有色冶金概论课程教学改革探索

2020-12-24王海川吴朝阳

安徽工业大学学报（社会科学版） 2020年4期

李雨，王海川，吴朝阳

(安徽工业大学冶金工程学院，安徽马鞍山 243002)

有色冶金概论课程一直是冶金工程专业和其他相关专业的重要专业基础课程之一，特别是把原来的冶金物理化学、钢铁冶金和有色金属冶金三个专业合并成“冶金工程”一个专业以后，将《有色冶金概论》作为冶金工程专业学生学习有色金属冶金课程的教材和教学参考书，在培养专业知识面宽、综合素质好、具有创新能力的通用型人才方面，起到了积极的作用。笔者根据有色冶金概论课程的性质特点，在分析课程教学存在的主要问题基础上，探索采取适当增加课时、合理安排授课时间，精选教学内容，改革教学方法、增加案例教学等措施进行了教学改革。

一、有色冶金概论课程教学存在的问题

(一)学生专业背景不同，课程教学效果不佳

有色冶金概论既是我校冶金工程专业(钢铁冶金方向)学生的专业必修课，又是资源循环科学与工程等非冶金工程专业学生的选修课。冶金工程专业学生在学习这门课程之前，已修完冶金物理化学、冶金传输原理、炼铁原料制备、炼铁学原理、炼钢学原理等课程，对火法冶炼过程尤其是熔炼、吹炼的基本原理、工艺过程、设备结构、操作特性等有一定程度的了解，授课时陌生感相对较少，注意力较集中，课堂互动较活跃；非冶金工程专业学生在学习这门课程之前，没有接触过冶金物理化学以及冶金工艺类专业课程，各种专业名词和知识的涌现，学生倍感吃力和抽象，加上部分学生缺乏预习的习惯，导致跟不上教学节奏，课堂互动较少、气氛不活跃，教学效果相对较差一些。

(二)课程内容复杂，学时安排不合理

有色金属有60多种，可分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属、半金属等，这些金属的密度、熔点、化学活性、矿物赋存类型等差异很大，导致它们的提取工艺多样、冶炼流程各不相同，涉及的火法冶炼过程包括熔炼、吹炼、焙烧、精馏、煅烧、氯化等，湿法冶炼过程包括(常压、加压、生物)浸出、萃取、溶出、分解、沉淀、蒸馏等，电冶金过程包括电炉熔炼、电解精炼、电解沉积、硫化矿电解等。此外处理对象还涉及原生独立矿、共伴生矿、低品位矿、冶炼粉尘、废渣、废杂再生金属等等。原料品位赋存状态等不同，决定所采用的工艺流程和冶炼设备的不同，通常还需要不同冶炼方法、多个冶炼流程和过程单元之间的相互配合。课堂上教师在串联讲解上述内容时，学生往往跟不上节奏，因此课前预习、课堂上听讲、课后复习三者缺一不可。由此也能看出，这门课程对拓宽学生知识面、提高综合素质是非常重要的。

目前专业课的教学过程中存在的普遍问题就是课堂的出勤率低和听课效率不高。这几年来，学校相关部门针对学生出勤率，做了针对性的工作，包括建立严格的考勤制度等，有效提高了出勤率，然而听课率不高的问题依然严重，部分学生经常是“人到心不到”，原因可能在于：(1)课程内容较难，学生难以理解消化，导致学习吃力、兴趣不浓；(2)由于课时紧张，需要讲授的内容繁多，造成课堂上学生和教师之间的交流较少；(3)课堂以多媒体教学为主，学生认为即使不来上课、不好好听讲，只要课后把教师的课件资料复制回去自己看看就行；(4)部分学生认为自己以后从事的是钢铁冶金方面的工作，所以对有色冶金这一块的知识并不感兴趣。

此外，本课程还存在学时安排不合理的问题。课程仅2学分、32学时，本课程全面复杂的内容要在32学时内面面俱到讲解非常困难。教师可以快速讲解，但学生的理解领会跟不上，加上学生课前不预习、课后不复习，更加难以获得预期的教学效果。

(三)学生难以将知识用于分析和解决实际问题

课程性质和学时决定了本课程的教学无法像炼铁学原理、炼钢学原理、有色冶金原理那样，把每种金属的所有冶炼过程原理、工艺、设备讲解得非常详细。即便认真听课且做笔记的学生也大多采取死记硬背的方法学习，很难做到融会贯通。通过对本课程的学习，学生对几种具有代表性的金属的提取冶金过程，提取冶金原理有一定的掌握，但是和实际的生产过程还是有不少的差距，而且教材上的内容较为陈旧，和冶金企业最新的工艺有差别。当学生面临一个课题或实际问题时，往往束手无策、将所学知识抛之脑后。即使教师上课时讲得再多，以学生已有的知识结构，也很难运用所学知识分析和解决实际问题。

