4-2）、Z8（2-3/4-1）、Z9（2-3/4-1）}、檢測儀器的使用{Z6（4-1/4-2）、K2（2-3/4-1）、K3（4-1/4-2）、K6（2-3/4-1）、K7（2-3/4-1）}、高溫爐設計及使用{Z10（4-

1/4-2/4-3）、Z12（4-1/4-2/4-3）、K9（4-1/4-2/4-3）}、電冶金{K8（4-1）}。小括號中數(shù)字表示項目對應的指標點，“2-3”表示應用知識分析工程問題的能力，“4-1”表示掌握合適的研究方法，“4-2”表示應用基礎知識分析問題的能力，“4-3”表示分析數(shù)據(jù)的能力。在實施過程中，開放性實驗側重于教授學生如何使用設備、分析數(shù)據(jù)，加強學生的動手能力，為后續(xù)專業(yè)實驗的教學打下了基礎。專業(yè)實驗與專業(yè)課程結合緊密，以加深學生對課堂知識的理解。

在小學期實驗進度安排如表1所示，周一到周五授課，周六周日學生處理數(shù)據(jù)，撰寫實驗報告。實驗項目安排原則為：（1）內容相同或相近的安排在一起。（2）基礎的項目安排在前面，操作性較強和拓展類的項目安排在后面。（3）一天盡量只安排一個實驗項目。Z5和Z6安排在同一天，可以利用高溫黏度計在測試過程中產生的高溫作為紅外測溫儀和熱像儀的測試對象，兩個實驗項目可同時進行，節(jié)約資源。Z10和Z12在同一天，將操作和設計結合講解，有利于將理論和實踐相結合。

四、實施效果分析

在校階段的實施效果除了考核成績，還包括實驗項目對應的教學指標點的達成情況。兩個實驗模塊對應的教學指標點如表1。近6年學生的考核成績分解到對應指標點如圖1所示。

由圖1可知，從2012級開始實施，2013級取得了明顯成效，但2014級成績明顯下滑。這是因為教學團隊在該年調整授課方式，加強課堂互動，但是縮短了學生的實際操作時間。這導致效果不佳，說明實操環(huán)節(jié)是教學過程中的核心，是提升學習水平的關鍵。在2010—2012級，指標點4-3的達成度最低;但在2013—2015級，有明顯回升。指標點4-3主要顯示學生對實際工藝的了解以及在實驗方案設計、數(shù)據(jù)處理方面的能力，該指標點上升說明學生在這方面的能力有明顯改善。

五、結語

結合本校硬件條件和實驗教學項目，持續(xù)提升本科實驗教學水平是持久的工作。因此近幾年針對教學過程的改革只處在初級的階段。雖然近3年學生的考核結果有所提高，但還面臨著一些問題。例如，如何縮短高溫實驗的時長，讓學生可以進行更多的操作;“小學期”的實驗教學完成之后，如何促進學生對知識的鞏固和靈活運用;實驗報告出現(xiàn)的問題如何迅速被分析出來。因此，還需要教學團隊進行更多的討論和嘗試，與教辦和學生建立良好的反饋—推動機制，才能實現(xiàn)教學過程的持續(xù)改進。

參考文獻：

[1]魯路，王超，楊雙平.冶金工程專業(yè)卓越工程師開放實驗教學探索[J].中國電力教育，2013，（16）：129-130，136.

[2]楊彬，李梅青.以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為導向的本科實驗中心的構建[J].實驗室科學，2019，22（03）：168-170，177.

[3]師桂楨，陳興.美國高校暑期小學期制度研究分析[J].世界教育信息，2019，32（05）：47-50，55.

[4]靳小雨，徐國紅，張本強，汪愛麗，丁永璽.軟、硬式排球前后教學效果的實驗論證和教學進度安排研究[J].天津體育學院學報，2002，（04）：55-57.

Attempt and Effect of Teaching Reform of Experiment in Metallurgical Engineering

TANG Wen-dan

（College of Metallurgy Engineering，Xi'an University of Architecture and Technology，

Xi'an，Shaanxi 710055，China）

Abstract： Based on the problems faced by Metallurgical Engineering Experiment Teaching in Xi'an University of Architectural Science and Technology. New ideas for experiment teaching reform are put forward. After years of exploration and attempt， the following measures are proposed： centralized teaching in "short semester"， reasonable arrangement of experimental projects， and increase the discussion in the teaching process. Good results have been achieved in the long-term implementation process. While guaranteeing the teaching quality， the aim of improving teaching efficiency and saving teaching resources is realized.

Key words：experimental teaching;schedule;teaching quality