冶金工程專(zhuān)業(yè)拓展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)與實(shí)踐

[摘 要] 結(jié)合西安建筑科技大學(xué)冶金工程專(zhuān)業(yè)辦學(xué)實(shí)際情況，提出了冶金工程專(zhuān)業(yè)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)模式的構(gòu)成與建設(shè)理念和特色。包括拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目定位及規(guī)劃、實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)特色等。為培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰M(jìn)行了一定的理論探索。

[關(guān) 鍵 詞] 冶金工程專(zhuān)業(yè)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)；人才培養(yǎng)

[中圖分類(lèi)號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）01-0056-03

西安建筑科技大學(xué)冶金工程專(zhuān)業(yè)是在1958年建立的煉鐵、煉鋼、有色金屬冶煉等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)為陜西省特色專(zhuān)業(yè)和省級(jí)名牌專(zhuān)業(yè)。作為西北地區(qū)辦學(xué)最早的該類(lèi)專(zhuān)業(yè)，一直保持著自己的特色和優(yōu)勢(shì)，其中冶金物理化學(xué)為省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。現(xiàn)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程與冶金傳輸原理、冶金原理、鋼鐵冶金學(xué)、有色冶金學(xué)、鋼鐵冶金原料處理與工藝、特種冶金和冶金實(shí)驗(yàn)技術(shù)等主干課程配套的本科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)12項(xiàng)，開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)8項(xiàng)，總計(jì)20項(xiàng)80課時(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在此基礎(chǔ)上，利用多種平臺(tái)建設(shè)了更有利于學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的拓展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4項(xiàng)16課時(shí)，冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)總學(xué)時(shí)達(dá)到96課時(shí)。拓展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)造能力、創(chuàng)業(yè)能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，使之成為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)復(fù)合型專(zhuān)業(yè)人才做出了理論與實(shí)踐探索。

一、冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系總體目標(biāo)

參照教育部高等學(xué)校冶金工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)，以及中國(guó)工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)對(duì)冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求，西安建筑科技大學(xué)冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)，以及本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的基本技能和實(shí)踐動(dòng)手能力，使學(xué)生進(jìn)一步理解和驗(yàn)證與課堂教學(xué)相關(guān)的難點(diǎn)與重點(diǎn)原理及知識(shí)；冶金工程實(shí)驗(yàn)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握基本操作、技能和方法的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考及獨(dú)立工作的能力，使學(xué)生具有一定的綜合運(yùn)用知識(shí)、進(jìn)行分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究能力以及科學(xué)研究的基本素質(zhì)，為今后其他課程的學(xué)習(xí)和進(jìn)行科研工作打下基礎(chǔ)。同時(shí)，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、良好的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)的思維方法及綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。冶金工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)利用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性、綜合性專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)逐步提高、加強(qiáng)和鞏固學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和技能，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力、查閱文獻(xiàn)資料的能力，利用開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和科學(xué)創(chuàng)新精神。

本課程為實(shí)踐性環(huán)節(jié)，通過(guò)本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在完成冶金原理、冶金傳輸原理、冶金學(xué)、冶金原料處理與工藝、煉鋼廠設(shè)計(jì)、煉鐵廠設(shè)計(jì)、冶金實(shí)驗(yàn)技術(shù)等課程后，鞏固所學(xué)的冶金理論知識(shí)和冶金工藝流程，培養(yǎng)動(dòng)手能力、科學(xué)思維和工程意識(shí)，掌握冶金工程的基本實(shí)驗(yàn)研究技能，以培養(yǎng)和提高學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐及科學(xué)研究的綜合素質(zhì)為根本目的。掌握實(shí)驗(yàn)步驟，懂得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的取得和處理方法，能夠按要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)于設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)應(yīng)在教師指導(dǎo)下自行查閱資料，擬定實(shí)驗(yàn)方案和步驟，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，理解實(shí)驗(yàn)原理和方法，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器的使用方法。基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用研究?jī)烧咧g是相互滲透，相輔相成的。冶金生產(chǎn)工藝發(fā)展是一個(gè)不斷進(jìn)取、不斷完善的過(guò)程，冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)有助于學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ於己玫幕A(chǔ)。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)成

冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系包括計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)（已建設(shè)）及計(jì)劃外實(shí)驗(yàn)兩部分。計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)培養(yǎng)方案及課程體系，學(xué)生必須完成獨(dú)立設(shè)課實(shí)驗(yàn)；計(jì)劃外實(shí)驗(yàn)為進(jìn)一步提高學(xué)生創(chuàng)新能力的拓展性實(shí)驗(yàn)即冶金開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)。

