“冶金实验研究方法”实验课教学方法的改革与探索

张金玲+王社斌+许美贤+卜颖宏+林万明

摘要：通过对《冶金实验研究方法》实验教学方法进行改革与探索，提出开放式、综合性和自主性相结合的实验课教学方式，以及完善、规范的实验考核体系，设立“基础训练—综合培养—工程应用”三个层面的冶金专业实验体系，将工程应用能力培养环节纳入冶金实验教学体系，从而达到提高学生工程应用能力的目的。

关键词：冶金实验研究方法；实验课；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）16-0109-02

一、引言

目前，随着教育理念的更新发展，培养学生的创新意识、独立思考的能力逐渐纳入培养体系，因此传统的实践教学模式逐渐被打破，取而代之的是实验教学管理中自主创新能力的培养。

《冶金实验研究方法》是一门典型的以实验设计和实验模拟紧密结合的课程。它与实验密不可分，学生通过课堂学习，掌握冶金理论和冶金工艺流程等专业基础知识以及各个实验环节的设计模拟，在实验中能培养动手能力、科学思维和工程意识，掌握冶金工程的基本实验研究方法和技能达到培养和提高学生进行生产实践、提高科学研究等综合素质的目的。因此，所开设的实验项目应使学生通过实验实现以上目标。

传统的实验教学模式，尤其是材料类的实验教学，其方式较为单一，在实验方式、实验学时数以及实验内容设置方面都有严格的限制，很难根据学生的专业方向进行相应的实验安排，成为发展学生综合能力、培养学生创新能力的桎梏。由于实验课依附于理论课，致使现有的实验管理模式按照课程管理、实验教学内容各自独立，有些实验甚至有内容重复、相近的现象，造成教学资源的浪费。而目前在实验教学的过程中，由于实验室教学常常是封闭的，实验材料、实验设备都是固定的，这也就造成了学生在相应环节没有充分的选择余地。实验室建设方面，单纯的专业实验室一般规模不大，而实验内容又只能固定于几个特定的实验，影响了学生创新性思维的开发。在实验考核环节，目前都是根据实验的签到和提交的实验报告作为主要给分依据，没有结合实验过程中的表现和态度。

结合我校冶金工程专业的特点和现状，我们对目前冶金专业开设的《冶金实验研究方法》中的实验课的内容和实验设置提出了一些改进措施。

通过实验课上课形式、上课内容和考核制度的改革，来改变以往按实验教材叙述和教师详细讲解的教学模式，克服单纯验证性或测试性实验孤立进行而造成理论与实践联系不够紧密的现象，避免成绩由实验报告决定而带来的片面性，从而提高学生的学习兴趣，培养独立的实验意识和工程技术能力。

二、实验课教学方式的改革

1.实行开放性实验。“开放性实验”主要指的是两方面，即实验室的开放和内容的开放。实验室的开放包括实验设备、试验时间以及实验管理；而实验内容的开放则是指学生可以自主选择实验题目，在教师的指导下自主进行实验验证。这其中，实验室的开放尤为重要。学生进行实验不再拘泥于书上所教授的试验方法或实验设备，而是在教学大纲的基础上，针对某一个实验内容，可以通过查阅相关的文献，确定实验计划，在实验室的范围内进行相应的实验。要求围绕一系列冶金实验技能训练，使学生掌握冶金实验研究的方法，同时根据冶金行业的发展，结合冶金工艺技术的要求，培养学生的动手能力和科学研究的技术素质，提高学生的现场适应性与科研基本技能。

2.学生自主选择实验。我们将“冶金实验研究方法”的课堂教学内容分为两个层次：第一层次指的是基础性实验，包括各种仪器、设备的操作以及结果分析方法。在“冶金实验研究方法”这门课程中，例如熔炼炉的操作使用、石灰石活性度的测定、钢中硫含量的测试、炉渣熔点测定、顶吹转炉模拟、中间包模拟等，目的是掌握冶金过程的基本实验技能，为后续综合性实验和毕业设计的开展奠定基础。第二层次实验是综合性实验，考虑到有色冶金、钢铁冶金方向的培养需要，将实验项目分为必做实验和选做实验，其中必做实验是冶金工程专业学生都必须完成的，而选做实验则依据不同培养方向的需要以及现有的实验条件，分别开设实验项目供学生选择。这部分实验相当于小型的冶金研究课题，要求学生根据所学知识进行综合性的设计来解决冶金研究中的问题，主要培养学生分析问题、解决问题、设计实验以及相互合作的能力。

