新时期冶金工程学科实验室建设

程 锦, 冯根生, 陈 骏

(北京科技大学 冶金与生态工程学院，北京 100083)



新时期冶金工程学科实验室建设

程 锦, 冯根生, 陈 骏

(北京科技大学 冶金与生态工程学院，北京 100083)

随着新时期工业科技不断进步，对学生工程实践能力的要求不断提高。作为高校实验教学与科研的基地，实验室建设正受到越来越多的重视。冶金与生态工程学院实验技术中心作为重点高校专业型学科实验室，在学院实验教学、科研服务中占有极其重要地位。本文介绍了冶金工程学科实验室成立至今的10年中，在实验教学、科研服务功能建设，以及实验室管理中探索的历史和取得的经验成果。最后立足于实验室现存的不足之处，提出了实验室今后在网络数字化建设、实验室硬件设施建设、教学建设等方面的一些新思路，希望为实验室的建设和发展提供有益的参考和借鉴。

冶金； 实验室建设； 教学； 科研； 管理

0 引 言

随着我国高等教育的不断发展和新时期下人才培养的要求，专业性工程学科加强对大学生的能力培养，满足社会发展和提高学生综合素质，培养高水平研究型、创新性人才是目前高校面临的重要任务。冶金工程学科可以追溯到建校初期，是首批国家重点学科，也是北科大优势特色专业学科。包括钢铁冶金，有色金属冶金及冶金物理化学三个专业。历年来，冶金与生态工程学院遵循高等学校的办学规律，重视培养学生实践创新精神，提高学科科研综合水平，并以高水平实验教学和和完善服务科研为主线贯穿于实验室建设的整个过程。最近几年，随着新的高校教学理念的提出和发展，冶金工程学科实验室的建设需要新的思路和探索。在高科技、信息化浪潮蓬勃发展的今天，构建基于校园网的实验室综合管理信息平台，是实现高校管理科学化、现代化的有效手段[1]。加强实验室的建设与管理，满足日益增长的教学、科研工作要求，才能更好地服务社会。

1 实验室建设背景

高校实验室是培养创新人才的摇篮，是现代大学的心脏[2]。冶金与生态工程学院实验中心成立于2006年，是冶金过程学科实验教学及冶金理论及工艺研究检测服务机构。经过长期的建设与发展，目前实验中心占地约850 m2，拥有各类仪器设备150余台套，总价值近2 500万元，其中价值100万元以上设备有7台，大型仪器设备30余台，所有设备均处于良好运转状态。根据本科实验教学和公共科研服务的需求，实验中心先后建成了符合当前冶金工程科技发展趋势的“现代冶金工艺及技术”、“现代冶金分析技术”、“冶金物理化学”、“冶金资源高效开发和利用”、“冶金工艺过程节能与环保”等特色、优势明显的高水平实验室及实验车间，形成了冶金工程学科理论及工艺设计、材料制备、分析、检测的实验室体系。

2 重视实验教学建设

实验教学是培养提高学生动手能力和分析、解决问题能力不可或缺的手段。随着我国教育、教学改革不断深化以及教育部“质量工程”的逐步实施，实验和实践教学在高等教育中的作用和地位日益凸显[3-4]。

冶金工程实验教学独立设课，动手实验课程为主，“冶金工程实验技术”课程覆盖了冶金过程基础理论，冶金资源和能源高效利用与高品质金属材料生产等研究领域的基础实验方法。随着学科发展，招生增加，近年来本科招生已由原来的4个班扩充到6～9个班。为提高本科生综合素质和创新能力，同时进一步满足冶金工程实验教学的需要，本科生自立课题逐年增加。为提高冶金工程专业人才培养质量，需要进一步探索总结，形成系统的，有特色的，针对本科生培养的课堂教学，实验及实践环境。

2.1 树立科学的教学理念和目标

理念是行为之先，没有先进的理念就没有先进的教学。实验教学必须坚持理论知识与实践能力、学生主体、教师主导、课堂教学与实践“三结合”[5]。冶金工程学科培养的学生主要面向冶金企业及研究院所，作为应用型人才的培养必须重视人才的实践能力[6]。一直以来，实验中心的教师始终坚持“求实鼎新”的校训，以“注重实践、倡导创新、敬业爱生、教书育人、严谨治学、服务社会、为人师表”作为行为准则。

