應(yīng)用型本科科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源探索

張莉　董中奇　韓提文　梁海軍　曹珍

[摘? ? ? ? ? ?要]? 以真空非自耗電弧爐設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)研究科研項(xiàng)目為背景，探索將科研成果轉(zhuǎn)化為應(yīng)用型技術(shù)本科優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的途徑和方法。通過對電弧爐設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)研究，構(gòu)建了新型的電弧爐設(shè)備，使熔煉操作安全、節(jié)能，便于學(xué)生動(dòng)手試驗(yàn)操作，促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，極大地提高了冶金技術(shù)專業(yè)本科生的教育教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 電弧爐設(shè)備系統(tǒng);科研成果;教學(xué)資源

[中圖分類號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）36-0126-02

高校作為人才培養(yǎng)的主陣地，更要引導(dǎo)、激勵(lì)科研人員教書育人，注重知識(shí)擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移，及時(shí)將科研成果轉(zhuǎn)化為教育教學(xué)、學(xué)科專業(yè)發(fā)展資源，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[1-6]。應(yīng)用型本科以科學(xué)知識(shí)和技術(shù)成果的應(yīng)用為導(dǎo)向進(jìn)行辦學(xué)[2]，其課程的教學(xué)要求培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力以滿足行業(yè)的實(shí)際需要、構(gòu)建學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問題的核心素養(yǎng)[7-12]。由于行業(yè)本身具有綜合性、實(shí)用性的特點(diǎn)，近年來，用人單位對學(xué)生學(xué)以致用的能力要求日趨提高，這就要求應(yīng)用型課程的教學(xué)更加注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。為此將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源是最佳解決的途徑，本論文通過將電弧爐設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)研究的科研項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化成冶金工程技術(shù)應(yīng)用型本科的教學(xué)資源，探索其轉(zhuǎn)化方式和途徑。

一、科研成果簡述

（一）項(xiàng)目簡介

電弧爐是利用電極電弧產(chǎn)生的高溫對金屬材料進(jìn)行熔煉的設(shè)備，按照熔煉過程中電極是否消耗，分為自耗爐和非自耗爐。非自耗電弧爐利用鎢針或石墨等非消耗材料作為電極，熔煉時(shí)，以電極為陰極，以被熔金屬為陽極，在陰極與陽極之間，通過電弧放電產(chǎn)生高溫將金屬熔化。

目前，實(shí)驗(yàn)室中使用的電弧爐，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)電極位置的方式，實(shí)驗(yàn)前，手動(dòng)控制電極下降并接觸熔體，起弧后手動(dòng)控制電極上升。但手動(dòng)控制的精度低，起弧后不能快速將電極抬起，會(huì)延長電極與熔體接觸的時(shí)間從而導(dǎo)致電極污染熔體。

鑒于此，本科研項(xiàng)目對電弧爐進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，旨在解決現(xiàn)有的電弧爐不能精確地控制電極的問題。

（二）本課題研究的核心問題

1.建立真空非自耗電弧爐設(shè)備的真空系統(tǒng)，系統(tǒng)真空度可測定，并通過顯示儀表可實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄。

2.設(shè)計(jì)真空非自耗電弧爐設(shè)備的鎢電極和熔池熔煉系統(tǒng)，系統(tǒng)功率可測定，并通過調(diào)節(jié)器可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制，顯示儀表監(jiān)控和記錄。

3.設(shè)計(jì)真空非自耗電弧爐設(shè)備的水冷系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力可測定，并通過記錄儀表監(jiān)控和記錄。

4.設(shè)計(jì)真空非自耗電弧爐設(shè)備的電極控制系統(tǒng)，通過伺服電機(jī)和PID控制系統(tǒng)，對電極的升降進(jìn)行精確控制。

（三）項(xiàng)目搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

課題組通過構(gòu)建以下幾個(gè)系統(tǒng)很好地對該項(xiàng)目涉及的幾個(gè)問題進(jìn)行了研究：

1.構(gòu)建真空非自耗電弧爐設(shè)備的真空系統(tǒng)，通過真空計(jì)、電阻規(guī)和電離規(guī)對新設(shè)計(jì)設(shè)備的低、高真空進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測。

2.構(gòu)建真空非自耗電弧爐設(shè)備的熔煉系統(tǒng)，采用錐形高純鎢棒作為電極，采用水冷銅坩堝作為熔池，可實(shí)現(xiàn)電極非自耗熔煉。