二、有色冶金概论课程教学的改革探索

(一)针对不同专业学生制定相应的教学方案

学生专业不同，存在专业基础知识、培养目标、就业方向不相同，讲授有色冶金概论课程时应根据这些特点制定相应的教学方案。针对冶金工程专业(钢铁冶金方向)学生，主要学习炼铁、炼钢、炉外精炼等专业知识，大部分学生未来主要在钢铁企业或关联企业就业，承担相应的生产、管理及经营、工程设计和科学研究等工作，因此教学内容除根据有色金属分类的代表性金属冶炼方法，还可适当侧重于目前钢铁冶炼厂的有色金属二次资源回收所需知识讲解，例如针对烧结机头灰中富含铅、钾等的回收处理，含锌粉尘的回收处理，高炉高钛渣的回收处理等，教学方法上可结合后面提到的案例教学，针对上述二次资源的回收处理进行讨论分析。针对资源循环科学与工程学生，他们主要学习金属材料学、无机非金属材料学、再生金属冶金学、资源加工学、冶金资源综合利用等专业知识，大部分毕业生从事与资源、冶金、材料、环保相关的技术和管理工作，因此教学内容可适当侧重于有色金属冶炼或压延企业、矿业企业废渣、尾矿、边角废料、粉尘、废杂物料的回收处理，含有色金属废水废气的处理，尤其是多金属的富集、分离、提纯，教学方法上可根据上述课程内容设置案例与专题，进行讨论分析。教学方法的多样性，有利于实施因材施教，有助于激发学生学习兴趣，提高学生对本课程的理解能力以及理论联系实际的运用能力。

(二)精选教学内容

根据我国有色金属行业十种有色金属(铜、铝、铅、锌、镍、锡、锑、镁、海绵钛、汞)实际，结合安徽地区的矿产资源和产业链情况，我们特别选取铜、铝、锌、钛、镁的冶炼作为主要的讲授内容。例如重金属提取冶金工艺多样，火法冶金、湿法冶金以及电化学冶金等等方法都应用在重金属的提取冶金中，而且同一种重金属有不同的提取冶金方法。总体而言，火法为主、湿法为次。所以特别以重金属中的铜、锌为例。轻金属元素与氧、卤族元素、硫、碳的化合物都非常稳定，在电化次序表上，都是负电性很强的元素，所以不能用碳直接还原其氧化物来制取金属，故此一般采用熔盐电解法或者金属热还原法，而铝镁正具有代表性。稀有金属，仅有五种稀有金属(镓、铟、铊、锗、铼)可以从它们盐的水溶液中直接析出，其余的都是用金属热还原法(火法冶金)生产的。而且大多数难熔金属，选取稀有金属中的铁作为代表，一般都是先制成粉末或多孔海绵体，然后，采用电弧炉或电子束炉熔炼或者用粉末冶金法将它们转化为致密的金属。

(三)改革教学方法，增加案例教学

利用板书和多媒体等手段相结合，充分利用网络资源，利用多种网络教学模式，和学生充分沟通交流，学生与教师之间，学生与学生之间都可以平等交流，达到畅所欲言。

案例研讨式教学是以解决问题为中心的教学方法[1-2]，要求教师提出问题以“导”为主，引导学生查阅资料表达看法，通过讨论讲解，进而解决问题。同时教师也要参与研讨，特别是要在了解学生现有的知识水平和能力基础上，使得研讨式教学既有深度又有广度。在有色金属冶金概论的讲授中，选取两到三个与课程相关的主题，例如：拜尔法生产氧化铝，铜精矿的闪速熔炼等，让学生们提前查阅资料，分组准备好ppt，鼓励学生畅所欲言，相互讨论交流，最后教师总结点评。研讨式教学更要求教师本人了解最新的冶金企业现状，需要教师把最新的设备和流程引入到课程的讲授中，以启迪学生的思考。

(四)适当增加课时，合理安排课程教学

目前有色冶金概论安排有32课时，明显不足，适当将课时增加至40～48课时方能将概论课程合理展开。教师需要有效安排有色冶金概论课程的授课时间，可以将课程每周安排两次，每次两个课时，督促学生进行课前预习和课后复习。另外根据学生的实际，适当增加复习课时间，补充课堂教学内容，提高学习效果。制定新的考核机制，考试成绩和平时成绩各占一半。平时成绩可分为以下几个部分：出勤率占平时成绩的32%，目前是16次课，每次课两个课时，所以一次点名不到扣2分；课堂提问占28%；课堂讨论研讨占40%，制定3个左右的案例，分组讨论，根据讨论综合表现考查学生知识掌握情况。