冶金工程專業實驗教學改革與實踐

李洪瑋+呂凡

摘 要 結合江蘇省冶金工程實踐教育中心建設，明確了冶金工程專業實驗教學改革的思路，確定了實驗教學改革的實施方案，構建了“三層次、四結合、五模塊”的冶金工程專業實驗教學體系。加強了學生工程實踐能力和科技創新能力的培養，為實施冶金工程專業“卓越工程師教育培養計劃”提供了強有力的保障。

關鍵詞 冶金工程 實驗教學 改革與實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

0引言

隨著冶金行業的飛速發展和人們對環境、資源、能源問題的認識逐步深入，對冶金工程類人才的綜合素質特別是工程實踐能力的要求越來越高。實驗教學是教學體系中的一個重要組成部分，是培養學生工程實踐能力和科技創新能力的關鍵環節。因此如何培養學生的工程素質和科技創新能力，已經成為當今高等教育實踐教學改革的重大課題。蘇州大學沙鋼鋼鐵學院冶金工程實踐教育中心2015年被遴選為江蘇省實驗教學示范中心，通過不懈的努力，中心始終堅持資源共享、優化配置、開放辦學，在完成實驗教學任務和大學生創新創業訓練等課外科技創新活動的基礎上，為冶金工程專業“卓越工程師教育培養計劃”實施，提升學生的創新精神和工程實踐能力，培養適應冶金行業企業需求的高素質創新人才提供了強有力的支持。

1實驗教學改革的理念

秉承“授人以魚不如授人以漁”的原則，教學過程中不僅要傳授知識和技能，而探索如何找到解決問題的方法，比單純的解決問題更重要，因此中心確立了“傳識授業、問題啟惑、尋道踐新、協導解惑”的教學理念。

為提升大學生的創新和實踐能力，培養適應冶金企業需求的高素質創新人才，以解決實際問題為立足點，以培養能力為核心，以培養實踐創新為最終目的，構建“三層次、四結合、五模塊”的實驗教學體系，分層次、分階段、分類別設計實驗教學體系及其內容，并將課堂教學與實驗教學、校內實驗與校外實踐、虛擬仿真與現場實踐、學術實踐與科研創新對應相結合起來，構建（1）基礎實驗模塊；（2）自主綜合試驗、認知實習和生產實習模塊；（3）虛擬實訓和課程設計模塊；（4）自主創新實驗和本科科技創新模塊；（5）本科畢業論文模塊，以提高學生專業基礎技能與科技創新能力。

2實驗教學改革的方案

2.1將科研融入教學過程，科研成果轉化為實驗內容

冶金工程學科教師直接參與實驗教學環節，將先進理論、技術與科研方法融入實驗教學內容，提升學生科學研究和科技創新的能力，充分體現了科研支持實驗教學、服務人才培養的作用；同時，使得實驗教學與創新教育結合，把實踐教學作為創新精神與能力培養的重要環節，強化了研究性、探索性實踐教育，從而達到了培養學生創新思維和創新能力的目的。

例如，依據國家科技進步二等獎“薄板坯連鑄連軋微合金化技術研究及低成本高性能微合金鋼的開發”的部分科研成果，開設了中間包水模擬實驗。實驗過程中，使學生明白中間包是煉鋼連鑄生產流程的中間環節，是連接鋼包和結晶器之間的過渡容器，是由間歇操作轉向連續操作的銜接點，隨著連鑄技術水平的不斷提高，中間包對于精煉和提高鑄坯質量方面的作用越來越明顯，已經由普通的過渡容器發展為多功能連鑄反應器。

科研成果、科研思路、新型實驗裝備引入到實驗教學內容中不僅僅使學生了解先進的科學技術和研究方法，同時掌握相關實驗設備的原理與操作，為今后在工作崗位開展實驗研究、推動企業科技進步，創造了良好的條件。

