鋼鐵冶金概論課程教學(xué)研究與實(shí)踐

施曉芳，常立忠

(安徽工業(yè)大學(xué) 冶金工程學(xué)院，安徽 馬鞍山243002)

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鋼鐵冶金概論課程教學(xué)研究與實(shí)踐

施曉芳，常立忠

(安徽工業(yè)大學(xué) 冶金工程學(xué)院，安徽 馬鞍山243002)

鋼鐵冶金概論是有色冶金專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課，教師在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)、所開設(shè)課程的性質(zhì)以及教學(xué)中遇到的重難點(diǎn)，對教學(xué)課時(shí)進(jìn)行合理分配，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，充分利用各種教學(xué)資源，不斷改進(jìn)教學(xué)方法。

鋼鐵冶金概論；有色冶金；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

我校鋼鐵冶金概論課程主要針對兩類學(xué)生開設(shè)：非冶金類的學(xué)生，讓那些有意去鋼廠或者對鋼鐵冶金有興趣的學(xué)生選修，讓他們對國內(nèi)外冶金形勢和冶金生產(chǎn)過程有一個(gè)初步的了解，以達(dá)到開闊視野、拓寬知識面、提高綜合素質(zhì)的目的；有色冶金、金屬壓力加工的學(xué)生，這門課是他們的必修課，開課目的是希望通過本課程的學(xué)習(xí)，對鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)過程、工藝設(shè)備等有一個(gè)全面概括的了解，并初步掌握鋼鐵冶金的基本知識。本研究的教學(xué)對象是有色冶金方向大三學(xué)生。

一、學(xué)情分析

有色冶金和鋼鐵冶金均屬于冶金工程專業(yè)，學(xué)生在大三前一起上課，所學(xué)的基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課基本相同，進(jìn)入大三時(shí)，他們已完成基礎(chǔ)課和冶金物理化學(xué)、 冶金傳輸原理等專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，因此具有一定的冶金理論基礎(chǔ)。進(jìn)入大三后，有色冶金方向和鋼鐵冶金方向的學(xué)生分開上專業(yè)課。有色冶金方向的學(xué)生開始學(xué)習(xí)有色金屬冶金學(xué)，該課程特點(diǎn)是：根據(jù)不同金屬介紹不同的冶煉方法，如采用火法冶金來提取Cu、Zn、Pb、Ni和Co的粗金屬，采用濕法冶金提取輕金屬和稀有金屬，用電化學(xué)冶金法提取純金屬等等。而鋼鐵冶煉主要采用火法冶金，它的冶煉方式與有色金屬Cu、Zn、Pb、Ni和Co的冶煉方式相似，均是高溫下從金屬礦石中提煉金屬，其生產(chǎn)過程歸結(jié)為：礦石開采和選礦→用燒結(jié)法或球團(tuán)法造塊狀的人造富礦→高溫下礦石被還原成液態(tài)金屬→液態(tài)金屬去除雜質(zhì)元素提純；鋼鐵工業(yè)將此生產(chǎn)過程的各工序命名為：鐵礦石開采和選礦，用燒結(jié)法/球團(tuán)法制備煉鐵原料、煉鐵、煉鋼。因?yàn)橐睙掍撹F與冶煉Cu、Zn等粗金屬的生產(chǎn)工藝、設(shè)備具有相似性，所以有色冶金的學(xué)生比其他專業(yè)的學(xué)生更加容易領(lǐng)悟和掌握鋼鐵冶金過程。

和其它專業(yè)的學(xué)生相比，對有色冶金學(xué)生提出更高的要求。首先是鋼鐵冶煉和有色冶煉存在一些關(guān)聯(lián)，如包鋼白云鄂博鐵礦石含有大量稀土，攀枝花鐵礦石含有大量的釩鈦，鋼鐵生產(chǎn)過程有時(shí)也是有色金屬元素的提取過程，如半鋼煉鋼法。[1]其次和有色金屬生產(chǎn)相比，鋼鐵冶煉溫度更高，生產(chǎn)規(guī)模更大，且經(jīng)過近20年高速發(fā)展，我國已經(jīng)涌現(xiàn)出一批具有世界先進(jìn)水平的鋼廠。因此，希望學(xué)生通過學(xué)習(xí)鋼鐵冶金概論這門課，不僅熟悉鋼鐵冶金過程，還能發(fā)現(xiàn)鋼鐵冶煉的亮點(diǎn)，為將來有色金屬冶煉提供一些啟發(fā)。

二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

本課程是既有理論又有工藝的一門課，教學(xué)的重點(diǎn)是讓學(xué)生明白：鋼鐵是怎么煉成的。課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)是以冶煉一爐鋼為線索，根據(jù)生產(chǎn)工序，將內(nèi)容分為煉鐵原料制備、煉鐵、煉鋼和連鑄四大塊，分別講述這些生產(chǎn)工序中涉及的原材料、產(chǎn)品、冶金過程、生產(chǎn)工藝及設(shè)備等等。

