有色冶金设备课程教学思考与探索

2020-12-24王海川

安徽工业大学学报（社会科学版） 2020年4期

雷鹰，王海川

(安徽工业大学冶金工程学院，安徽马鞍山 243002)

有色冶金设备课程是为冶金工程专业(有色冶金方向)本科生开设的一门专业必修课，通过课程教学，要求学生系统掌握现代有色冶金过程常用设备的结构、原理、特点和应用工艺，对有色冶金常用设备的结构、原理、选型与维护有一个较为全面的、立体的了解。本课程着重培养学生运用冶金传输原理、有色冶金原理、有色金属冶金学等先导性基础知识解决有色冶金设备的设计、选型与维护等问题的能力。

一、有色冶金设备课程教学存在的问题

(一)学生基础参差不齐、学习兴趣不高

在学习有色冶金设备这门课程之前，需要学生掌握冶金传输原理、有色冶金原理、有色金属冶金学等先导性基础知识，以及机械制图等专业基础课程知识，但学生基础参差不齐，不少学生看不懂结构图，久而久之对该课程产生了厌学情绪。此外，课程教学需要讲授从散料输送设备、流体输送设备、冶金传热设备、冶金反应设备，直至冶金产品产出所用的基本设备，设备种类多且复杂，公式推导及理论分析环节较多，概念抽象、课程难度较大，学生学起来有一定困难。这也间接导致学生听课效率不高，对课程学习兴趣不浓。

(二)教材内容陈旧

有色冶金设备课程与有色冶金专业基础课和专业课不同，可选用的教材很少。由于专门从事冶金设备教学及研究的教师少，加之高校科研任务紧、考核压力大等因素，导致教材建设迟缓、部分知识老化。目前所选择的教材为2009年出版的，且相对于2003年初版教材在设备内容等方面更新上明显不足。譬如，鼓风炉、反射炉、回转窑、诺兰达炉、瓦纽科夫炉等上世纪七八十年代火法冶金设备，仍占较大篇幅；闪速熔炼吹炼、卡尔多转炉、大极板电积锌等新兴发展和逐渐全面应用的技术和设备没有涉及或者内容偏少；冶金废水废渣处理处置、烟气净化、高压浸出、电磁搅拌、管道溶出等重要的冶金主干和辅助流程技术和设备内容偏少等。此外，湿法、火法、电冶金主干设备的计算选型内容较少，待学生进行课程设计和毕业设计时，还需花费时间查阅冶金设计手册对反应器进行计算选型。教材内容更新不足影响了课程教学效果。

(三)教学素材匮乏、教学方法落后

课堂教学如果照搬教材，内容枯燥，无法提高学生学习兴趣。板书形式难以表达设备结构、特点以及连接情况，尤其有色冶金设备种类型号繁多、设备复杂、结构零件较多，教师需要较多课时进行讲授，讲完之后很多学生忘记了前面所讲内容。最好是收集丰富的多媒体图片、视频、动画等资料，这些图片和视频需要在现场摄制，向学生演示设备结构构成、冶金反应过程、物料状态等等，对不能拍摄图片和视频的区域或者过程，需要制作flash动画甚至冷态(水力)模型，这些教学素材可以将抽象的概念转变为形象的展示，有利于学生理解知识，又可激发学生学习兴趣。

目前有色冶金系用于教学的设备较少，没有覆盖火法冶金、湿法冶金、电冶金等各个冶金反应类型，一些关键冶金过程如铜铅熔炼、吹炼、电解精炼，锌焙烧、浸出、电解沉积，氧化铝熔盐电解等等，缺乏演示设备，也无水力模型。此外，生产和认识实习时由于涉及安全等原因，学生在现场参观学习走马观花；带队教师不能做到现场指导，致使学生的学习很难联系实际提高效果。

(四)考核形式单一

有色冶金设备课程考核方式采用卷面笔试成绩结合平时成绩(如作业、小论文、课堂表现)的方法来综合评定学生对知识的掌握程度。这种考核方式造成学生考前突击死记硬背复习题，不能完全反映学生的实际知识掌握程度，更不能体现学生应用能力水平。