2.2 紧跟时代发展，优化教学内容

实验教学内容需具有科学性和先进性[7]。“冶金工程实验技术”课程根据学生已经掌握了专业基础及专业知识的基础上，采取教授课堂教学和实验教师带领实验相结合的模式进行本专业的实验教学，最大限度保证了实验课教学的效果。中心在参考实验指导大纲的基础上有目的地精选教学内容，选定20个有代表性的必做与选做实验内容，涵盖了包括冶金工程基础检测的物性分析、物相分析、工艺及理论研究基础手段及技术等一系列本专业需掌握的实验方法。既保证了实验教学在有限的实验课时内有代表性的满足专业基础要求，又做到了学科专业范围的覆盖，在充分利用学生的宝贵时间的同时，根据专业发展的需要和研究手段的进步，定期变化、调整和充实授课内容，做到有的放矢，紧跟时代和社会需求。

2.3 调整教师队伍结构，增强师资水平

“名师出高徒”。建设一支结构合理的高素质实验教师队伍是实验室建设的核心和根本[8]。为适应新时期学生素质教育和创新能力的培养，首先要提高实验教师队伍的执教水平。优化科研服务和实验队伍资源。实验中心鼓励并多次组织教师外出参观学习，且设置奖励措施，促进更多教学论文的产生和发表，促使教师努力于本职工作，提高在职教师的整体素质。同时利用政策引导，吸引高职称、高学历教师和科研人员充实到实验中心来。到目前为止，实验中心具有高级工程师5名，具有博士及硕士学历人员9名。同时，在新教师的引进方面，避免“近亲繁殖”，注重外校外专业多层次人才的引进。师资力量的提高和师资结构的调整，有效保证了教学任务的高质量完成。

2.4 改进授课模式

教学方法是教学的基本要素之一，对教学质量和教学工作有很大的影响[9]。实验课采取分组授课模式，在原有班级基础上再分成3或4个小组分别安排实验教学，强化学生动手实践能力培养，教师心甘情愿增加了自己的劳动付出，确保“小班”教学模式的开展，明显提高了师生互动和学生自己动手亲自实验的机会，从而有效提高了教学质量。同时解决了学生实验课与别的专业课程时间的冲突，有效保证了实验课的出席率。

2.5 全方位考核教学效果

将对学生学习成果的考核验收分为预习—实践—总结三部曲。充分利用开放性的网络平台，上传实验课相关内容，包括文字与视频，结合“冶金实验工程技术”课堂教材教学的理论指导，方便学生进行预习和查询。实验课过程中，积极开展教师与学生的互动，教师在讲解的基础上，启发性地提出问题、开放性地预留思考题，引导学生在完成实验的同时有目的的主动思考。课程结束后根据结果完成实验报告并有任课老师验收。三个环节紧密相连，有效保证教学质量。

2.6 教学成效

充分利用现代化电化教学手段，完善实验教学专题录像。视频教学由每个实验任课老师亲自演示和讲解每个实验的原理和完整过程。通过课堂播放并上传至网络，实现帮助学生提前预习，这样既规范了实验操作，又增加了学生学习的便捷性，提高了学生的学习效率，激发了学生的学习兴趣。

实现优质实验教学资源的充分共享与利用，关键是要加快信息化建设，从而使各种有限的教学资源在时间和空间上并存继起[10]。根据教育部推进实验教学信息化建设，不断推动实验教学改革和实验教学资源开发的精神，目前正在全力进行加强虚拟仿真实验平台建设，为提高实验教学水平奠定基础。

同时依托学科优势，将教师的科研思路、科研成果、新型实验装备和新的实验技术和方法引入实验教学内容，了解学科的发展，提供探索的环境，增强科技创新意识，创造出自主学习的条件，使学生的个性发展和创新性人才的培养目的得以发挥。