本課程的教學(xué)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：一是本課程所涉及的面廣、內(nèi)容較多，學(xué)時(shí)少。要在短短的24個(gè)課時(shí)里面，不僅對鋼鐵冶金及相關(guān)知識進(jìn)行普及教育，還要對鋼鐵冶金中涉及的冶金原理及相關(guān)專業(yè)的基本知識、工藝流程和工藝設(shè)備等進(jìn)行簡要介紹。二是學(xué)生未參加過鋼鐵企業(yè)的實(shí)習(xí)、不了解鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程。三是鋼鐵冶煉過程不僅涉及一些冶金原理，還涉及抽象的冶金生產(chǎn)過程和較多設(shè)備。四是本課程不是有色冶金的核心專業(yè)課程，學(xué)生重視程度不夠，學(xué)習(xí)興趣不高，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也是個(gè)難點(diǎn)。

三、課時(shí)分配

本課程采用薛正良主編、冶金工業(yè)出版社出版的《鋼鐵冶金概論》作為教材。該書中所介紹的流程符合現(xiàn)代鋼鐵冶金的發(fā)展趨勢，設(shè)備、工藝參數(shù)代表當(dāng)今中國至世界的先進(jìn)水平。

本課程一共24個(gè)課時(shí)，依據(jù)教學(xué)大綱及學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行合理分配課時(shí)、突出重點(diǎn)難點(diǎn)，對教材部分內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充、刪減和重組，分5大部分進(jìn)行講述，分別為：緒論、煉鐵原料制備、煉鐵、煉鋼和連鑄，具體課時(shí)分乃配及講述重點(diǎn)如表1所示。講述從原料制備到合格連鑄坯形成的整個(gè)工藝流程，內(nèi)容涉及各個(gè)環(huán)節(jié)的原料、產(chǎn)品、冶金過程、生產(chǎn)工藝及設(shè)備等等，著重講述煉鐵、煉鋼和連鑄。

表1 鋼鐵冶金概論課時(shí)分配表

四、課堂教學(xué)

一是課前預(yù)習(xí)。本課程不是有色冶金的核心課程，學(xué)生的重視程度不夠，讓他們課前預(yù)習(xí)的愿望難以實(shí)現(xiàn)。筆者在教學(xué)過程中，通過以下方法促使學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)：針對每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，剪輯一段3～5min的鋼鐵生產(chǎn)視頻，配上解說，在課前循環(huán)播放，一方面帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)上節(jié)內(nèi)容、預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容；另一方面，讓學(xué)生安靜下來，為后面創(chuàng)造一個(gè)良好的上課環(huán)境。

二是精心組織講解，適時(shí)提問。精心組織講課內(nèi)容，適時(shí)提問，來增加學(xué)生思考，減少學(xué)生課上開小差。

針對冶金設(shè)備多、過程抽象的特點(diǎn)，筆者在上課時(shí)，一方面盡可能使用現(xiàn)場照片、仿真動(dòng)畫及視頻，讓本來黑白、枯燥的設(shè)備看起來鮮活，讓未參加過鋼鐵廠實(shí)習(xí)的學(xué)生有更強(qiáng)的現(xiàn)場感，使講解達(dá)到事半功倍的效果。另一方面介紹國內(nèi)外鋼鐵冶金的先進(jìn)技術(shù)，如世界最大的高爐-沙鋼/華盛2號高爐(5 860m3)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對比興澄特鋼及日本山陽特鋼冶煉軸承鋼的工藝等等；通過國內(nèi)先進(jìn)工藝設(shè)備的介紹，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，引起學(xué)生對鋼鐵冶金的興趣。當(dāng)然也會指出國內(nèi)外的技術(shù)差距、鋼企面臨的困境等，抓住學(xué)生的愛國情懷，讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)本課程。

講課過程中針對重要的知識內(nèi)容，采用啟發(fā)式的教育，適時(shí)制造一些小懸念，增設(shè)問答環(huán)節(jié)。如講高爐結(jié)構(gòu)時(shí)，會問學(xué)生“高爐有多高”，學(xué)生一下來興趣了，開始各種猜想，當(dāng)告訴他們首鋼京唐5 576m3的高爐，總高度達(dá)到128米，學(xué)生震驚的同時(shí)也記住了該參數(shù)；還有如：“一個(gè)300t轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)多少噸鋼，冶煉一噸鐵水需要多少噸鐵礦石”等等。通過啟發(fā)式教育的實(shí)施，不僅可以增加學(xué)生思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，活躍課堂氣氛，還可以減少學(xué)生開小差。

在講課的過程中，結(jié)合實(shí)際，引入情境，穿插一些形象比喻可以加速學(xué)生理解，加深學(xué)生記憶。如按照書本解說鐵水預(yù)處理KR法脫硫是：“KR法是將澆鑄的耐火材料并經(jīng)過烘烤的十字形攪拌頭，插入有一定量鐵水的鐵水罐中旋轉(zhuǎn)，使鐵水產(chǎn)生漩渦。經(jīng)過稱量的脫硫劑由給料器加入到鐵水表面，并被漩渦卷入鐵水中，與鐵水中的硫發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到脫硫的目的。”這種解說聽起來很抽象，學(xué)生不易接受。此時(shí)若用“泡咖啡的過程”來比喻“KR法脫硫的過程”，用“玻璃杯、勺子、熱水和咖啡”分別比喻“鐵水罐、攪拌頭、鐵水和脫硫劑”，邊給學(xué)生演示泡咖啡邊解說KR脫硫的過程，學(xué)生就容易理解且記憶深刻。

