冶金工程綜合實驗教學改革

丁滿堂

(攀枝花學院 資源與環境工程學院，四川 攀枝花 617000)

冶金工程綜合實驗教學改革

丁滿堂

(攀枝花學院 資源與環境工程學院，四川 攀枝花 617000)

攀枝花學院通過人才培養目標與學科專業特色、地方資源開發對專業人才需要特點、學生就業分布主要特征四者有機結合統一，以解決工程、科研實際問題為目標，改進冶金綜合實驗。提高了學生學習積極性和主動性，使學生在綜合應用知識、獨立解決工程問題和科技創新等方面的綜合能力得到了系統性地訓練與強化。

實驗教學改革；綜合實驗；綜合能力；工程能力；創新能力

隨著科技與人類進步的迅猛發展，以及市場競爭的高度白熱化，使得人才競爭日益加劇。要適應時代發展的要求，必須培養具有創新性、全面性和綜合性的高素質人才。培養具有較強的動手能力、實踐能力、創新能力和獨立工程能力的工程型人才是工程應用類專業致力發展的目標。綜合實驗是培養學生以上能力的主要手段，也是應用型大學工科類專業培養學生的主要環節[1]。本文在分析攀枝花學院現行冶金工程實驗教學內容和模式的基礎上，探索一種既能保證現行專業實驗課教學大綱的完成，又能保證學生綜合應用知識、獨立解決工程問題和科技創新等方面能力得到系統訓練的具有工程設計研究性的綜合實驗。

1 存在的問題

冶金工程綜合實驗一直僅限于鋼鐵材料的感應爐熔化冶煉和性能檢測，而對該專業所涉及的核心過程操作。例如，爐渣成分設計、配料設計、造渣吹氧過程操作冶煉反應、精煉過程操作反應等問題卻很少涉及，這種情況不僅不適應本校冶金專業發展，也很難與其他專業、學科交叉、滲透。具體表現在以下三個方面。

(1)各實驗之間缺乏相互聯系與滲透。實驗教學遵循實驗隨課程走的傳統實驗教學模式，影響實驗技術訓練的系統性、完整性、綜合性，不符合科學技術認識和發展的內在規律，不符合教育和認知的內在規律[2-3]。解決實際工程應用技術問題和科學發現的過程都是系統性的、綜合性的。學生本來就缺少實踐經驗，對所學的專業知識缺乏系統的整體認識；以致學生綜合分析問題、解決問題及創新的多方面能力得不到系統培養。

(2)演示性、驗證性實驗過多，實驗內容相對陳舊、落后，未隨著技術進步與發展進行及時更新。

(3)無法充分發揮學生的動手能力、自學能力和潛在的創新能力。實驗時老師先講解、示范演示，然后學生在老師指導下，按實驗指導書要求，按規定步驟進行操作(有時只是老師作演示)，觀察實驗現象，得到預期的實驗現象和結果。最后學生記錄實驗原始數據，寫出實驗報告。這種實驗方式使學生對實驗的總體認識模糊、不夠深刻、缺乏舉一反三的能力，不能融會貫通各相關學科理論教學和實驗之間的有機聯系與結合，降低學生對實驗的興趣，使學生始終處于被動接收學習狀態，不能主動發揮自己想象能力、動手能力和適時靈活運用課堂教學中所學習到的專業知識，缺乏從實驗設計、實驗準備、實驗過程操作到實驗結果處理完成后的成就感；非常嚴重得限制了學生的科學想象能力、綜合實驗能力、自主策劃能力和創造性思維能力的全面發展。

2 冶金工程綜合實驗教學改革

2.1 綜合實驗概述

綜合實驗是把理論知識，各種實驗技能和實驗方法進行歸納、分析、相互滲透的一種行之有效的實驗形式。綜合實驗是指實驗內容涉及課程綜合知識或與課程緊密相關的系統綜合性實驗。實驗內容的復合性是綜合實驗的重要特征。改進綜合實驗對培養學生綜合實踐能力和創新意識具有重要意義。綜合實驗的目的在于通過實驗內容、方法、手段的綜合，使學生掌握綜合性的知識，培養學生綜合考慮問題的思維習慣與能力，運用綜合的方法、手段分析問題、解決問題，達到能力素質的綜合培養，體現人才素質能力的綜合性。