2.2開發高溫不可視冶煉過程的仿真實物模型和數學模型，豐富教學手段

針對鋼鐵冶煉過程高溫和密閉反應器中諸多過程不可見，通過制作實物仿真模型，和建立綜合考慮溫度場、流場、應力場及物理化學反應的多相流仿真數學模型，構建工藝過程動態仿真模型，將“黑箱”白化，并將可視化動態仿真結果用于形象化教學。

2.3 “虛實”交互式實踐教學，提升實踐教學效果

先開發應用了鋼鐵冶金虛擬實踐訓練平臺，該平臺訓練與現場實習交互，有利于提升實踐教學效果：

（1）學生在學習“冶金工程概論”和“新生研討課”后，可在虛擬實踐訓練平臺的三維虛擬場景中，瀏覽冶金企業，完成虛擬認識實習，并在校外現場認識實習完成后，可再次使用虛擬認識實習。這樣不僅有利于彌補認識實習時間短、學生多、難于深入觀察了解等問題，而且有利于改善單純虛擬實習，對冶金企業感官認識不深刻的問題。

（2）學生在學習“鋼鐵冶金學”的過程中，可運用虛擬實踐訓練平臺，完成一些知識點的虛擬操作。學生可在操作后，帶著結果或問題，繼續課堂課程的學習。這樣形成了課堂教學與虛擬實踐的交互，有利于強化學生實踐，提升對知識點認識的深度。

（3）學生在進行校內虛擬生產實習后，進入冶金企業現場進行生產實習，然后再回到學校進行虛擬生產實習，通過交互式的生產實習過程，能夠彌補冶金企業現場不允許操作的問題，有助于提升學生的生產實踐效果。

2.4協導“實踐型”本科生科技創新，加強創新能力的培養

加強大學生科技創新能力的培養，提高科技創新意識是高等院校學生培養的主要內容，冶金工程教師結合課堂理論教學及在研課題，提取生產、科技的熱點問題，與學生研討，所有項目據來自于實踐，組建科技創新團隊，申請各級本科生科技創新項目，并提供研究經費支撐以及持續跟蹤指導。

實驗中心建立相應的管理制度和資源共享機制，實驗室面向學生全天開放開展實驗教學、創新項目以及畢業論文課題研究，為學生進行科技創新活動提供了實驗研究平臺，從源頭上打破實驗教學與科研實驗室之間的壁壘。

（1）設置冶金工程本科實驗教學專用實驗室：為滿足學科發展和學生培養及科技創新活動的需要，設置了冶金工程本科實驗教學專用實驗室，并堅持學科專業特色。實驗裝備的改造、更新和配套，臺套數量增加，一方面滿足實驗學時增加、學生人數增加，分組增加，學生動手實驗增加的需要。另一方面作為本科生科技創新活動的實驗基地。本科實驗教學專用實驗室為冶金工程學科實驗教學和學生自主科研創新活動提供了有效保障。

（2）規范和完善開放性實驗管理：實驗室開放滿足了學生個性化教育要求，提高了實驗教學水平和設備的利用率。通過實驗室開放，激發和調動了學生參加實驗的積極性，提高了學生的實驗技能和實踐能力，改善了實驗教學效果。學生通過預約選擇進行教學實驗內容和進行科技創新活動，一方面可完成教學計劃實驗，另一方面滿足學生開展自主科學研究的需要和本科結業課題實驗研究工作，使得教學和科技創新相結合，促進學生科學思想、創新意識和實踐能力的培養，達到全面提高實踐教學質量和素質教育效果目的。

3結語

實驗教學對實施“卓越工程師教育培養計劃”，培養適應冶金行業企業需求的高素質創新人才起著重要作用。我校冶金工程實踐教育中心將通過對實驗教學的不斷探索，持續更新實驗內容，豐富實驗教學手段，加強實驗平臺建設，為構建理論與實踐相結合、應用與創新相結合，多學科專業相互融合的培養新模式打下堅實的基礎。

參考文獻

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