冶金工程专业综合实验教学改革的研究

路焱　李杰

摘 要：本文以冶金工程专业课程体系为依托，结合专业实践教学具体情况，审视综合实验当前存在的主要问题，研究了综合实验环节教学改革的新途径。采取及时转变教学理念、教学内容模块化、改变考核模式的措施进行实践改革，以达到切实提高教学效果的目的。

关键词：综合实验；冶金工程；教学改革；课程体系

【中图分类号】G 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1216（2018）01B-0098-02

21世纪以来，我国高等教育事业随国家经济的发展呈现出了持续进步的态势，高等教育的培养目标由传统的专业型人才培养逐渐演变为注重学生综合素质的培养，实现目标的手段和过程也日渐丰富。这对高等学校如何有效地培育学生的专业能力和综合素质提出了更严格的要求。

以内蒙古工业大学冶金工程专业（2012版）的培养方案为例，要求其对实践环节必须有所侧重，指导性教学计划中亦要求有所体现。冶金综合实验作为冶金工程专业实践教学环节中的重要课程，在课程体系中起着重要的传承作用。其教学目的在于：通过实验的手段使该专业学生深刻理解钢铁及有色金属冶金的原理及工艺，熟悉相关的冶金研究方法，并学会分析、处理、应用实验数据，掌握成为高级应用型人才的专业实验技能。然而，冶金综合实验的效能较低是专业培育过程中所体现出的主要问题，通过教学改革来提高教学效能则成为促进专业建设的必然途径。本文依托内蒙古工业大学冶金工程专业课程体系，就冶金综合实验教学过程中存在的相关问题，提出教学研究改革的新方法。

一、冶金综合实验教学过程中存在的问题

从综合实验的本质上讲，该课程是将专业理论、实验技能相互融合的实验形式，具备了系统性、综合性、实践性等特点，实验内容紧密联系专业课程理论知识。该课程的实施情况因受限于教学环境、师资力量、学生个体差异等客观条件，教学过程中易出现如下几方面的问题。

（一）学时少，任务重

现阶段，大量繁重的实验任务与较短的教学时间存在着矛盾，为了保证实验任务顺利完成，在实施过程中常会出现提前或者延后实验时间的情况。目前，冶金专业综合实验具体内容在该校的设置为：轻金属或者稀土合金原料设计及配料；熔炼工艺设计及实施；试样制备及成型；试样组织性能测试与分析；撰写综合实验报告。这些教学环节所需要的时间不等，其中轻金属或稀土合金原料设计及配料耗时较短，需要约1天；而熔炼工艺、试样制备阶段需要约3天；试样组织性能测试与分析耗时较长，需要约3～4天。而该课程的学时数为一周，这就与教学计划相互冲突。为完成正常的实践教学活动，老师们通常要求学生提前一周完成实验设计和计算环节，另外，在实验进行周需要学生延长实验时間，晚间也要安排学生进行实验。这种现象势必会影响到其他教学环节的开展，夜间实验的安全问题得不到保障，甚至导致达不到实验预期效果的情况产生。

（二）教学容量与教学条件不匹配

因冶金综合实验为工科专业的大型综合性实验课程，这对教学单位的教学条件提出了较高的要求，需要“硬件”条件和“软件”条件相匹配，这其中涉及实验场地、实验设备、实验人员配备、教师数量、教师水平、教学计划安排等多方面的因素。该校冶金工程专业设置的班容量近年来一直保持为每一年级2个班，在校生人数常年保持在270～290人。目前的教学容量相比2013年以前得到了一定的扩充，冶金工程实验室场地面积由89.6m2增加到172.1m2，实验设备台套数由45套增加到82套，实验设备总价值由83.6万元增加到174.62万元，冶金工程实验室人员数量由13人增加到20人。

虽然从数据上看，教学容量得到了有效的提升，但仍然无法满足学生数量的增长需求。因此，产生不利于实验教学的问题的可能性随之增加，常见的问题有：

1.实验场地拥挤。虽然冶金工程实验室场地总面积不小，但是冶金实验设备体积较大，另外分为多个分实验室，实际上每个分实验室的场地有效空间依然较小，学生在实验过程中依然感觉不够宽敞，实验时也会相互影响。

2.存在较大的安全隐患。场地拥挤可能会带来一些安全隐患，有些学生距离实验设备很近，冶金实验设备多数时间处于高温状态下，极易产生危险。另外，教师在指导实验的过程中必须兼顾实验教学和人员安全问题，教学质量得不到保障。

