《冶金工藝及設備》課程體系與教學內容的構建與改進

摘要：鋼鐵冶金工藝及設備涵蓋了煉鐵、煉鋼及連鑄工藝流程及設備等內容。本文主要探討了冶金工藝及設備的課程體系改革的必要性。現代社會發展及冶金能源及資源結構的變化，迫使當代冶金工藝流程和設備結構發生變化，因而需要對冶金工藝及設備課程在內容上進行調整，在教學方式上進行改進，以期培養符合社會及工業發展需求的冶金專業學生。

關鍵詞：冶金工藝；教學；課程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）16-0015-02

一、冶金設備課程體系改革的必要性

培養高素質的專業技術人才，以適應“中國制造2025”，實現我國制造強國戰略的行動綱領[1]。鋼鐵制備及鋼鐵工藝裝備是高端裝備制造的基礎。如何培養高素質的技術人才，適應新時期的發展，是高等教育改革的重要內容。冶金設備是冶金工程專業的主要課程，工藝與設備是鋼鐵冶煉與制造過程中的基礎專業。

《鋼鐵冶金工藝與設備》主要是介紹現代鋼鐵冶煉過程中最基本、最常用的冶金設備。掌握火法冶金設備的構造、性能及工作原理，對于冶金工藝革新、設備的更新換代具有重要意義。課程體系、教學內容、教學手段與方法等是保證教學效果，提高教學質量的關鍵。隨著冶煉技術的不斷進步，課程體系、教學內容、教學手段與方法等的教學改革不斷推進。近年來，我校冶金工程專業的課程的教學改革，是根據國內外教育及社會要求，明確人才培養目標定位，逐步構建了有利于創新人才健康成長的人才培養體系。

二、冶金工藝及設備涵蓋內容

冶金工藝是冶金工業發展的重要基礎。鋼鐵冶金工藝涉及了整個鋼鐵工業長流程，內容包括了煉鐵原理、煉鐵工藝、高爐生產操作、轉爐煉鋼工藝及生產操作、電爐煉鋼工藝及操作、連鑄過程及操作[2-4]。而冶金設備涉及了以上所有工藝工程中的使用設備及設備維護。因而鋼鐵工藝及設備課程在建設時，就必須涉及煉鐵工藝及設備、煉鋼工藝及設備、連鑄工藝及設備等知識體系，是一門應用性極強的專業課程。該課程主要是以培養學生冶金工程方面知識和實踐能力，提高我國冶金工程技術人員素質為目的的一類課程，其在教學過程中強調的是理論與實踐并重。同時，要及時在課堂上更新世界上本行業最新工藝技術及設備的應用范例，實現培養應用型、創新型鋼鐵專業人才的目標。

三、課程體系建立必須與人才培養及冶金工藝的發展趨勢相適應

當前，課程體系滯后，內容幾十年幾乎沒變化，與現代工程技術發展不相適應，造成培養的人才不適應社會發展的要求[5]。因此，在制訂面向世紀人才培養方案時[6]，要根據冶金工程技術的發展趨勢，弄清未來本領域對冶金工藝設備及人才知識結構的要求。當前及今后相當長一個時期內，冶金工藝的發展趨勢將繼續沿著強化過程、節能、低污染的方向發展，同時受資源及社會發展限制，相應的冶金設備就是朝著高效反應器發展，將進一步取代傳統的反應器，節能和環境污染問題將得到更好的解決。由于科技發展帶來裝備的日益更新，以及計算機自動控制技術的發展，使得鋼鐵工藝的操作越發精細，致使鋼鐵工藝及設備課程教學內容及方式存在教材滯后于實踐工藝、以及理論教學與工程實踐銜接不上等問題。隨著資源的枯竭及對金屬產品需求的擴大，低品位復雜礦、二次資源、海洋資源將逐步成為未來冶金的重要原料，用現有技術對其進行處理是很困難的，甚至是不可能的，因此，對適宜處理這類原料的新工藝的研究開發具有戰略性的意義。冶金與化工、材料的結合更為緊密，國際上提出的近終性加工、增值冶金、冶金短流程等概念，其內涵都是要實現產品的精細化、多樣化、增值化，減少成本，提高效益。設備過程自動化、工廠的系統優化是未來冶金工業發展的重要方向。隨著控制理論與技術、信息技術、人工智能的發展和在冶金中的運用，未來冶金工業將實現“現場”無人化。冶金工廠是一個復雜的制造系統，應用系統科學的理論和方法，對系統進行整體優化具有巨大的潛力，是提高產品質量與質量，獲取最大經濟效益的重要途徑。近年來，鋼鐵冶金教研室在教師們的共同努力下，在工藝及設備課程的設置及建設方面做了大量的改革，今后將繼續推進鋼鐵冶金專業總體改革，使得冶金專業學生能夠更符合社會及工業發展的需求。

