冶金工程本科生实验教学模式探索

于春梅， 韩丽辉， 刘 云

（北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083）

冶金工程本科生实验教学模式探索

于春梅， 韩丽辉， 刘 云

（北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083）

冶金工程本科生实验是一门综合性、实践性很强的实验课，是北京市精品课程“冶金工程实验技术”的实验课教学部分。针对冶金工程实验教学中心培养研究型创新人才为目标，结合本专业学生的知识结构特点，对冶金工程本科生实验教学进行了全面系统的改革，构建新的实验教学体系，优化实验教学内容，改革实验教学方法，为了培养学生的创新实践能力，进行了一定的研究与探索。

研究型实验;实验教学;教学方法

0 引言

冶金工程学科是我校的特色学科，冶金工程专业是一门理论和实践紧密结合，实践性很强的学科，良好的实验能力在很大程度上决定了学生的综合科研素养。近年来，我校本科生教育发展很快，冶金工程学科自2000年以来，每年招收300多名本科生，为社会培养了大量的专业人才，得到了社会各界的好评。但随着本科生招生数量的增多，人才培养质量不容忽视，因此不断提高实验教学质量是实验教学人员的重要工作。冶金工程专业学生的教学和培养需要通过理论教学和实践教学的相结合，针对这一特点，我校2004年起面向冶金工程专业本科生开展了一项课堂和实践教学改革措施，对冶金工程实验教学进行了优化整合:构建新的课程体系;优化教学内容;改革实验教学方法与考核方式，从而达到培养学生综合运用知识进行分析问题和解决问题的能力，培养学生的创造性思维和创新能力［1-3］。

1 设置独立的综合性实验教学课程

对本科生的实验教学，设置《冶金工程实验技术》实验课程，实现了专业课和专业基础课实验内容的综合统一，内容涵盖冶金工程学科3个专业方向的16门课程，促进了相关课程的交叉和实践教学内容的有机融合，提高了学生系统把握和运用学科知识能力和综合能力。

冶金工程本科生教学实验是2004年我院对冶金工程专业本科实验教学模式进行改革，建立了独立设课的实验教学体系，配备由我院工程实践能力强、实验经验丰富的陈伟庆教授主编实验教材《冶金工程实验技术》，此书于2004年出版，2006年被评为“北京高等教育精品教材”，教材中①将各专业基础课程中有关实践教学的环节综合统一，目的是结合专业特点，加强对实践知识和研究技能、创新手段的全面了解;②根据专业特点和发展趋势，将冶金工程本科生教学实验内容拓宽。系统地融合并阐述了本学科的相关实践环节的实验技术理论、科学技术与研究方法和学科理论知识与发展［4］。同时，重视实验指导书作用，每年修订实验指导书，不断增加新的内容，有效地指导学生实验任务的完成。对实验课程结构优化，理论教学和实践教学并举，加强实践教学。

2 更新和优化实验教学内容

一直以来，冶金工程专业实验课都在不断调整和更新实验内容。近年来在原有的高温综合实验、物相综合研究、铁矿石冶金性能、冶金过程水模拟和数值模拟、粉体综合性能、熔点粘度测定、电化学、差热分析等13个实验项目基础上，根据实验室教师承担的48项省部级以上获奖课题又转化出5个新的实验项目，实验内容涵盖冶金资源高效利用、湿法有色冶金、微波冶金等新兴领域，5年来，实验更新率高达30%，实验内容更具有先进性和创新性。真正实现了实验教学与科研的上下贯通和有机融合，为实验教学尤其是创新性人才培养注入了新的活力。

同时，根据学科专业特点，调整理论课与实验课的课时比例，冶金专业动手实验学时从36学时提高到54学时。取消了实验内容过多，实验时间过长、课后学生消化不好、实验中大量接触强酸、强碱和剧毒试剂的分离提取实验。还在实验教学过程中取消了大部分演示实验，提高综合性、设计性实验比例到90%以上，增加动手课时［5］。

通过综合性实验加强了对学生综合运用相关知识解决问题能力的培养;通过设计性实验培养学生的创新精神，全面达到了提高学生综合把握和运用学科知识的能力;强化分析问题和解决问题能力，全面掌握专业实验技能和方法，并具有一定的科研能力和工程实践能力。

3 改革实验教学方法

(1)调整实验课授课时间。实验教学时间安排在第7学期，分为课堂教学和实验教学两部分，是我院冶金工程专业本科学生的必修实验课程，第7学期开始先进行18学时的“冶金工程实验技术”课程讲授，重点讲授冶金工程的实验技术和基本原理以及常用的研究方法，较为系统地讲授冶金工程实验研究中常用的仪器设备和使用方法，使学生能够从实验内容、实验原理、实验方法、实验设备等方面对所要开展的实验项目有全面系统的了解。之后按照实验项目的先后顺序学生自主安排实验时间，设计实验方案，完成教学大纲中要求的实验项目和实验学时［6-8］。

(2)“分平台小班授课”，改善教学效果。为了确保“教”和“学”良性互动，开展“分平台小班授课”，统一大纲、统一课件、统一教学进度、统一实验、统一作业、统一考试，提高了教学效率和教学效果。

