有色冶金設(shè)備課程教學(xué)思考與探索

雷 鷹，王海川

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

有色冶金設(shè)備課程是為冶金工程專業(yè)(有色冶金方向)本科生開設(shè)的一門專業(yè)必修課，通過(guò)課程教學(xué)，要求學(xué)生系統(tǒng)掌握現(xiàn)代有色冶金過(guò)程常用設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)和應(yīng)用工藝，對(duì)有色冶金常用設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、選型與維護(hù)有一個(gè)較為全面的、立體的了解。本課程著重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用冶金傳輸原理、有色冶金原理、有色金屬冶金學(xué)等先導(dǎo)性基礎(chǔ)知識(shí)解決有色冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型與維護(hù)等問題的能力。

一、有色冶金設(shè)備課程教學(xué)存在的問題

(一)學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊、學(xué)習(xí)興趣不高

在學(xué)習(xí)有色冶金設(shè)備這門課程之前，需要學(xué)生掌握冶金傳輸原理、有色冶金原理、有色金屬冶金學(xué)等先導(dǎo)性基礎(chǔ)知識(shí)，以及機(jī)械制圖等專業(yè)基礎(chǔ)課程知識(shí)，但學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，不少學(xué)生看不懂結(jié)構(gòu)圖，久而久之對(duì)該課程產(chǎn)生了厭學(xué)情緒。此外，課程教學(xué)需要講授從散料輸送設(shè)備、流體輸送設(shè)備、冶金傳熱設(shè)備、冶金反應(yīng)設(shè)備，直至冶金產(chǎn)品產(chǎn)出所用的基本設(shè)備，設(shè)備種類多且復(fù)雜，公式推導(dǎo)及理論分析環(huán)節(jié)較多，概念抽象、課程難度較大，學(xué)生學(xué)起來(lái)有一定困難。這也間接導(dǎo)致學(xué)生聽課效率不高，對(duì)課程學(xué)習(xí)興趣不濃。

(二)教材內(nèi)容陳舊

有色冶金設(shè)備課程與有色冶金專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課不同，可選用的教材很少。由于專門從事冶金設(shè)備教學(xué)及研究的教師少，加之高校科研任務(wù)緊、考核壓力大等因素，導(dǎo)致教材建設(shè)遲緩、部分知識(shí)老化。目前所選擇的教材為2009年出版的，且相對(duì)于2003年初版教材在設(shè)備內(nèi)容等方面更新上明顯不足。譬如，鼓風(fēng)爐、反射爐、回轉(zhuǎn)窯、諾蘭達(dá)爐、瓦紐科夫爐等上世紀(jì)七八十年代火法冶金設(shè)備，仍占較大篇幅；閃速熔煉吹煉、卡爾多轉(zhuǎn)爐、大極板電積鋅等新興發(fā)展和逐漸全面應(yīng)用的技術(shù)和設(shè)備沒有涉及或者內(nèi)容偏少；冶金廢水廢渣處理處置、煙氣凈化、高壓浸出、電磁攪拌、管道溶出等重要的冶金主干和輔助流程技術(shù)和設(shè)備內(nèi)容偏少等。此外，濕法、火法、電冶金主干設(shè)備的計(jì)算選型內(nèi)容較少，待學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，還需花費(fèi)時(shí)間查閱冶金設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行計(jì)算選型。教材內(nèi)容更新不足影響了課程教學(xué)效果。

(三)教學(xué)素材匱乏、教學(xué)方法落后

課堂教學(xué)如果照搬教材，內(nèi)容枯燥，無(wú)法提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。板書形式難以表達(dá)設(shè)備結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及連接情況，尤其有色冶金設(shè)備種類型號(hào)繁多、設(shè)備復(fù)雜、結(jié)構(gòu)零件較多，教師需要較多課時(shí)進(jìn)行講授，講完之后很多學(xué)生忘記了前面所講內(nèi)容。最好是收集豐富的多媒體圖片、視頻、動(dòng)畫等資料，這些圖片和視頻需要在現(xiàn)場(chǎng)攝制，向?qū)W生演示設(shè)備結(jié)構(gòu)構(gòu)成、冶金反應(yīng)過(guò)程、物料狀態(tài)等等，對(duì)不能拍攝圖片和視頻的區(qū)域或者過(guò)程，需要制作flash動(dòng)畫甚至冷態(tài)(水力)模型，這些教學(xué)素材可以將抽象的概念轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗蟮恼故?，有利于學(xué)生理解知識(shí)，又可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

