冶金原理實驗教學改革的探討

余岳 成日金 張翔 王煒

摘要：本論文將針對傳統的實驗教學存在的實際問題，通過引入學生自行設計實驗和科研教學一體化的教學模式，建立完善的實驗考核機制，加大對學生創新實驗的獎勵等措施，極大地提高了學生的積極性，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：冶金原理；科研教學；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）01-0094-02

冶金原理是冶金工程專業學生必修的一門重要的專業基礎課，是深入學習鋼鐵冶金的基礎和紐帶，是貫穿整個冶金工程學習的基礎知識和專業知識的橋梁[1，2]。同時，冶金原理實驗是對冶金原理課程的具象化和本科教學的重要組成環節。

一、實驗室建設

我校在上世紀80年代以后，將“煉鐵”和“煉鋼”教研室合二為一，成立了鋼鐵冶金系，并對課程體系、教學大綱、教學方法進行了大膽改革，冶金專業的學生既安排了煉鐵方面的教學實驗，也安排了煉鋼方面的教學實驗，使學生在學習書本專業知識的同時，也對整個鋼鐵冶金的工藝流程的學習及相關知識有了進一步的鞏固和提高。

冶金工程系薛正良教授和周國凡教授于2008年出版的《鋼鐵冶金實驗》教材，其包含傳輸原理實驗、冶金原理實驗和鋼鐵冶金實驗三大模塊。目前我們正在研究把課程建設與教育創新、社會發展相結合，進一步推進實驗教學改革，不斷提高教學質量和教學水平，培養出更多適應社會需求的學生。

二、實驗教學中存在的問題

冶金原理實驗是冶金工程專業的第一組專業實驗，其包含了熱電偶的檢定、冶金熔體熔化溫度測定、熔體粘度的測定以及熔體表面張力測定。這一組實驗主要是學習有關冶金的理論知識和實驗設備等方面的內容。冶金原理實驗可以概括為兩大類：即理論研究和專業實驗，要求學生將課堂所學的專業知識轉化為動手實驗來對所學的專業知識進行論證，以培養學生的動手能力。冶金工程專業的實驗教學也要根據時代環境的變化而變化，而今冶金原理實驗教學仍存在一些問題[3]，主要包括以下幾點：

（一）實驗目的不明確

針對2007級、2008級、2009級冶金工程專業共480名學生展開的問卷調查，學生普遍表示對為什么要做實驗比較茫然，被動地按照實驗指導書上所要求的實驗目的和步驟進行重復實驗，獲得實驗結果和數據。這種實驗教學方法的突出缺陷就是以實驗指導老師為中心，而忽視了學生認知過程中的主觀能動性，束縛了學生的探索性思想，在一定程度上限制了對學生創新能力和創新精神的培養，從而使學生無法完成理論—實踐—理論循環的實踐過程。

（二）教學與實驗結合不緊密

通過對480名學生的問卷調查以及上實驗課所反應的情況，學生通過理論學習了解了熱電偶工作原理、冶金熔體的溫度定義、粘度定義和熔體表面張力的定義，但是學生對于這些所掌握的定義僅僅停留在表面，對這一系列的純理論在實際中的應用沒有一個較深層次的認知。

（三）學生對實驗缺乏積極性

冶金原理實驗由于是專業實驗，在大三才開始授課。但是冶金實驗是高溫實驗，實驗周期長，實驗設備少，實驗老師在講授的同時，實驗已經進行。并且現階段實驗設備已經實現自動控制，學生并沒有在實驗的過程中動手操作。這導致老師在講授實驗操作、注意事項及實驗的重點難點時，學生沒有主動的配合老師積極思考問題，不時出現開小差的現象。