高校实验教学与实验教学中心建设的水平，客观地反映了学校的办学实力，是学校人才培养质量的重要标志和教学、科研与管理水平的重要体现，也是学校可持续发展的重要资源和基础[11]。在学校及学院的高度重视和支持下，经过全体成员不断的努力，冶金工程实验技术中心2013年被教育部批准为国家级实验教学示范中心。2012年“冶金工程实验技术”课程获得北京市精品课程。2008年获得北京科技大学教育教学成果一等奖，北京科技大学实验技术成果一等奖1项，二等奖1项。

3 加强科研工作

3.1 整合优势资源，坚持品牌性建设

冶金实验中心由分散于冶金学院各梯队的实验室合并组建，多年来，通过“211工程”项目建设、“优势学科创新平台项目”建设，建立了符合当前冶金与生态科技发展趋势的“现代冶金工艺及技术”“现代冶金分析技术”“冶金物理化学”“冶金资源高效开发和利用”“冶金工艺过程节能与环保”和“生态科学与工程”等特色、优势明显的高水平实验室。中心不断提高装备水平，丰富研究内容和研究手段，近年来已发展成为现代冶金工程、生态学领域基础研究、工艺技术研究的科学研究服务基地。对于发挥我校在国内冶金工程领域的模范作用具有重要的意义。

3.2 提升硬件设备水平，建设设备共享平台

高校实验室需要加强仪器设备建设，构建开放、共享、高效的仪器设备平台[12]。通过世行贷款、国家“九五”“十五”“211工程”“优势学科创新平台项目”“中央级普通高校改善基本办学条件专项资金”等多种渠道，冶金实验中心购置多种先进的仪器及设备，装备水平不断提高，研究手段和内容得到充实。为发挥实验技术中心装备的使用效率，依托北京科技服务协作平台，做到资源共享，向学院、学校及外界企事业单位开放，提供优质服务于院、校及社会的科学研究。

3.3 多渠道扩大中心影响，提高实验室使用效率

(1) 举办系列讲座。定期采用系列讲座的方式，邀请资深实验教师以及仪器设备专业工程师对常用的大型仪器的功能，用途等方面进行详细介绍。通过内容丰富的课件进行讲解,同时留出大量时间，实现讲台上下互动。并且提前做好宣传展板，使有兴趣的学生及老师能够提前安排时间参与。

(2) 完善实验中心网页。网络平台是最为便捷、最为开放、应用最为广泛的信息传播手段[13]。及时同步实验室新设备与网页内容，向广大师生和社会各界图文并茂的详细介绍中心设备最新运行情况。逐步完善充实网上预约系统，充分利用网络的方便快捷特性来提升实验室的服务水平和运行效率。

(3) 加强对外交流。对外科技合作与交流是快捷获取国内外科技新信息和科技资源的重要渠道。实验中心正在成为对外交流的重要平台。近年来，每年接待大量国内外专家、学者及研究人员的参观和交流。

实验中心的教师们立足于实验教辅岗位，努力干好本职工作，积极配合教师的科研攻关项目，近年来参与完成了包括国家科技攻关、 “863”高技术研究、 “973”重点基础研究、国家自然科学基金等国家重大和重点科研项目及冶金与生态行业的科研和工程技术研究项目，取得了显著成果。

4 完善科学管理

实验室的管理制度，直接影响到实验中心的建设与发展。

(1) 加强学院对中心的直接管理。学院高度重视中心的管理，历届实验中心主任均由副院长或院长兼任，直接领导和规划实验室的建设。同时中心办公室设常务副主任一名，由有着高级工程师职称和多年丰富工作经验的教师担任，统管中心事务；另设副主任两名，协同处理中心各项相关事宜。另外，中心设有工会小组和党小组，服务于教师的生活和政治思想工作。

(2) 定时座谈交流，及时解决教学科研中的问题。集中交流经验反应问题，每年底的中心成员年会是中心教师集思广益的时间，学院的教代会也分设教辅行政分会场，及时了解教师所想，满足教师所需；同时，中心工会小组及党小组不定时举办形式多样的活动，职工共同参与，促进了感情交流，解决了实际问题，实现了扁平高效的管理。

(3) 完善考核制度。学校每年对大型设备的使用情况进行考核和评比，普通设备进行抽查。同时考核教师的教学及科研工作量。以此创造积极向上的竞争氛围，保持团体活力，促进共同进步。

