冶金工程综合实验教学改革

丁满堂

(攀枝花学院 资源与环境工程学院，四川 攀枝花 617000)

冶金工程综合实验教学改革

丁满堂

(攀枝花学院 资源与环境工程学院，四川 攀枝花 617000)

攀枝花学院通过人才培养目标与学科专业特色、地方资源开发对专业人才需要特点、学生就业分布主要特征四者有机结合统一，以解决工程、科研实际问题为目标，改进冶金综合实验。提高了学生学习积极性和主动性，使学生在综合应用知识、独立解决工程问题和科技创新等方面的综合能力得到了系统性地训练与强化。

实验教学改革；综合实验；综合能力；工程能力；创新能力

随着科技与人类进步的迅猛发展，以及市场竞争的高度白热化，使得人才竞争日益加剧。要适应时代发展的要求，必须培养具有创新性、全面性和综合性的高素质人才。培养具有较强的动手能力、实践能力、创新能力和独立工程能力的工程型人才是工程应用类专业致力发展的目标。综合实验是培养学生以上能力的主要手段，也是应用型大学工科类专业培养学生的主要环节[1]。本文在分析攀枝花学院现行冶金工程实验教学内容和模式的基础上，探索一种既能保证现行专业实验课教学大纲的完成，又能保证学生综合应用知识、独立解决工程问题和科技创新等方面能力得到系统训练的具有工程设计研究性的综合实验。

1 存在的问题

冶金工程综合实验一直仅限于钢铁材料的感应炉熔化冶炼和性能检测，而对该专业所涉及的核心过程操作。例如，炉渣成分设计、配料设计、造渣吹氧过程操作冶炼反应、精炼过程操作反应等问题却很少涉及，这种情况不仅不适应本校冶金专业发展，也很难与其他专业、学科交叉、渗透。具体表现在以下三个方面。

(1)各实验之间缺乏相互联系与渗透。实验教学遵循实验随课程走的传统实验教学模式，影响实验技术训练的系统性、完整性、综合性，不符合科学技术认识和发展的内在规律，不符合教育和认知的内在规律[2-3]。解决实际工程应用技术问题和科学发现的过程都是系统性的、综合性的。学生本来就缺少实践经验，对所学的专业知识缺乏系统的整体认识；以致学生综合分析问题、解决问题及创新的多方面能力得不到系统培养。

(2)演示性、验证性实验过多，实验内容相对陈旧、落后，未随着技术进步与发展进行及时更新。

(3)无法充分发挥学生的动手能力、自学能力和潜在的创新能力。实验时老师先讲解、示范演示，然后学生在老师指导下，按实验指导书要求，按规定步骤进行操作(有时只是老师作演示)，观察实验现象，得到预期的实验现象和结果。最后学生记录实验原始数据，写出实验报告。这种实验方式使学生对实验的总体认识模糊、不够深刻、缺乏举一反三的能力，不能融会贯通各相关学科理论教学和实验之间的有机联系与结合，降低学生对实验的兴趣，使学生始终处于被动接收学习状态，不能主动发挥自己想象能力、动手能力和适时灵活运用课堂教学中所学习到的专业知识，缺乏从实验设计、实验准备、实验过程操作到实验结果处理完成后的成就感；非常严重得限制了学生的科学想象能力、综合实验能力、自主策划能力和创造性思维能力的全面发展。

2 冶金工程综合实验教学改革

2.1 综合实验概述

综合实验是把理论知识，各种实验技能和实验方法进行归纳、分析、相互渗透的一种行之有效的实验形式。综合实验是指实验内容涉及课程综合知识或与课程紧密相关的系统综合性实验。实验内容的复合性是综合实验的重要特征。改进综合实验对培养学生综合实践能力和创新意识具有重要意义。综合实验的目的在于通过实验内容、方法、手段的综合，使学生掌握综合性的知识，培养学生综合考虑问题的思维习惯与能力，运用综合的方法、手段分析问题、解决问题，达到能力素质的综合培养，体现人才素质能力的综合性。

2.2 综合实验改革

改进综合实验内容的原则：综合性、基础性、典型性、前沿性、实际工程运用性、可操作性。具体办法：将教学大纲要求的某些基本的、必需的实验方法和实验手段有机地综合在某一个实验中，达到完整、系统、综合的实验目的[4]。具体实施措施有如下五点。

2.2.1 打破过去实验随理论走的实验教学模式

将原按课程进行组织的实验按照学科相关和实验目的、目标的内在联系综合为综合设计研究性综合实验[5]。实验内容、方法、模式较以往有较大变化。结合工程生产实践需要，提出了耐候钢、低碳铝镇静钢、低碳硅镇静钢、高碳重轨钢、工具钢、结构钢、齿轮钢等冶金生产实验项目。学生任选一项目进行实验。

每一实验项目内容包括：(1)产品使用性能分析；(2)冶金加工工艺设计含金属原料配料设计、熔化工艺设计、供氧制度设计、造渣制度设计、终点制度设计、脱氧合金化设计、精炼过程设计、产品浇注设计；(3)冶金工艺操作，包括金属配料操作、感应炉熔化、供氧操作、造渣熔炼、精炼操作、模具准备、浇铸、脱模、取样、产品成分性能测试。