（四）實驗考核機制單一

現階段考核實驗成績的唯一方式是實驗報告，但是抄襲實驗報告的現象時有發生。

三、冶金原理實驗改革措施

在建立創新型實驗課程的前提下，對現有的教學機制進行改革，建立完善的實驗考核機制以及科學、合理、先進的實驗教學體系。

（一）明確實驗目的

每一門實驗講義的開篇第一小節都是實驗目的。以熔體粘度測試實驗為例。實驗目的介紹了熔體粘度對傳熱、傳質以及流體流動過程有重要影響。冶煉過程的造渣、金屬——熔渣間各種反應的完全程度和速度、金屬與熔渣的分離、熔體對耐火材料內襯的沖刷侵蝕等都與熔體的粘度密切相關。但是從實驗教學上來說缺乏具體的內容，學生還是要問為什么。所以以實驗課來說，我們要將抽象的問題具體化、直觀化。比如說實驗要做的是Q235連鑄結晶器保護渣的粘度。為了測試其粘度，首先要對此渣的熔點進行測試，測熔點要用到熱電偶，用熱電偶就要對熱電偶進行校準。為了使鋼坯更好的脫模，我們要進行粘度，表面張力等一系列實驗。這樣下來可以將冶金原理實驗構成一個整體，學生帶著目的性去完成一個整體實驗項目。

（二）實驗與理論結合

傳統教學方式是理論課老師只講理論，實驗老師只管帶學生做實驗，理論課教師與實驗教師之間缺乏交流與溝通。其教學方式可變為在理論課教師教授與實驗相關的內容前，可以先和實驗教師討論，先由實驗教師給學生講授有關的實驗知識，使學生在上理論前對基本概念在應用方面有初步了解，然后理論課老師在課堂上進行理論深化，形成實踐→理論的第一次循環；然后在理論課結束后，再來進行實際操作，完成理論→實踐的過程。這與工科提倡的從“實踐中來，到實踐中”去的教學目的相得益彰。

（三）提高學生實驗積極性

1.建立科研與教學相結合的實驗體系。鼓勵學生積極申報大學生創新基金項目，自愿組合，對實驗內容擬定實驗方案，交由項目指導老師考查合理性，最后由實驗教師帶領學生進行驗證。這種教學方式促進了學生之間的交流，形成了良好的科研協作習慣，培養了學生的團隊精神。

2.改變實驗指導方式。傳統冶金實驗授課方式以老師操作、講解為主，缺乏對學生動手能力的培養。基于這些問題，建立學生為主，教師為輔的實驗指導方針。建立實驗預約系統，預約實驗的學生通過實驗教師的操作視頻以及講解來預習本實驗的操作方式，了解實驗設備運行原理。然后在實驗室進行自主實驗，實驗教師在旁輔助指導，解決實驗過程中出現的問題。

3.建立完善的獎勵機制。對參與實驗設計的學生，在評優、獎學金、評選等活動中給予一定的優先權以及學習和物質上的獎勵。通過舉辦實驗競賽等方式，將實驗課作為對學生創造力，動手能力和分析問題能力的綜合評判，由系里專家進行最后的考核，給予證書認可。

（四）建立多元化考核機制

傳統冶金原理實驗評定成績僅以實驗報告為準，考核單一。為了改變這種現狀，全面評價學生的實驗能力，具體做法如下：將報告分數分為三大類，即平時成績、實驗操作成績和實驗報告成績，平時成績占40%、實驗成績占40%和報告成績占20%。具體做法如下表1。

我校在加強冶金原理實驗教學改革后，學生的觀察能力得到了鍛煉，組織協作及合作精神得到了培養，調動了大學生從事科研活動的主動性、積極性，為培養具有創新性的高技術人才提供了一條有效的途徑。

參考文獻：

[1]張利華，翟大成，胡翠.冶金工程專業實驗教學模式的研究[J].實驗室科學，2011，14（2）.

[2]魯路，杜忠澤，王快社，等.冶金工程專業實驗教學探析[J].中國電力教育，2012，（5）.

[3]王艷萍.冶金工程專業實驗教學的改革與實踐探討[J].學周刊，2012，（12）.