3.構(gòu)建真空非自耗電弧爐設(shè)備的水冷系統(tǒng)，通過蓄水箱、水冷管和自吸式給水泵對電弧爐的爐體和熔池進(jìn)行實(shí)時(shí)的冷卻。

4.構(gòu)建真空非自耗電弧爐設(shè)備的電極控制系統(tǒng)，通過伺服電機(jī)和PID控制系統(tǒng)，對電極的升降進(jìn)行精確控制。

（四）項(xiàng)目科研成果

該項(xiàng)目通過對真空非自耗電弧爐設(shè)備的重新設(shè)計(jì)，并將該設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化成實(shí)際的設(shè)備，運(yùn)行試驗(yàn)獲得如下有益效果：

1.安全性極大提高，通過真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、熔煉系統(tǒng)和電極系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，使操作更加簡便和安全。

2.電弧爐能夠精確地控制電極的位置，從而能夠在電極通電起弧后將電極快速提升，避免電極與熔體長時(shí)間接觸導(dǎo)致熔體被污染。

3.新型真空非自耗電弧爐設(shè)備能耗降低，節(jié)約能源符合綠色冶金的要求。

二、科研成果在教學(xué)中的應(yīng)用情況

本項(xiàng)目研究的成果既為實(shí)際工程應(yīng)用設(shè)計(jì)制備了一種新型的電弧熔煉設(shè)備，為工程應(yīng)用提供了一種生產(chǎn)技術(shù)，又能滿足教學(xué)科研的需要。項(xiàng)目完成后，課題組將該項(xiàng)目成果應(yīng)用到了《電弧爐煉鋼生產(chǎn)設(shè)備及工藝》的教學(xué)中，將其完美地轉(zhuǎn)化為該課程的教學(xué)資源。

1.真空非自耗電弧爐設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)研究成果已正式納入冶金工程技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱內(nèi)容。

2.該項(xiàng)目試驗(yàn)制備的電弧爐成為設(shè)備資源，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用該設(shè)備，安全節(jié)能，操作簡單，大大緩解了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)壓力，取得滿意的教學(xué)效果。

3.試制的電弧爐成為科研設(shè)備資源，學(xué)生可以通過設(shè)備進(jìn)行合金新材料的熔煉制備，近距離接觸本學(xué)科的前沿成果，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬了學(xué)生的視野，為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力提供了良好的平臺(tái)。

4.通過帶領(lǐng)學(xué)生參與該項(xiàng)目的實(shí)施，可以提高學(xué)生的操作能力和解決問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

5.將該科研成果應(yīng)用于學(xué)生的畢業(yè)論文寫作中，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的興趣和能力，使畢業(yè)設(shè)計(jì)言之有物。

三、結(jié)論

應(yīng)用型本科院校教學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)是為社會(huì)輸送大批優(yōu)秀的具有基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力人才[13-18]，科研項(xiàng)目研究的教師圍繞應(yīng)用型技術(shù)的實(shí)踐要求將科研成果轉(zhuǎn)化為冶金工程技術(shù)專業(yè)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，將科研成果引入課堂教學(xué)的改革，改革課程教學(xué)體系，同時(shí)要根據(jù)冶金工程技術(shù)的專業(yè)特性，建立以學(xué)生為核心的創(chuàng)新工作平臺(tái)，讓學(xué)生可以進(jìn)行實(shí)踐操作，同時(shí)，通過帶領(lǐng)學(xué)生參與科研實(shí)踐，提升學(xué)生的專業(yè)水平和實(shí)踐創(chuàng)新能力，以符合應(yīng)用型本科培養(yǎng)的目標(biāo)。

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◎編輯 馬燕萍

Exploration on the Transformation of Applied undergraduate Scientific Research Achievements

into Teaching Resources

ZHANG Li，DONG Zhong-qi，HAN Ti-wen，LIANG Hai-jun，CAO Zhen

Abstract：Based on the research project of design and development of vacuum non-consumable arc furnace equipment system， this paper explores the ways and methods of transforming scientific research achievements into high-quality teaching resources for applied technology undergraduate students. Through the design and development of electric arc furnace equipment system， a new type of electric arc furnace equipment has been constructed， which makes smelting operation safe， energy saving convenient for students to do experiments， and promotes students innovative ability. It has greatly improved the quality of education and teaching for undergraduates majoring in metallurgical technology.

Keywords：electric arc furnace equipment system;scientific research achievements;teaching resources