二、有色冶金设备课程教学改革举措探索

(一)提高学生专业基础水平和学习兴趣

为提高学生的专业基础水平和学习兴趣，可以从两个方面下功夫。一方面，在讲解有色冶金设备课程内容的时候，将相关内容与冶金传输原理、有色冶金原理、有色金属冶金学等先导性基础知识进行联系，简单复习一遍。譬如讲解铜的熔池熔炼设备时，复习造锍熔炼原理、造锍熔炼发展趋势等知识后，再分类讲解艾萨/奥斯迈特炉、奥托昆普炉、卡尔多炉、水口山法等氧气顶吹、侧吹熔炼设备的结构、特点、氧枪操作等知识。注重联系先修课程，讲解各类型设备的优缺点和适用对象，培养学生解决有色冶金设备的设计、选型与维护等问题的能力。另一方面，采取课前预习、课前作业、课后总结等方式提高学生专业水平。当堂课程结束时，将下一堂课的要点、难点以问题形式布置给学生，下一堂课提问考察学生预习情况，并要求学生每次课结束后对已学知识进行分析总结。

(二)加强教材建设，优化教学内容

我校有色冶金专业开设已有十余年，有必要在教材建设方面下功夫，形成自己独特的学科资源。组建编撰团队、申请教材建设专项，通过广泛搜集资料、深入企业调研，梳理、总结新兴冶金技术与设备，将其与经典冶金技术设备结合进行教材编写。需要注意优化教材结构、更新知识点，比如扩展闪速熔炼、大极板电解、烟气脱硫脱硝等新技术设备内容，增加湿法、火法、电化学冶金主体反应器的结构计算选型等。重视对企业生产实践案例的搜集和技术发展趋势的探讨，注重对学生知识面扩展，重点培养学生解决综合性问题的能力，以提高学生整体知识水平和综合素质。

有色金属有60余种，它们的提取冶金涉及湿法、火法、电化学三大冶金反应类别，牵涉到熔炼、吹炼、焙烧、精馏、煅烧、氯化、浸出、萃取、溶出、分解、沉淀、蒸馏、电解精炼、电解沉积、硫化矿电解十几种冶金反应过程单元，每个过程单元均有自己专用的冶金设备。此外，还包括原料输送、混合搅拌、液固分离、烟气收尘与净化等辅助单元。每个章节、每种设备都详细讲解，这在32个学时内是无法完成的，效果也很不理想。因此从内容上要分轻重缓急，如混合搅拌设备、传热设备、燃烧装置可以设置为自学内容，物料输送、液固分离、蒸发结晶、干燥可以设置为一般内容，离子交换与萃取、熔炼吹炼、烟气收尘净化设置为难点内容，熔炼吹炼、电解电积、焙烧煅烧结可以设置为重点内容等等。此外还需考虑有色冶金专业就业前景和安徽本地有色金属冶炼企业情况，着重讲解铜、铅、锌冶炼流程从原料到最终产品的设备工作原理、结构、特点和应用等。

(三)广泛收集素材，改革教学方法

本课程如仅通过PPT讲解加板书，教学效果不佳，学生对教学内容印象不深刻，讲完之后很多学生容易遗忘，也难以激发学习兴趣。利用实习、调研、项目合作等机会，通过带领学生到冶炼现场、车间拍摄设备静态图片和操作视频，上网搜集更多的设备结构图、剖面图，想办法搜集制作演示动画等，加强教学直观性，激发学生学习兴趣。此外，适当加大教学设备建设力度，包括加强仿真实训平台建设、演示与验证设备建设以及模型设备建设等。针对学生理论联系实际能力不强，可以采取案例教学、启发式讨论等教学形式，将枯燥的设备结构原理操作讲解，转变为设备计算选型实践，有利于学生理解知识，又能激发学生学习兴趣，培养学生解决有色冶金设备的设计、选型与维护等能力。

(四)加强实践性教学环节，改革考核方式

加强实践性教学环节的举措主要包括加强课堂教学实践性、强化认识实习和生产实习的效果等，进一步提高学生对冶金设备的理解和认识。通过开设习题课、课堂研讨等多种形式教学，让学生在理论指导下亲自实践。例如可以采取“教材和文献阅读—书面或口头报告—提问回答讨论”[1]，选择兼具基础性、先进性的综合性问题考察学生，激发学生学习热情和求知欲，既锻炼学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，又能培养学生创造性思维、组织能力和表达能力。在条件允许情况下，延长实习周期、加强现场讲解、加强实习效果考核。此外，将更多的学生纳入教师科研团队，以参与企业横向课题研究、现场实验等形式，强化实践教学，使学生理论联系实际的能力切实提高。课程考核形式不拘泥于闭卷考试加平时成绩，可以开卷考试，着重考察学生对铝、铜、镍、钴、铅、锌、锡等有色金属冶炼流程、核心设备结构、尺寸、特点、应用前景和发展方向的把握程度等。