2.2 綜合實驗改革

改進綜合實驗內容的原則：綜合性、基礎性、典型性、前沿性、實際工程運用性、可操作性。具體辦法：將教學大綱要求的某些基本的、必需的實驗方法和實驗手段有機地綜合在某一個實驗中，達到完整、系統、綜合的實驗目的[4]。具體實施措施有如下五點。

2.2.1 打破過去實驗隨理論走的實驗教學模式

將原按課程進行組織的實驗按照學科相關和實驗目的、目標的內在聯系綜合為綜合設計研究性綜合實驗[5]。實驗內容、方法、模式較以往有較大變化。結合工程生產實踐需要，提出了耐候鋼、低碳鋁鎮靜鋼、低碳硅鎮靜鋼、高碳重軌鋼、工具鋼、結構鋼、齒輪鋼等冶金生產實驗項目。學生任選一項目進行實驗。

每一實驗項目內容包括：(1)產品使用性能分析；(2)冶金加工工藝設計含金屬原料配料設計、熔化工藝設計、供氧制度設計、造渣制度設計、終點制度設計、脫氧合金化設計、精煉過程設計、產品澆注設計；(3)冶金工藝操作，包括金屬配料操作、感應爐熔化、供氧操作、造渣熔煉、精煉操作、模具準備、澆鑄、脫模、取樣、產品成分性能測試。

學生實驗工作量與動手機會明顯增加。在實驗前兩周，就給學生提出相關實驗要求。要求學生提前3天到實驗室了解實驗設備，然后根據實驗要求與提供的資料，結合已學知識，查閱相關資料，制定實驗操作方案。正式實驗前，實驗指導教師檢查每名學生的實驗方案，并與學生討論是否合理、可行。對不合理的方案，只要不出人員與設備的安全問題，也同意學生進行實驗。通過對實驗結果的討論分析來說明它為什么不合理、不可行。這樣，即使是對實驗方案制訂不合理的學生，通過認真參與實驗過程和實驗后的分析，其收獲也是很有價值的。從而綜合培養其自學能力，收集、分析、處理資料的能力，獨立分析思考解決問題的能力，制定方案的能力、實驗能力、實施方案的能力、實驗結果數據分析處理能力、結論歸納總結能力、反思過程細節的能力等綜合能力。

2.2.2 修改實驗教學大綱和實驗內容

外部教育資源包括社會資源、校際資源、企業資源、網絡資源等。外部教育資源的利用是指對校外可利用資源的挖掘和校內外資源的優化配置，收到校內外資源互通有無、取長補短、互相補充的效果。

根據教育部學科專業應用型人才培養目標精神，學校根據地方資源特色狀況的辦學特色、區域經濟特點和不同類型企業對人才知識結構層次需求不同，四者進行有機結合統一，選擇不同的模塊課程體系，使實驗內容的安排上要有自己的特色?？傮w上可把實驗分為基礎實驗和特色實驗兩個部分。

針對攀西地區蘊藏豐富釩鈦磁鐵礦資源、國家在攀枝花建立釩鈦之都的產業布局、學校定位于應用型人才的培養方向、學生就業分布主要領域范圍，改進冶金相關綜合實驗。增設釩鈦磁鐵礦煤基直接還原綜合回收利用鐵釩鈦、富鈦渣(料)的還原冶煉、硅熱法冶煉高釩鐵和鋁鎂法冶煉高鈦鐵、從提釩尾渣提取鉻鎵、從鈦白廢酸中提鈧、高爐瓦斯泥提取銦鍺、含鈦高爐渣高溫碳化提鈦等綜合實驗項目。以上實驗項目均結合我院教師正在進行的多項相關科研項目進行。

2.2.3 實驗過程要求改革

工程技術強調知識綜合、靈活應用，方案優缺點的綜合比較、篩選，而不是某個方案的絕對正確與否，關鍵是活學活用。為此不規定實驗具體做法，而是根據實驗過程提出一系列問題。要求記錄實驗方案思路，依據實驗過程有關數據、現象，針對出現的問題分析其原因，找出對策措施，以便不斷積累經驗。這樣既注重最終結果，又注重整個過程。使同學們感受科研的氛圍與過程。