計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K和專(zhuān)業(yè)方向?qū)嶒?yàn)?zāi)K構(gòu)成，各個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目又分為綜合性、設(shè)計(jì)性等多個(gè)層次。計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)性與綜合性實(shí)驗(yàn)共12項(xiàng)48學(xué)時(shí)，分別占實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目總數(shù)和實(shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)數(shù)的60%和60%。冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為單獨(dú)設(shè)課的冶金專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)和冶金開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)兩門(mén)課程。

計(jì)劃外實(shí)驗(yàn)分為固定拓展性實(shí)驗(yàn)和學(xué)生自擬拓展性實(shí)驗(yàn)。前者是指具有教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的拓展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；后者是指以本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃（SSRT）、大創(chuàng)計(jì)劃、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽活動(dòng)等為基礎(chǔ)的學(xué)生自主擬定的拓展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

三、拓展性實(shí)驗(yàn)的建設(shè)與教學(xué)

拓展性實(shí)驗(yàn)以本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃（SSRT）、大創(chuàng)計(jì)劃、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽活動(dòng)等為基礎(chǔ)的學(xué)生自主擬定的拓展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主要方向?yàn)椋嚎赡バ灾笖?shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)、高溫真空爐的應(yīng)用與實(shí)踐、熔鹽電解法的應(yīng)用與實(shí)踐、網(wǎng)絡(luò)模擬煉鋼應(yīng)用與實(shí)踐等。拓展性實(shí)驗(yàn)是冶金工程專(zhuān)業(yè)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系計(jì)劃外實(shí)驗(yàn)?zāi)K的重要組成部分。計(jì)劃外實(shí)驗(yàn)包括固定拓展性實(shí)驗(yàn)（涉及冶金原料處理與工藝、冶金實(shí)驗(yàn)技術(shù)、鋼鐵冶金學(xué)三門(mén)主干專(zhuān)業(yè)課程的8個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，合計(jì)32學(xué)時(shí)）和學(xué)生自擬拓展性實(shí)驗(yàn)兩大模塊。

（一）拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與要求

在冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，為提高本科生的工程實(shí)踐能力，開(kāi)發(fā)建設(shè)了4個(gè)全新的學(xué)生自擬拓展性實(shí)驗(yàn)（16學(xué)時(shí)），使實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)增加到96學(xué)時(shí)，同時(shí)，學(xué)生在校內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)模式上也實(shí)現(xiàn)了新的突破。

開(kāi)發(fā)的拓展性開(kāi)放專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

1.可磨性指數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握依照國(guó)標(biāo)GB2565-87《煤的可磨性指數(shù)測(cè)定方法》測(cè)定煙煤和無(wú)煙煤的可磨性，哈氏可磨性指數(shù)越大，表明越容易磨碎，對(duì)高爐噴吹煤粉制備過(guò)程可磨機(jī)理提供重要依據(jù)。

2.高溫真空爐的應(yīng)用與實(shí)踐

真空爐在冶金實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用較為廣泛，能實(shí)現(xiàn)易氧化、難反應(yīng)、難熔煉物料的冶煉。進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)真空冶煉相關(guān)知識(shí)的了解和掌握，豐富學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。其中關(guān)于不同真空爐內(nèi)真空實(shí)現(xiàn)的原理、多種真空爐的結(jié)構(gòu)，需要學(xué)生在自身專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行理解；并基于這些內(nèi)容掌握其應(yīng)用方向的選擇。其次，協(xié)助學(xué)生練習(xí)操作多種危險(xiǎn)性較小的真空爐，達(dá)到相對(duì)熟練的程度。危險(xiǎn)性較大的真空爐，例如電極電弧爐等，由教師演示教學(xué)。

3.熔鹽電解法的應(yīng)用與實(shí)踐

熔鹽電解法可以實(shí)現(xiàn)多種金屬的還原、提純和鍍層，是冶金專(zhuān)業(yè)內(nèi)涉及面較為廣泛、發(fā)展也比較迅速的工藝方法。其下又細(xì)分了多種工藝，以應(yīng)對(duì)不同金屬和冶煉目標(biāo)。進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)的目的在于基于本方法的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，了解有色冶金冶煉的各種方法；通過(guò)對(duì)各種細(xì)分工藝的學(xué)習(xí)，鞏固課堂知識(shí)的掌握程度。其次，協(xié)助學(xué)生進(jìn)行金屬熔鹽電解還原實(shí)驗(yàn)，在實(shí)際操作中融會(huì)貫通。

4.網(wǎng)絡(luò)模擬煉鋼應(yīng)用與實(shí)踐

網(wǎng)絡(luò)模擬煉鋼為學(xué)生提供了一個(gè)完整、互動(dòng)、信息豐富的在線(xiàn)學(xué)習(xí)平臺(tái)。該平臺(tái)包括高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、鋼水精煉、連鑄、熱軋等幾大模塊，與鋼鐵企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合緊密。本實(shí)驗(yàn)擬幫助學(xué)生以半娛樂(lè)的方式進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，熟悉該系統(tǒng)并深入了解鋼鐵是如何生產(chǎn)的。通過(guò)虛擬的操作為學(xué)生提供真正的互動(dòng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有助于學(xué)生對(duì)鋼鐵生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行全面了解。