目前有色冶金系用于教學(xué)的設(shè)備較少，沒有覆蓋火法冶金、濕法冶金、電冶金等各個(gè)冶金反應(yīng)類型，一些關(guān)鍵冶金過(guò)程如銅鉛熔煉、吹煉、電解精煉，鋅焙燒、浸出、電解沉積，氧化鋁熔鹽電解等等，缺乏演示設(shè)備，也無(wú)水力模型。此外，生產(chǎn)和認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)時(shí)由于涉及安全等原因，學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)參觀學(xué)習(xí)走馬觀花；帶隊(duì)教師不能做到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，致使學(xué)生的學(xué)習(xí)很難聯(lián)系實(shí)際提高效果。

(四)考核形式單一

有色冶金設(shè)備課程考核方式采用卷面筆試成績(jī)結(jié)合平時(shí)成績(jī)(如作業(yè)、小論文、課堂表現(xiàn))的方法來(lái)綜合評(píng)定學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。這種考核方式造成學(xué)生考前突擊死記硬背復(fù)習(xí)題，不能完全反映學(xué)生的實(shí)際知識(shí)掌握程度，更不能體現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用能力水平。

二、有色冶金設(shè)備課程教學(xué)改革舉措探索

(一)提高學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)水平和學(xué)習(xí)興趣

為提高學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)水平和學(xué)習(xí)興趣，可以從兩個(gè)方面下功夫。一方面，在講解有色冶金設(shè)備課程內(nèi)容的時(shí)候，將相關(guān)內(nèi)容與冶金傳輸原理、有色冶金原理、有色金屬冶金學(xué)等先導(dǎo)性基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行聯(lián)系，簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)一遍。譬如講解銅的熔池熔煉設(shè)備時(shí)，復(fù)習(xí)造锍熔煉原理、造锍熔煉發(fā)展趨勢(shì)等知識(shí)后，再分類講解艾薩/奧斯邁特爐、奧托昆普爐、卡爾多爐、水口山法等氧氣頂吹、側(cè)吹熔煉設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、氧槍操作等知識(shí)。注重聯(lián)系先修課程，講解各類型設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)和適用對(duì)象，培養(yǎng)學(xué)生解決有色冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型與維護(hù)等問題的能力。另一方面，采取課前預(yù)習(xí)、課前作業(yè)、課后總結(jié)等方式提高學(xué)生專業(yè)水平。當(dāng)堂課程結(jié)束時(shí)，將下一堂課的要點(diǎn)、難點(diǎn)以問題形式布置給學(xué)生，下一堂課提問考察學(xué)生預(yù)習(xí)情況，并要求學(xué)生每次課結(jié)束后對(duì)已學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析總結(jié)。

(二)加強(qiáng)教材建設(shè)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

我校有色冶金專業(yè)開設(shè)已有十余年，有必要在教材建設(shè)方面下功夫，形成自己獨(dú)特的學(xué)科資源。組建編撰團(tuán)隊(duì)、申請(qǐng)教材建設(shè)專項(xiàng)，通過(guò)廣泛搜集資料、深入企業(yè)調(diào)研，梳理、總結(jié)新興冶金技術(shù)與設(shè)備，將其與經(jīng)典冶金技術(shù)設(shè)備結(jié)合進(jìn)行教材編寫。需要注意優(yōu)化教材結(jié)構(gòu)、更新知識(shí)點(diǎn)，比如擴(kuò)展閃速熔煉、大極板電解、煙氣脫硫脫硝等新技術(shù)設(shè)備內(nèi)容，增加濕法、火法、電化學(xué)冶金主體反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)計(jì)算選型等。重視對(duì)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐案例的搜集和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的探討，注重對(duì)學(xué)生知識(shí)面擴(kuò)展，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生解決綜合性問題的能力，以提高學(xué)生整體知識(shí)水平和綜合素質(zhì)。

