《冶金传输原理》精品课程实验教学的改革与探索

2022-01-01许美贤林万明王晓敏

科教导刊·电子版 2021年3期

许美贤林万明王晓敏

（太原理工大学材料科学与工程学院山西·太原 030024）

0 引言

2019年4月9日，教育部办公厅正式发布《关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知》，2019年11月教育部提出了实施一流本科课程的“双万计划”，太原理工大学响应国家“双万”计划，鼓励各专业积极申报一流本科专业和精品课程，淘汰“水课”，打造“金课”。太原理工大学冶金工程专业于2020年7月通过了工程教育认证，并获批了省级一流专业建设。《冶金传输原理》是冶金专业的核心课程，对教学内容进行了认真梳理，重新修订了培养计划和课程大纲，获批了2020年度校级精品课程建设，并积极申报省级精品课程。同时根据工程教育认证要求，以学生为中心，以产出为导向，制定了本课程的教学目标和毕业要求，突出了实践能力和创新能力，注重培养学生运用所学冶金专业知识分析和解决冶金行业复杂工程问题。

1 冶金传输原理课程目标

《冶金传输原理》是冶金工程专业必修核心课程，具有很强的理论性和实践性，与多门学科联系紧密，运用高等数学、物理、化学等学科的基本原理，来研究冶金过程动量、热量及质量传递的基本规律。通过本课程的学习，使学生了解和掌握动量、热量及质量传递过程的基本理论，旨在于培养学生获取冶金传输原理的基本知识，更好地掌握冶金传输过程的基本规律，为学生能够分析和解决冶金领域复杂工程实践问题奠定基础，培养满足冶金行业对高级技术人才的需求。

冶金传输原理实验要求学生掌握每个实验的基本原理，熟悉实验的操作步骤；要求学生熟悉实验设备的基本构造，掌握实验设备的维护、使用方法；掌握实验设计的基本方法并能对实验结果进行熟练的数学处理和分析；要求每个学生写出独立的实验报告，对实验数据的处理，要科学全面，得出完整的结论。

在以往的实验教学环节中，主要采用传统的指导方式，老师提前准备实验仪器和材料，讲解实验过程；学生按照实验指导书进行实验操作，提交实验报告。这种传统的实验教学方法导致学生实验积极性不高，实验过程中缺乏思考，实验报告敷衍了事，实验教学效果较差，不利于培养学生分析问题和解决问题的能力。同时实验教学设备陈旧，台套数不足，难以满足工程教育认证的要求。在《冶金传输原理》精品课程的建设中，结合工程教育认证的要求，对《冶金传输原理》的实验教学进行改革和探索，以便提高实验教学质量。

2 实验教学改革

2.1 明确实验教学的目的

冶金传输原理实验的目的是培养学生工程实验的设计、组织实施、实验操作及数据处理等工程实践能力，通过实验提高学生动手操作、分析问题与解决问题的能力，培养学生团队合作精神和科研创新能力，使学生能够综合运用所学知识分析冶金传输过程中出现的相关问题。通过实验环节，加深对冶金传输原理理论知识的理解，掌握冶金传输原理实验的基本技能，掌握相关仪器设备的使用，培养学生的科学研究能力。

2.2 优化实验内容

冶金传输原理实验设置了必修和选修模块，必修学时8学时，选修实验12学时，分为基础性、综合性和设计性三类，课外为大学生创新项目、开放实验室项目及各种竞赛提供服务和指导。注重培养学生的工程实践能力，对实验项目进行优化和整合，增加选修实验数量，并提供课外创新实验指导，充分发挥学生的主观能动性和积极性，激发学生的科研创新潜能。

2.3 加强实验预习环节

为了提高实验预习质量，熟悉实验目的、实验原理、实验设备及操作过程，将实验指导书及实验视频提前在线上发布，实时了解学生预习进度和完成情况。按小组提前一天进入实验室，根据实验要求进行实验前期准备工作，熟悉实验设备及其操作。实验前检查实验预习报告（或实验方案），并对学生提出的问题进行解答。以便学生熟悉整个实验过程，做到心中有数。

2.4 提高学生主观能动性

对必修实验既要充分体现指导教师的主导作用，又要发挥学生的主观能动性，培养学生主动发现问题、分析问题和解决问题的能力。对选修实验和创新实验，学生自行组队，每小组3-5人，以学生为主体，通过查阅资料，小组讨论，确定实验方案，提交老师进行审查，师生进行讨论，不断激发学生的创新能力，通过后进入实验室准备实验材料，熟悉实验设备或改装实验设备，按实验方案进行操作。在实验过程中不断发现问题，不断优化，不断提高学生的主观能动性。

2.5 激发科研创新能力

通过必修和选修实验的训练，提高了学生的实验操作规范性，培养了学生科研创新能力。鼓励学生积极参申报和参与大学生创新项目、开放实验及科技竞赛。依靠材料学院实验示范中心和开放实验室，以大创项目和各类科技竞赛为支撑，紧密结合冶金行业，学生自行组队，根据自己兴趣，结合专业知识进行选题，积极申报项目，查阅资料，通过小组讨论制定实验方案，利用课余时间进行实验，自行进行数据整理和分析，最后撰写科研论文。近年来，结合冶金传输原理基本理论，学生们参与了多个项目，如根据热量传输原理进行了冶金炉前用高温防护服的设计，通过热量传输机理的分析，选择合适的防护服材料，增强衣服表面的辐射，减少材料本身的导热系数。根据相似原理指导下的模型试验研究方法，对转炉水模型和钢包水模型进行了研究，熟悉了冶金工艺工程，对冶金复杂工程问题进行了有效的研究。在节能减排大赛中，参与了节能型储热水箱的制备、高温烟气新型换热器的研究及高炉水冲渣的热量回收等项目。

2.6 改善实验条件

我校先后向冶金传输原理实验室投入近150万元，改造了实验室的环境，增加了雷诺实验、导热系数、辐射率台套数，购置转炉水模型实验装置和冶金工程虚拟仿真软件。对学生进行创新实验开放实验提供了硬件支持，加强了培养学生的创新意识和创新能力，对实验教学质量的提高起到了积极地推动作用。

2.7 加强实验过程监督

在实验操作过程中，要突出学生工程技能和实践动手能力的评价和测试。指导老师要关注学生的实验过程，了解学生对实验步骤的熟悉程度及其操作过程的规范性，随机进行提问，并将回答问题情况记入平时成绩。这样学生在实验中就必须弄明白实验原理和操作步骤，减少实验的盲目性，从而引导学生积极主动地去掌握实验原理及关键操作技术，有效地培养学生的自学能力。真实记录实验数据，及时处理实验数据，并对实验结果进行分析讨论，实验报告尽快提交。

2.8 确立科学的考核办法

以往的冶金传输原理实验没有专项考核，仅将实验报告的成绩按一定比例记入课程总成绩中。这种考核方式虽然方便了老师，但不够科学，不能对学生的操作技能、分析解决问题能力、科研创新能力、团队合作协调能力等全面体现。实验教学改革中，加强学生的自主性和能动性，增加选修实验和创新实验，将实验报告预习、创新实验方案制定、实验操作过程、实验报告、实验选修、项目参与等内容进行全面考核，以20%的比例记入课程总成绩。另外，为了考核学生对实验内容的掌握情况、实验设计合理性及实验数据的处理分析能力，在冶金传输原理课程考试中，增加10～15%左右相关笔试内容，检查实验中存在的问题，促进实验教学质量的提高。