本實(shí)驗(yàn)?zāi)K的學(xué)習(xí)包括理論講述、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告三部分，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握冶金實(shí)驗(yàn)室常用儀器、設(shè)備的名稱(chēng)、結(jié)構(gòu)、工作原理、使用方法、維護(hù)等；掌握冶金實(shí)驗(yàn)研究中常用的分析研究方法的原理、操作等；掌握生產(chǎn)工藝過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)；熟悉網(wǎng)絡(luò)模擬煉鋼系統(tǒng)并深入掌握鋼鐵生產(chǎn)工藝各環(huán)節(jié)技術(shù)的要領(lǐng)。拓展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐及所開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)課程緊密地結(jié)合，使冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系得到了重要的提升和拓展。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)特色

本課程的教學(xué)過(guò)程包括理論知識(shí)講授、實(shí)踐操作、研討與分析、實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告四部分，是一門(mén)理論與實(shí)踐結(jié)合性較強(qiáng)的課程，著重突出以學(xué)生為主，指導(dǎo)教師為輔的教學(xué)理念。實(shí)驗(yàn)前由指導(dǎo)教師分配好實(shí)驗(yàn)小組3～5人為1組，要求學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組撰寫(xiě)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，把可能遇到的問(wèn)題逐一列出并安排各小組分解整個(gè)實(shí)驗(yàn)程序。例如，第一組負(fù)責(zé)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)原材料與耗材的準(zhǔn)備；第二組負(fù)責(zé)分析實(shí)驗(yàn)原理；第三組負(fù)責(zé)分析儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)、操作程序；第四組負(fù)責(zé)分析實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程；第五組負(fù)責(zé)對(duì)注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與研討；第六組由各小組選派的一名代表組成實(shí)驗(yàn)總運(yùn)行組，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)制訂完善的實(shí)驗(yàn)程序。實(shí)驗(yàn)課上由各小組根據(jù)指定的負(fù)責(zé)內(nèi)容進(jìn)行理論課的講授、操作與指導(dǎo)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、組織、教學(xué)都由學(xué)生自己完成，指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的管理和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的總結(jié)與研討。網(wǎng)絡(luò)模擬煉鋼應(yīng)用與實(shí)踐實(shí)驗(yàn)可以組織各小組設(shè)置規(guī)定項(xiàng)目在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行競(jìng)賽，成績(jī)優(yōu)秀者還可推薦其參加全國(guó)大學(xué)生網(wǎng)絡(luò)煉鋼大賽。四門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)分配均為講課1學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)課2學(xué)時(shí)、討論課1學(xué)時(shí)，合計(jì)4學(xué)時(shí)。

拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是與理論課程、生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，突出實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，在校內(nèi)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，充分利用校內(nèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成，既提高了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的利用率，又節(jié)約了大量的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)。同時(shí)可以面向本專(zhuān)業(yè)和相近專(zhuān)業(yè)其他年級(jí)的學(xué)生展開(kāi)開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分發(fā)揮多元化開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的作用，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)估體系，不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，使實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容緊跟時(shí)代、緊跟現(xiàn)代化的生產(chǎn)實(shí)踐為目標(biāo)。例如，網(wǎng)絡(luò)模擬煉鋼為學(xué)生提供了一個(gè)把冶金過(guò)程內(nèi)在的基本原理和理論應(yīng)用到實(shí)踐的機(jī)會(huì)，其核心是通過(guò)一系列仿真的、靈活的、直觀的、互動(dòng)的像游戲般的模擬，形成對(duì)傳統(tǒng)理論學(xué)習(xí)有益的補(bǔ)充，又能說(shuō)明和演示一些鋼鐵生產(chǎn)的實(shí)例。通過(guò)對(duì)該網(wǎng)站模擬游戲的學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)的情況，提升理論知識(shí)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生在工作中的興趣有很大幫助。

四、結(jié)束語(yǔ)

冶金工程專(zhuān)業(yè)拓展性實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重采用理論與實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐并重的舉措，提升學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐操作的能力，創(chuàng)造有利條件積極增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，進(jìn)一步拓寬學(xué)生的知識(shí)面。同時(shí)，改變以往以教師講授指導(dǎo)為主，學(xué)生為輔的傳統(tǒng)教學(xué)模式，重點(diǎn)突出學(xué)生“自主”“自助”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，加強(qiáng)鍛煉學(xué)生主動(dòng)思考和勤于動(dòng)手的能力。冶金工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系拓展性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)在校內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)模式上實(shí)現(xiàn)了突破，也必將為參與學(xué)生實(shí)踐能力的提高作出貢獻(xiàn)。

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