四、課程體系的構建及教學內容的改進

以前制定的冶金設備的教學計劃對于冶金工藝涉及較少，這樣在課程講解過程中，學生對工藝不熟悉，不能理解設備的性質和運行。同時，由于我校現在學生的畢業課程設計不涉及鋼廠的工藝設備，鋼鐵工藝，設備構造、性能及作用僅是紙上談兵，缺少必要的現場實物了解，而課堂講解難于清晰透徹，學生對于工藝及設備知識比較模糊。因而必須對工藝及設備課程進行改革：（1）盡量創造條件，讓學生有機會去現場或者實驗室見證實物，了解冶金設備的構造及運行，使學生能夠直觀掌握所學的知識，并可學以致用。（2）可以利用現代模擬軟件，使得學生在不能夠親自動手操作的情況下，模擬操作條件及設備，獲得對設備的實物認識，有助于提高學生的解決問題能力，提高技能鍛煉能力。（3）畢業實習是學生實際接觸工廠設備，了解工藝流程，實現產學結合的關鍵和主要時期，有助于學生掌握設備的應用，并為將來進一步改善工藝及設備打好基礎。最后將冶金知識進行歸類和重組，對課程內容進行精選、補充和及時更新，確保課程內容的系統性和時代性。新的冶金工藝及設備課程體系，一方面保留了傳統體系中的高爐、轉爐、電爐等經典的長流程冶金設備，同時增加了鋼鐵工業過程中短流程工藝，以及精練設備、高溫余熱回收、直接還原的工藝及設備。增加的這些現代冶金工藝，適應了現有礦產資源以及將來鋼鐵冶金的發展趨勢，可使學生及時把握現代冶金的方向，更系統地掌握鋼鐵冶煉過程中的各種方法和規模，掌握資源的利用及回收以及相關先進的燃燒材料和耐火、保溫材料，為將來選擇、維修及改造設備提供專業基礎，使得冶金設備課程體系內容更加充實和完整。課程體系的改革涉及課程設置和課程內容。冶金設備課程的內容是建立在具備工藝知識的基礎上的，原課程內容較陳舊。鋼鐵冶金學是個相對老的專業，其工藝及流程相對固定。冶金工藝及設備的課程內容涉及工藝及設備，是原有冶金工藝和冶金設備兩門課程的合并，這兩門課的有機結合可以節約學生50%的學時，在內容上和教學上可以更靈活。

五、新課程體系教學模式的改進

改革教學方法，培養學生創新能力，提高學生整體素質。現有教學方式是課堂授課，采用在黑板上畫草圖的方式，讓學生們了解設備的構造。這樣造成的問題是講述設備結構及運轉方式、操作流程時，不能直觀的向學生表達，造成了課堂內容枯躁泛味。高等教育創新的最直接、最明顯的方式就是教學內容、教學手段、教學方式的不斷改進與變革。而教學模式的改進則是教育創新的基礎。本教研積極推動全體教師參與教學研究與教學改革工作，特別鼓勵中青年教師學習全球先進的教學方式和模式，積極推廣優秀教學研究及教學改革成果，組織青年教師跟蹤國際、國內冶金學科前沿動態。要求廣大教師及時調整、完善教學內容，充分反映出本學科最新科技成果與科技動態。在教學過程中要注重學生的創新意識、創新思維的培養。同時利用通識課這個平臺，讓學生加強了解煉鐵煉鋼生產技術的歷史進程，了解鋼鐵工藝進程中重大工藝技術創新背景，聚焦鋼鐵工藝的現存問題及未來發展的前沿方向，激發學生的創新意識。現代化教學手段為課堂注入了活力，多媒體及網絡教學可激發學生的認知能力[7]，啟發其思維：（1）課堂上授課方式由教師主體傳授式變為研討式、案例式，并結合實際生產過程中設備應用的視頻來教學。（2）利用互聯網絡上的在線軟件，可讓學生通過模擬操作設備，熟練掌握計算設備運行時的給料、熱量以及出料等流程，同時可以利用編制模型以計算物料平衡及能量平衡。（3）采取互動式教學模式，強調課堂內外的互動，教學與科研的結合等，融創新意識、能力培養與工程能力培養于教育教學全過程之中。同時適當布置一些課外的課題，讓同學們借助現代三維軟件，自行繪制感興趣的設備或零件，加深對設備組成及應用的認識。冶金工藝及設備是個實踐性非常強的課程，應充分利用現代化教學手段，改革教學模式，提高教學質量。鑒于冶金工藝及設備課程的實踐性強的特性，在培養冶金工程類學生的同時，結合畢業設計，有助于學生理解及掌握這門課程。畢業設計階段可鍛煉學生對本學科的工程設計能力、科學研究能力和創新能力，可檢驗學生綜合運用多學科理論、知識與方法的能力。

依據我校對冶金工程尤其是鋼鐵冶金專業類人才培養目標定位，本教研室通過專業設置調整、教材與教學方法改革、高素質師資隊伍建設和加強校企聯合培養機制等途徑，確保冶金工藝及設備課程內容及教學方式的可行性，從而實現應用型、創新型鋼鐵專業人才的培養目標。

參考文獻：

[1]中國制造2025[EB/OL].

http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/19/content_

9784.htm.

[2]朱苗勇.現代冶金工藝學[M].冶金工藝出版社，2011.

[3]張玉柱，邢宏偉，郝素菊，胡長慶，蔣武鋒.煉鐵工藝課程的教學改革與探索[J].河北聯合大學學報：社會科學版，2012，（3）：69-71.

[4]楊生州，尹文艷.基于工作過程的《煉鋼原理與操作》課程改革的探索[J].蘭州石化職業技術學院學報，2012，（1）：60-62.

[5]劉竹林，陳藝鋒，高澤平，等.冶金工程專業建設與人才培養體系的構建[J].中國冶金教育，2012，（1）：17-20.

[6]周雄文，陳藝鋒，劉友良.面向冶金行業培養應用型人才的綜合素質[J].中國冶金教育，2010，（6）：1-3.

[7]李秋菊.《冶金設備》教學方法探討[J].上海大學學報（高校科學管版），2009，（4）：31，43.