(3)在教学中引入现代计算技术和研究方法［9-11］。随着科技发展进步，现代数学计算方法和数值模拟技术的应用得到高度重视。实验教学过程中加强科学技术和实验方法在专业实验教学中的应用实践，将现代将数值模拟技术引入到教学中，使得学生应用数学方法模拟冶金过程。例如，冶金过程多是在高温状态下完成，很难对冶金过程的进行直接的观察与测试，因此通过冶金过程水模拟和数值模拟实验课，采用物理模拟实验的方法对冶金传输过程加以研究，让学生了解钢包或中间包的水模型建立方法，实现钢包或中间包内模拟钢水的流动可视化显示，利用计算机CFD等商用软件进行冶金设备－中间包中钢液稳态流动时流场和温度场的数值模拟。

此外，打造贴近实际的虚拟仿真实验环境，建立实验操作与专业技能培养相结合、实践体验与虚拟仿真相结合的实验教学模式。通过教学实验，学生利用计算软件有效地进行高炉炼铁过程气-固反应、气流分布、料层阻力、传热与冷却，炼钢过程中钢包冶金、连铸中间包、结晶器等冶金工艺过程模拟计算和分析，加强现代科学技术和实验方法在专业实验教学中的应用。

(4)以科研促进教学，将科技成果转化为教学内容。依托冶金工程学科学术和研究水平国内领先的优势，由院士、长江学者、杰出青年基金获得者等知名学者直接参与实验教学环节，将先进理论、技术与科研方法融入实验教学内容，提升学生科学研究和科技创新的能力，充分体现了科研支持实验教学、服务人才培养的作用;同时，使得实验教学与创新教育结合，把实践教学作为创新精神与能力培养的重要环节，强化了本科生探索性实践教育，从而达到了培养学生创新思维和创新能力的目的［12-14］。例如应用国家科技进步奖成果，建立了以相似原理为基础的水模型实验系统。该系统包括国内第一套1∶1水模型及1∶2～1∶5的系列水模型。为实验教学提供有效的手段，并达到拓宽学生学术视野，提高学生掌握学术前沿知识和科研训练能力和水平的效果。

4 改革实验课管理方式

将实验分为必做、选做，满足学科发展和学生兴趣的需要，增强学生的自主选择性，尊重个性。即“以学生为本”，引导学生个性发展，提高学生综合素质。在实践过程中，根据教学计划和安排，学生进行分组，通过开放预约必做、选做实验等内容及相应的实验时间，指导教师安排各分组进行相关教学实验。对每门实验课分别设立学生签到制度及主讲教师和实验技术人员课堂记录表，记录实验课的名称、实验地点、实验时间、实验指导教师名称、实验项目、仪器设备名称、实验准备情况、实验操作过程、学生的课堂情况等等［15］。

学生做实验中，指导教师首先检查学生实验预习报告，利用课件和实验设备讲授实验目的、方法，实验仪器设备工作原理、实验步骤、操作规程、实验注意事项等，学生动手完成全部实验内容。实验过程中采用互动方式，指导教师检查学生实验的正确性，指出问题，并提出相关问题让学生思考［16］。实验完成后，学生整理实验结果，根据要求撰写实验报告。

5 结语

综上所述，近5年来，通过构建新的实验教学体系，冶金工程本科生实验教学取得了良好的效果，将整个实验课程的各个环节实现实践教学完整统一和相互验证，使本科生对冶金工程理论与工艺有更进一步认识和理解，又能动手实践，特别是在整个实验过程中老师教给学生更多的是方法，学生在钻研中不断的摸索、完善、创新、总结经验，来提高自身的科研素质。通过全校和全院教师不断的努力，于2012年10月被评为国家级冶金工程实验教学示范中心。今后我们将继续秉承北京科技大学“学风严谨、崇尚实践”的优良传统，发挥冶金工程学科师资、科研和设备优势，以培养研究型创新人才为目标，积极参加实验教学研究和教学改革，促进教师教育理论、教学方法和教学效果的不断提高，为社会培养出更多研究型创新人才。

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Exploration on the Experiment Teaching Mode for Undergraduate Major in Metallurgical Engineering

YU Chun-mei，HAN Li-hui，LIU Yun
(School of Metallurgy and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China)

The experiment teaching for undergraduate major in metallurgical engineering is comprehensive and practical course，.It belongsing to experiment part of“metallurgical engineering experiment technology”Beijing quality Quality curriculumCurriculum.To train student’s researchable and innovative qualities，combining the characteristic of profession construction，the comprehensive and systematic reform for experiment teaching has have been carried out such as establishing new experiment teaching system，optimizing content of experiment teaching，reforming method of teaching and so on.Research and exploration have been developed for improving the student’s innovative capabilities and practice abilities.

researching experiment;experiment teaching;teaching method

G 642.0

A

1006－7167(2014)05－0206－03

2013－06－27

于春梅(1980－)，女，黑龙江兰西人，硕士，工程师，实验中心党支部书记，主要从事冶金工程实验课程教学以及粉体综合性能、气体分析领域的研究工作。

Tel.:13718290055;E-mail:yuchunmei@metall.ustb.edu.cn