三是鞏固訓(xùn)練、課后復(fù)習(xí)。由于鋼鐵冶煉工序一環(huán)緊扣一環(huán)，因此本課程前后內(nèi)容的銜接性強(qiáng)，前面內(nèi)容的遺忘會影響后面內(nèi)容的學(xué)習(xí)。通過往年學(xué)生摸底情況發(fā)現(xiàn)：學(xué)生上課聽得興趣盎然，該記的內(nèi)容也記住了，可是過段時(shí)間提問又一片茫然。如何讓學(xué)生將上課記住的瞬間記憶變?yōu)橛谰糜洃浤兀恐挥胁粩噙M(jìn)行鞏固訓(xùn)練才能記牢。讓有色冶金的學(xué)生花大量時(shí)間來復(fù)習(xí)鋼鐵冶金概論的可能性不大，經(jīng)常在課堂上念叨也會招學(xué)生反感，因此只能放棄以上兩種方式。抓住“學(xué)生比較在意成績”的特點(diǎn)，將鞏固訓(xùn)練與平時(shí)成績掛鉤，每次布置2～3道課后作業(yè)進(jìn)行鞏固訓(xùn)練。課后作業(yè)不僅是考量平時(shí)成績的重要指標(biāo)，也是期末考試的重點(diǎn)范圍，因此大部分學(xué)生都會認(rèn)真做題，對所學(xué)知識起到鞏固作用。

根據(jù)德國心理學(xué)家艾賓浩斯提出的記憶曲線，記憶新事物有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，[2-3]若第三、七、二十天左右再記一次可以將瞬間記憶變成永久記憶。筆者也作了以下的探索，周三上課，大部分學(xué)生周末做作業(yè)，起到第一次加深記憶的作用。一禮拜后交作業(yè)，交作業(yè)前會檢查一下，再次加深了記憶；間隔兩禮拜，將批改后的作業(yè)發(fā)給學(xué)生，并公布答案或者答題思路，此時(shí)又一次加深了記憶。通過這種方法的實(shí)施，發(fā)現(xiàn)學(xué)生回答問題的準(zhǔn)確性大大提高，考前也很少出現(xiàn)“抱怨內(nèi)容多，來不及復(fù)習(xí)、追著劃重點(diǎn)”等現(xiàn)象。

五、考試方式改革

本課程考試方式的改革主要體現(xiàn)在平時(shí)成績的改革。一方面，提高平時(shí)成績占總成績的比例，由過去30%提高到40%，目的是改變一紙定成績，更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和平時(shí)學(xué)習(xí)表現(xiàn)。另一方面，調(diào)整平時(shí)成績的配置。過去平時(shí)成績是簽到率和作業(yè)完成情況各占50%，它的缺點(diǎn)是：區(qū)分度小，平時(shí)成績?nèi)菀渍R劃一。現(xiàn)在將簽到率分為點(diǎn)名和課堂問答這兩部分，分別占20%和30%的比例。其中課堂問答環(huán)節(jié)的成績評判標(biāo)準(zhǔn)如下：如果來上課了給5分，根據(jù)答題情況，在0～5分之間評分，如果缺席，平時(shí)成績10分就沒有了。采用此方式，不僅增加隨機(jī)點(diǎn)名的次數(shù)，而且能反映學(xué)生聽課的認(rèn)真程度，給出的平時(shí)成績更加準(zhǔn)確。

[1]楊素波, 張大德, 文永才，等. 攀鋼半鋼煉鋼技術(shù)進(jìn)步及效果[J]. 鋼鐵，2003,38(1)：13-15.

[2]李振華，鄭琳川. 基于艾賓浩斯遺忘曲線的日程安排程序?qū)崿F(xiàn)[J]. 軟件導(dǎo)刊, 2013,12(9)：41-43.

[3]焦燕. 從艾賓浩斯遺忘規(guī)律曲線談大學(xué)英語詞匯記憶[J]. 蘇州教育學(xué)院學(xué)報(bào), 2006,23(2): 39-42，86.

(責(zé)任編輯 文雙全)

Teaching Research and Practice of the Course ofIntroductiontoIronandSteelMetallurgy

SHI Xiao-fang, ZHANG Li-zhong

(School of Metallurgical Engineering, AHUT, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

IntroductiontoIronandSteelMetallurgyis a compulsory course for nonferrous metallurgy majors. In teaching practice, teachers should, according to students’ characteristics, the features of the offered courses, the difficult and important points in teaching, rearrange the teaching periods, carefully design teaching contents, take full advantage of all kinds of teaching resources, and continuously reform teaching methods.

IntroductiontoIronandSteelMetallurgy; nonferrous metallurgy; teaching contents; teaching method

2016-03-06

施曉芳(1978-)，女，浙江永康人，安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院講師，博士。

G642.0

A

1671-9247(2016)04-0062-02