冶金工程专业综合实验教学改革探讨

2018-03-31马国军朱航宇

山东化工 2018年13期

张翔，马国军，余岳，王炜，朱航宇

(武汉科技大学材料与冶金学院，湖北武汉 430081)

21世纪以来，随着教育理念的不断发展，高等教育由传统的专业型人才培养逐步演变为综合型人才培养模式，学生的自我发展逐渐成为如今高等教育的核心。2016年6月，我国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员，若本科院校专业通过工程认证，就拥有了国际工程教育“质量保证书”[1]。基于此背景，传统教学理念受到极大影响，培养学生综合能力成为首要目标。

实验教学作为高校本科教学体系的重要组成部分，是培养学生实践与创新能力、自主获得知识能力、独立工程能力等综合素质的重要途径。综合试验是实验教学过程中培养学生综合素质的主要手段，也是应用型大学工程类专业培养工程型人才的主要环节[2-3]。本文依托武汉科技大学冶金工程专业本科教育实验课程体系，就冶金工程专业传统实验教学过程中存在的问题，提出开设冶金综合实验的基本思路，探讨综合实验教学改革的具体途径。

1 冶金专业传统实验教学中存在的问题

1.1 传统教学理念下理论教学与实验教学之间联系不紧密

理论教学和实践教学作为本科教学的两大体系，是培养学生综合素质相辅相承的重要环节。而实验教学又是实践教学的重要组成部分，是培养学生实践能力、创新能力、知识获取和接受能力等的重要教学活动。然而在传统的教学理念中，认为高等教育教学应以理论教学为主，实验教学只是作为理论教学的辅助部分，从属于理论教学，并过分强调理论对实验的指导作用[4]。

在此种教育观念的影响下，导致实验教学在教学大纲制定、教学计划安排、课程设置上都受到一定局限，存在实验教学任务重而课时少、实验教学时间需让步理论教学、实验教学周期过长、实验课程安排分散与理论课不同步等问题。同时，受此种观念影响，学生也普遍认为理论重于实践，甚至认为实验课可有可无，花在实验课方面的时间极其不足，课前不预习、课后不复习，上实验课时敷衍了事，对提高工程能力和创新能力没有发挥应有的作用[5]。

1.2 实验教学内容和手段不够丰富

在实验教学内容上，多为基础性验证实验和部分演示实验，缺少设计性综合实验和研究型创新实验，实验之间缺乏内在联系，且教学内容和教材较为成旧，未能跟上行业技术的发展。

在传统冶金教学手段方面，主要为以老师为中心的“传授式”实验教学。教学过程中，老师准备好实验原料和设备，讲清实验步骤和注意事项，学生只需按照实验指导书上的实验原理、操作步骤“依葫芦画瓢”做实验，获得预期的实验结果，学生的动手能力、自学能力和创新能力得不到充分发挥，且学生完全处于被动接受状态，积极性和主动性不高，同时缺乏实验完成的成就感。长此以往，不利于学生综合能力的提高。

1.3 实验教学考核方式单一

由于冶金专业综合实验具有设备庞大、运行和维护费用较高的特点，实验只能以小组为单位进行，实验数据由多名学生共同测定，在实验过程中有些不认真的学生“放弃”实验结果的测定，实验结果则主要由积极主动的学生进行整理，然后共享。然而，传统的考核模式较为单一，主要是以实验报告的评阅成绩为主，实验课上表现为辅，最终进行实验成绩的评定。实验报告雷同的现象时有发生。

以上问题的存在，对专业综合实验教学质量的提高造成了严重影响，致使实验教学目的无法得到有效保证。

2 冶金综合实验改革措施

基于目前本校冶金工程专业综合实验教学的特点和现状，对专业实验的教学内容和教学模式提出几点改革措施，旨在促进学生对冶金实验方法的掌握，同时提高学生采用合理实验手段解决冶金工程领域复杂工程问题的能力。

2.1 教学理念需实现理论、实验协同并举

改变冶金工程实验教学从属于专业理论教学的传统教育观念，在教学计划制定方面，注重理论教学与实验教学之间在所学知识点和课程时间安排上的衔接，改变原有实验教学需安排在理论教学空余时间的现状，同时增加实验教学学时，确保实验教学效果，达到理论知识与实践技能相互渗透的目的，使学生能够在“做中学”、“学中做”，实现“理论-实践-理论”循环论证过程[6-7]。在理论与实践“双管齐下”的模式下，学生具有较好的解决实际问题的能力和信心，成为符合时代发展需求的高素质应用型人才。

同时，增强理论教师与实验教师之间的互动交流，让理论知识丰富的教师充实到实验教学过程中，实验教师也参与理论教学，这样有利于理论教学与实验教学之间的紧密结合。此外，学校还应加大对本科教学实验室建设的经费投入，改善实验教学环境，增加实验设备的台套数，确保实验教学效果和目的的达成。

2.2 教学内容和手段逐步实现“模块化”、“流程化”和“多样化”

现有冶金综合实验数量较少、内容成旧且较为分散，应基于现有实验条件，对实验大纲和实验指导书进行修订，凝炼具有代表性、设计性于一体的实验，实现“模块化”，包括“冶金原理综合实验”、“冶金原料及炼铁综合部分”和“炼钢及钢品质检测综合实验”三大部分。

由于钢铁生产包含多个工艺流程，因此冶金工程综合实验内容要相应实现“流程化”，从而促进学生理解并掌握各工艺流程所涉及的理论知识及其之间的关系。以“炼铁原料制备综合实验”为例，可设制为“铁精矿粉物化性质测定→铁矿石烧结及球团→烧结矿和球团矿矿相分析→铁矿石性能测定”。

传统的验证性实验教学虽有利于发挥教师的主导作用，但不利于学生自主学习能力的培养。设计性实验教学是以学生为主体进行实验方案的设计和操作的一种教学模式，能够激发学生的主动性，培养其发现问题、分析问题、解决问题的能力和自主汲取知识的能力[8]。将这两种教学方式相结合，更有利于学生对专业知识的理解和吸收。例如在“炼铁原料制备综合实验”中，要求学生根据所学查阅相关资料，拟定实验计划及方案，并与教师进行探讨修订，然后在教师指导下完成实验过程，获得实验结果并整理实验报告。通过该实验，可促使学生对铁矿石制备过程有一定程度的感性认识，并掌握冶金研究过程中相关实验的原理和检测设备的操作规程。此外，还可以依托教师的科研项目，开展研究性实验教学，实现教学手段的“多样化”。通过让学生参与教师的科研项目，自主深入学习相关理论知识，对实验过程进行思考、改进、创新，活跃思维、扩大视野，增强学生对冶金前沿技术动态的了解，提升学生的职业竞争力。

2.3 建立健全实验教学考核体系

为全面反映学生的学习能力和实验技能，充分激发学生的对实验课重视和实验兴趣，根据实际教学内容并结合实验教学的特点，可采取分项考核计分方式，包括实验理论成绩、实验表现成绩和实验报告成绩。其中实验理论成绩可通过实验前的提问环节和实验结束后的答辩环节评定。实验表现成绩则是由指导教师在实验过程中，根据学生的表现给出，包括实验方案设计、实验具体操作细节、实验过程中询问的回答等。最终的实验成绩依据各部分成绩的权重计算得到，从而能够有效避免传统实验教学考核评价过程中的片面性和形式化的缺点。

另外，鼓励学生以实验报告为基础进行科技论文的撰写训练并发表相关的学术论文，或者在班级内举办学术交流活动，并将这些内容纳入考核标准中，以此激发学生的专业热情和参与实验的积极性，提升学生的团队协作精神及科研素养。