有色金屬有60余種，它們的提取冶金涉及濕法、火法、電化學(xué)三大冶金反應(yīng)類別，牽涉到熔煉、吹煉、焙燒、精餾、煅燒、氯化、浸出、萃取、溶出、分解、沉淀、蒸餾、電解精煉、電解沉積、硫化礦電解十幾種冶金反應(yīng)過(guò)程單元，每個(gè)過(guò)程單元均有自己專用的冶金設(shè)備。此外，還包括原料輸送、混合攪拌、液固分離、煙氣收塵與凈化等輔助單元。每個(gè)章節(jié)、每種設(shè)備都詳細(xì)講解，這在32個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)是無(wú)法完成的，效果也很不理想。因此從內(nèi)容上要分輕重緩急，如混合攪拌設(shè)備、傳熱設(shè)備、燃燒裝置可以設(shè)置為自學(xué)內(nèi)容，物料輸送、液固分離、蒸發(fā)結(jié)晶、干燥可以設(shè)置為一般內(nèi)容，離子交換與萃取、熔煉吹煉、煙氣收塵凈化設(shè)置為難點(diǎn)內(nèi)容，熔煉吹煉、電解電積、焙燒煅燒結(jié)可以設(shè)置為重點(diǎn)內(nèi)容等等。此外還需考慮有色冶金專業(yè)就業(yè)前景和安徽本地有色金屬冶煉企業(yè)情況，著重講解銅、鉛、鋅冶煉流程從原料到最終產(chǎn)品的設(shè)備工作原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用等。

(三)廣泛收集素材，改革教學(xué)方法

本課程如僅通過(guò)PPT講解加板書，教學(xué)效果不佳，學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容印象不深刻，講完之后很多學(xué)生容易遺忘，也難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。利用實(shí)習(xí)、調(diào)研、項(xiàng)目合作等機(jī)會(huì)，通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生到冶煉現(xiàn)場(chǎng)、車間拍攝設(shè)備靜態(tài)圖片和操作視頻，上網(wǎng)搜集更多的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、剖面圖，想辦法搜集制作演示動(dòng)畫等，加強(qiáng)教學(xué)直觀性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。此外，適當(dāng)加大教學(xué)設(shè)備建設(shè)力度，包括加強(qiáng)仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)、演示與驗(yàn)證設(shè)備建設(shè)以及模型設(shè)備建設(shè)等。針對(duì)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力不強(qiáng)，可以采取案例教學(xué)、啟發(fā)式討論等教學(xué)形式，將枯燥的設(shè)備結(jié)構(gòu)原理操作講解，轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備計(jì)算選型實(shí)踐，有利于學(xué)生理解知識(shí)，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決有色冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型與維護(hù)等能力。

(四)加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，改革考核方式

加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的舉措主要包括加強(qiáng)課堂教學(xué)實(shí)踐性、強(qiáng)化認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的效果等，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)冶金設(shè)備的理解和認(rèn)識(shí)。通過(guò)開設(shè)習(xí)題課、課堂研討等多種形式教學(xué)，讓學(xué)生在理論指導(dǎo)下親自實(shí)踐。例如可以采取“教材和文獻(xiàn)閱讀—書面或口頭報(bào)告—提問回答討論”[1]，選擇兼具基礎(chǔ)性、先進(jìn)性的綜合性問題考察學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和求知欲，既鍛煉學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，又能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維、組織能力和表達(dá)能力。在條件允許情況下，延長(zhǎng)實(shí)習(xí)周期、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)講解、加強(qiáng)實(shí)習(xí)效果考核。此外，將更多的學(xué)生納入教師科研團(tuán)隊(duì)，以參與企業(yè)橫向課題研究、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等形式，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力切實(shí)提高。課程考核形式不拘泥于閉卷考試加平時(shí)成績(jī)，可以開卷考試，著重考察學(xué)生對(duì)鋁、銅、鎳、鈷、鉛、鋅、錫等有色金屬冶煉流程、核心設(shè)備結(jié)構(gòu)、尺寸、特點(diǎn)、應(yīng)用前景和發(fā)展方向的把握程度等。

三、結(jié)語(yǔ)

有色冶金設(shè)備教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊、學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)素材匱乏、教學(xué)方法落后，以及考核形式單一等問題。通過(guò)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、廣泛收集素材、改革教學(xué)方法、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、改革考核方式等舉措，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生理解掌握該課程的知識(shí)要點(diǎn)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。