实验课的上课形式分为教师指导操作和学生自主操作。对于一些贵重的大型设备，如火花原子放射光谱仪、扫描隧道显微镜等设备的使用可以在专业教师的指导下进行，以确保仪器、设备的正常运行；而对于传统的冶金实验、测试设备，如电阻炉、分析天平等，则可以在教师的统一讲解和示范后，按照使用手册和操作规范，由学生自己动手进行实验，以培养学生的动手能力。

3.工程能力的培养。为了适应全球经济和知识的高速发展，解决在实际应用中所面临的工程问题，工程能力的培养成为冶金工程专业大学生所要求具备的基本素质，工程能力的高低成为衡量现代工业技术人才的基本标准。《冶金实验研究方法》专业课中的实验教学以培养学生工程能力为目标，在实验教学过程中开展“基础型训练—综合型训练—工程型应用”三个层面的冶金专业实验教学体系。基本型训练：通过验证实验、演示实验等手段，了解冶金专业的相关基础实验的内容和方法，培养学生的基本实验操作技能。综合型训练：通过开设综合型的实验题目，培养学生的综合实验技能。学生通过综合运用冶金专业课上所学到的相关内容，训练其综合技能，培养其设计实验的能力。工程型应用：通过“产品设计—生产仿真测试—性能测试”等一系列环节的训练，使学生专业课程理论知识融会贯通，使其将所学的冶金专业理论知识和工厂实践全面的有机结合，培养学生设计冶金产品方案，生产合格冶金产品的全面性、综合性的工程技术能力，从而使学生具备将冶金专业知识应用到生产的初步能力。例如，课程中的冶金电阻炉的设计问题，传统的教学方式只是将炉子参数给定画出电阻炉示意图，而改革后则可以要求学生查阅相关文献，根据温度要求，自行选择热电偶、缠绕方式、耐火材料、绝缘材料的类型和方式，炉子设计好之后，根据专业方向的不同，选择不同的原料进行试验，对产品的相关性能进行分析，达到培养学生工程能力的目的。endprint

4.完善实验的考核。为了使实验教学取得良好的效果，学生获得更多的专业知识和技能，科学的考核体系、合理完善的考核方法是必不可少的。我们从实验的目的和意义入手，采取多层次、多方位的考核办法，从而建立科学有效的“冶金实验方法”实验课考核机制。“冶金实验方法”实验课的成绩分为实验操作成绩和实验报告成绩两个方面。实验操作成绩是在实验的过程中由实验教师给出：实验教师根据学生在实验动手的各个环节（包括是否掌握实验原理，实验操作是否符合规范、实验过程态度如何等）的表现给出相应的成绩；实验报告成绩则是根据学生实验后所撰写的报告（包括实验过程是否叙述清楚、图和表等是否规范、实验结果分析是否恰当等）给出相应的成绩。通过多方面的考察，既可以对学生的实验操作进行规范，又可以对学生的归纳分析能力进行评价，从而使得实验课成绩更加合理。

三、教学效果

本项目的主要特色和创新之处在于《冶金实验研究方法》这门课中的实验课，根据教材划分多种模块，除了必做的基本实验，根据学生有色冶金、钢铁冶金方向的培养需要，可以自主选择与实际方向结合的实验；同时改变了以往考核只看重实验的签到和实验报告的质量而忽视实验过程中学生的表现、操作和态度，更加突出了实验的专业性和考核的全面性。通过“基础训练—综合培养—工程应用”三个层面的冶金专业实验体系的设立，将工程应用能力培养环节纳入冶金实验教学体系，达到提高学生工程应用能力的目的。

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