学生实验工作量与动手机会明显增加。在实验前两周，就给学生提出相关实验要求。要求学生提前3天到实验室了解实验设备，然后根据实验要求与提供的资料，结合已学知识，查阅相关资料，制定实验操作方案。正式实验前，实验指导教师检查每名学生的实验方案，并与学生讨论是否合理、可行。对不合理的方案，只要不出人员与设备的安全问题，也同意学生进行实验。通过对实验结果的讨论分析来说明它为什么不合理、不可行。这样，即使是对实验方案制订不合理的学生，通过认真参与实验过程和实验后的分析，其收获也是很有价值的。从而综合培养其自学能力，收集、分析、处理资料的能力，独立分析思考解决问题的能力，制定方案的能力、实验能力、实施方案的能力、实验结果数据分析处理能力、结论归纳总结能力、反思过程细节的能力等综合能力。

2.2.2 修改实验教学大纲和实验内容

外部教育资源包括社会资源、校际资源、企业资源、网络资源等。外部教育资源的利用是指对校外可利用资源的挖掘和校内外资源的优化配置，收到校内外资源互通有无、取长补短、互相补充的效果。

根据教育部学科专业应用型人才培养目标精神，学校根据地方资源特色状况的办学特色、区域经济特点和不同类型企业对人才知识结构层次需求不同，四者进行有机结合统一，选择不同的模块课程体系，使实验内容的安排上要有自己的特色。总体上可把实验分为基础实验和特色实验两个部分。

针对攀西地区蕴藏丰富钒钛磁铁矿资源、国家在攀枝花建立钒钛之都的产业布局、学校定位于应用型人才的培养方向、学生就业分布主要领域范围，改进冶金相关综合实验。增设钒钛磁铁矿煤基直接还原综合回收利用铁钒钛、富钛渣(料)的还原冶炼、硅热法冶炼高钒铁和铝镁法冶炼高钛铁、从提钒尾渣提取铬镓、从钛白废酸中提钪、高炉瓦斯泥提取铟锗、含钛高炉渣高温碳化提钛等综合实验项目。以上实验项目均结合我院教师正在进行的多项相关科研项目进行。

2.2.3 实验过程要求改革

工程技术强调知识综合、灵活应用，方案优缺点的综合比较、筛选，而不是某个方案的绝对正确与否，关键是活学活用。为此不规定实验具体做法，而是根据实验过程提出一系列问题。要求记录实验方案思路，依据实验过程有关数据、现象，针对出现的问题分析其原因，找出对策措施，以便不断积累经验。这样既注重最终结果，又注重整个过程。使同学们感受科研的氛围与过程。

2.2.4 实验手段改革

开发、购买了高炉冶炼仿真训练系统、铁矿石还原性实验、炉渣冶金性能研究实验、复吹转炉全自动炼钢过程冷态模拟实验、釜式反应器训练系统[2]、转炉炼钢仿真训练系统等。

从上可知，整个实验内容丰富、完整、全面、系统、新颖，具有鲜明的时代、地方特色，学生动手参与性强，积极、主动参与到实验中，能达到为培养面向2l世纪冶金工程学科高素质创新型复合人才的总体目标。

2.2.5 考核方式改革

撰写论文和答辩相结合能充分深入地挖掘学生学习潜力，激发学习主动性，综合训练分析、归纳、总结、表达等综合能力。要求学生按科技论文格式完成一篇小论文，并进行答辩。

3 结果分析与讨论

这种系统、全面的综合实验的优点主要有：

(1)按照技术知识的系统性和内在联系改进综合实验，体现了科学发现、发展的综合性、前沿性及技能的实际有效性；改变了过去只见树木不见森林，缺乏系统性的弊端。

(2)充分体现了对学生综合实验技能的系统性、科学性、创造性训练；有助于培养学生的综合能力、动手能力、创新能力。

(3)可在综合实验平台上实现和检验学生所学理论，探索研究新方法、新思路、新想法。培养学生资料数据收集、批判性阅读、资料综合分析、方案总体设计、实验实施、结果综合分析归纳总结表达能力。给予学生深入钻研、发挥创造性的空间。推动学生向“变学为思”“变学为悟”“变学为创造”的转变。

(4)与科研有机结合。部分综合实验内容来自科研课题，使学生能够及时涉猎冶金与其他交叉学科的前沿知识。

4 结束语

为了使知识、能力、目标和需求四者达到有机统一，采用人才培养目标与学科专业特色、地方资源开发对专业人才需求、学生主要就业企业行业特点四者有机结合，改进综合实验项目与内容，使学生具备了解决工程与科研实际问题的综合能力。综合实验的工程性、系统性、实用性、有效性、典型性、完整性、研究性与前沿性相统一，对学生进行系统全面综合训练，实现由“被动学习”向“主动学习”的转变，学生变为学习的主人具有不可替代的作用。学生在综合灵活应用知识、独立解决工程问题和科技创新等方面得到系统综合训练强化，既保证了教育目标计划的贯彻落实，又满足了学科发展与学生就业、地方经济发展、资源开发等多方面、多层次的需求。

[1]吉爱国.综合性实验教学模式的探讨与实践[J].实验室研究与探索，2007,26(1):94-96.

[2] 翟大成,刘能生,和秋昆,等. 冶金工程专业实验教学的改革与实践[J]. 实验科学与技术,2010,8(6):142-145.

[3] 段晓英,姚天明,杨勇，等.巧设综合实验 提升综合能力[J].实验室研究与探索，2008,27(4):97-99.

[4]闫永旺,范秀风.改革冶金工程专业实验教学培养工程应用型人才[J]. 实验技术与管理,2012,29(1):163-164.

[5] 方叶祥,倪卫红,邵建峰.建设有特色的工业工程综合实验平台[J]. 实验科学与技术,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

丁满堂(1971-)男,本科、学士，副教授、高工,主要从事冶金与实验教学方面的工作。

G642.423；TF03+1

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.035