(4) 协调好教学与科研的关系。学院高度重视实验中心科研与教学工作的相互促进和协调发展，以“科研与教学两手都要抓，两手都要硬”为目标，凝练专业特色，以科研作为教学的底蕴，通过网络等多种平台，实现学生与教师的亲密接触，提高教学科研水平，并以服务冶金产业为最终目标。

5 实验室建设的新思路

(1) 完善实验室综合管理信息平台建设。实验中心的网络系统经过初期建设，雏形已经具备，但部分系统需要付出更多努力完善与维护。另外，随着国际化的不断深入和对外宣传的需求，英文版等多语种网页的同步建设也需要加快进程。在此基础上，开发完善实验室综合管理信息平台，提升实验教学管理水平，实现信息通讯与共享，实现易耗品和仪器设备的高效管理，增加日程办公模块，简化工作流程，提高效率。

(2) 加强数字化中心建设。以高性能、高可靠安全性的网络系统为支撑，实现顺畅的网络教学、科研和管理；通过制作多媒体音视频的教学课件，积极推进资源共享和开放，为广大师生构筑便捷高效的网络学习和交流平台。

(3) 加强新媒体的利用。在当前移动互联网的浪潮中，需要我们与时俱进，利用新兴的多媒体，实现和学生的有效互动和沟通。除了课堂教学外，还可以利用微信、微博、QQ等实时通信工具，和学生零距离接触，答疑解惑，随时沟通，变学生被动接收为教师和学生的高效良性互动。

(4) 加快老化设备的更新。实验室部分设备已经老化，仅仅通过修购计划、优科平台等流程进行申请更换，时间周期往往超过1年，相对过长。需要简化流程，加快老化设备的更新，保证设备流畅运行。

(5) 开发新的实验教学课程。随着学科的发展，将不断出现先进的仪器和研究方法，为了保证研究工作的先进性，保证学生学习知识的时效性，需要增设新的实验教程，丰富实验内容，以适应不断发展的冶金产业的需要。

(6) 转变思路，积极谋划。需要进一步开拓创新，立足实验平台，紧盯世界前沿，做好科研项目的服务和支撑工作；增加主动性，积极有效地与客户进行沟通，为项目的实施提供多种方案和建议，为项目的顺利推进提供有力支撑。从而实现产学研的有机结合，并最终实现服务社会的目标。

6 结 语

随着高等教育和学科不断发展的要求，实验室建设不仅要满足人才培养，同时要符合冶金工程学科不断发展的科研服务需要。总结分析了冶金工程学科实验室在教学建设、科研工作以及管理工作中的经验，提出了实验室建设的一些新思路，为专业型学科实验室建设提供有益的参考和借鉴；充分发挥实验室的作用，满足日益增长的人才培养需求和科研服务工作的要求，并更好地服务社会。

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Construction of Metallurgical Disciplines Laboratory in New Era

CHENGJin,FENGGen-sheng,CHENJun

(School of Metallurgical and Ecological Engineering, Beijing University of Science and Technology, Beijing 100083, China)

In the new era, social and industrial science and technology progress, it leads that the requirement of students’ engineering practice ability is continuously improved. As the base of experimental teaching and scientific research in colleges and universities, the construction of laboratory is receiving more and more attention. Experimental Technology Center of Metallurgy and Ecological Engineering College is a specialized subject laboratory of key university, and occupies an extremely important position in the teaching and scientific research of the college. This paper discusses the exploration history and experiences in the teaching construction, scientific research and management work of metallurgical disciplines laboratory in the past ten years; and puts forward some new ideas of laboratory construction in the digital network construction, laboratory hardware facilities construction and teaching construction, etc. Hopefully it would provide useful reference for the construction and development of the laboratory.

metallurgy; laboratory construction; teaching; scientific research; management

2015-12-05

程 锦(1983-)，女，山东济宁人，硕士，工程师，实验中心副主任，主要研究方向为实验室设备管理(冷场发射扫描电镜，真空蒸镀仪)；本科实验教学；实验室管理。

Tel.: 010-62333014； E-mail：chengjin@ustb.edu.cn

TF 03+.1；G 482

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1006-7167(2016)09-0269-04