2.2.4 實驗手段改革

開發、購買了高爐冶煉仿真訓練系統、鐵礦石還原性實驗、爐渣冶金性能研究實驗、復吹轉爐全自動煉鋼過程冷態模擬實驗、釜式反應器訓練系統[2]、轉爐煉鋼仿真訓練系統等。

從上可知，整個實驗內容豐富、完整、全面、系統、新穎，具有鮮明的時代、地方特色，學生動手參與性強，積極、主動參與到實驗中，能達到為培養面向2l世紀冶金工程學科高素質創新型復合人才的總體目標。

2.2.5 考核方式改革

撰寫論文和答辯相結合能充分深入地挖掘學生學習潛力，激發學習主動性，綜合訓練分析、歸納、總結、表達等綜合能力。要求學生按科技論文格式完成一篇小論文，并進行答辯。

3 結果分析與討論

這種系統、全面的綜合實驗的優點主要有：

(1)按照技術知識的系統性和內在聯系改進綜合實驗，體現了科學發現、發展的綜合性、前沿性及技能的實際有效性；改變了過去只見樹木不見森林，缺乏系統性的弊端。

(2)充分體現了對學生綜合實驗技能的系統性、科學性、創造性訓練；有助于培養學生的綜合能力、動手能力、創新能力。

(3)可在綜合實驗平臺上實現和檢驗學生所學理論，探索研究新方法、新思路、新想法。培養學生資料數據收集、批判性閱讀、資料綜合分析、方案總體設計、實驗實施、結果綜合分析歸納總結表達能力。給予學生深入鉆研、發揮創造性的空間。推動學生向“變學為思”“變學為悟”“變學為創造”的轉變。

(4)與科研有機結合。部分綜合實驗內容來自科研課題，使學生能夠及時涉獵冶金與其他交叉學科的前沿知識。

4 結束語

為了使知識、能力、目標和需求四者達到有機統一，采用人才培養目標與學科專業特色、地方資源開發對專業人才需求、學生主要就業企業行業特點四者有機結合，改進綜合實驗項目與內容，使學生具備了解決工程與科研實際問題的綜合能力。綜合實驗的工程性、系統性、實用性、有效性、典型性、完整性、研究性與前沿性相統一，對學生進行系統全面綜合訓練，實現由“被動學習”向“主動學習”的轉變，學生變為學習的主人具有不可替代的作用。學生在綜合靈活應用知識、獨立解決工程問題和科技創新等方面得到系統綜合訓練強化，既保證了教育目標計劃的貫徹落實，又滿足了學科發展與學生就業、地方經濟發展、資源開發等多方面、多層次的需求。

[1]吉愛國.綜合性實驗教學模式的探討與實踐[J].實驗室研究與探索，2007,26(1):94-96.

[2] 翟大成,劉能生,和秋昆,等. 冶金工程專業實驗教學的改革與實踐[J]. 實驗科學與技術,2010,8(6):142-145.

[3] 段曉英,姚天明,楊勇，等.巧設綜合實驗 提升綜合能力[J].實驗室研究與探索，2008,27(4):97-99.

[4]閆永旺,范秀風.改革冶金工程專業實驗教學培養工程應用型人才[J]. 實驗技術與管理,2012,29(1):163-164.

[5] 方葉祥,倪衛紅,邵建峰.建設有特色的工業工程綜合實驗平臺[J]. 實驗科學與技術,2006(5):60-62.

Comprehensive Experiment Teaching Reform of Metallurgy

DING Mantang

(College of Resources and Environmental Engineering, Panzhihua University, Panzhihua 617000, China)

In combination with characteristics of four aspects, one can solve the engineering and scientific and research problems and improve comprehensive experiment of metallurgy. The four aspects are as follows: cultivation target, vocational characteristic, the talents demand for local resource, and student employment distribution. By carrying out four in one, we improve the training enthusiasm and activity, and train and enhance the comprehensive application ability, independently solving engineering problem and scientific and technical innovation.

experimental teaching reform; comprehensive experiment; comprehensive ability; engineering ability; innovation ability

2014-03-02；修改日期: 2014-06-30

丁滿堂(1971-)男,本科、學士，副教授、高工,主要從事冶金與實驗教學方面的工作。

G642.423；TF03+1

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.035