3.实验设备故障率较高。因为实验计划安排紧凑，实验设备的运转时间很长，尤其是在进行高温实验时，如果无法保证较长的冷却时间就很容易引起设备老化甚至损毁。

4.实验效果下降。综合前面几个问题，其负面作用最终都会反馈在实际的教学过程中，致使教学效果无法得到有效保证。

（三）教学形式缺乏灵活性

冶金综合实验的教学形式同其他工科专业大型综合实验别无二致，主要体现为渐进式的教学模式，大部分工科专业实行实验预习和“准备—实验方案设计—实验操作—实验结果与分析”的传统教学方法，对创新型教学特色的体现程度有所欠缺。尤其近年来，教育体系的框架限制导致学生的自学能力和实操能力严重下滑，学生对实验的反馈效果不良，无法有效融合专业理论知识，进一步削弱了专业培养的特色和要求。此外，以前通过其他专业课及实习环节了解的专业信息与咨询并没能有效激发学生的专业兴趣，学生对于专业实践教学的学习热情每况愈下，部分学生主动学习的意愿和能力也不断降低，对整个班级甚至专业的学习环境也会产生不良影响。长此以往，学生培养的效果将不再特色鲜明，不仅会影响到学校、专业的发展，更不利于学生综合素质的提高。

二、冶金综合实验改革新途径

（一）教学理念应及时转变并紧随工程教育认证体系

2016年6月2日，我国成为国际本科工程教育学会互认协议《华盛顿协议》的第十八个正式会员，这意味着，对于本科院校学生，只要其所在的专业取得了工程教育专业认证，就拥有了国际工程教育“质量保证书”。此背景下，高等院校本科教学的传统理念受到极大影响，应以学生的综合素质培养为首要目标，提升培养要求和质量，以达到国际通用水平。endprint

因此，传统教学理念必须转变，大型综合实验也应如此。应该明确教学的核心思想是“以学生为中心”，主要体现为综合实验的设计性和团队性。冶金综合实验的环境更接近于实际生产，如铝板带的轧制工艺设计需要依据不同铝板轧件尺寸进行轧制温度、速度等工艺参数调整，轧辊直径、轧制压力等轧机运行调试等工作也应陆续完成，这些环节皆体現了设计工作的重要性。在这一环节的实践中，通过模拟真实的生产环境达到着重培养学生自主设计工程方案的能力的目的。此外，综合实验的综合程度决定了教学过程中必须发挥团队作用，教师、学生都需要充当团队角色，根据实验内容自行研发设计方案，并提出有效解决办法，锤炼学生在多学科背景下的团队意识。总之，专业综合实验的教学理念应该顺应专业未来的发展趋势，适时“转弯”，以工程教育认证为“目的地”，加快改革速度，这样才能更好地适应教育全球化的大势。

（二）教学内容逐步实现“模块化”

冶金综合实验内容，应结合实验大纲和实验指导书，发挥学院科研优势和地方专业特色，凝练具代表性、设计性于一体的模块化实验。该专业在以往综合实验的基础上提出三个“模块”，具体如图1所示。

在图1中，综合实验内容被划分为 “黑色金属模块”“稀土模块”和 “有色金属模块”三部分。其中黑色金属模块的主要实验内容为黑色金属的熔炼、铸造、成型、制样、力学性能测试及材料表面分析；稀土模块主要的实验内容为稀土化合物的冶金过程、稀土材料合成制备、稀土合金性能测试及表征；有色金属模块的主要实验内容为铝、镁等轻金属的电解过程、轻金属合金的制备、轻金属合金的热处理、合金力学性能测试及表征。

其中，稀土模块因我校所处地域优势（地处内蒙古自治区呼和浩特市，毗邻包头市白云鄂博稀土矿）和指导教师的科学研究方向，可以重点打造为综合实验特色模块，也建议学生选择稀土模块作为实验任务。另外，该专业的学生可以提前依据实验说明书，自由分组并选择三个模块其中之一，使其在选择并制定实验方案时更具灵活性。并且，三个实验模块可以分不同的周次进行，鼓励学生选择两个甚至全部模块，使其更加全面地参与综合实验，全方位汲取相关领域的专业知识和实验技术。这种“模块化”实验设置模式使教师和学生都能够在实验过程中突破传统实验教学内容的束缚，利用学院的科研平台和相关联的科研项目，积极调动教师的主观能动性，充分发挥学生的自主意识，以提高实验参与度和认同度，进而达到“学习即产出”的效果。

（三）教学考核模式需要变化

以往的考核模式较为单一，主要是以实验报告的评阅为主，平时的实验表现为辅，最后综合评定成绩进行考核。新形势下，教学考核模式可以将实验报告的评估和实验结束后的答辩环节更好地结合起来，再加上以实验报告为基础进行科技论文的撰写训练。新的考核模式能够全面提升学生的专业认知及应用水平，对综合实验要求的设计、分析、总结归纳能力都是有效的锻炼。另外，通过撰写论文，能够使学生更直观地了解本学科的发展方向与前沿动态，有利于激发学生的专业热情。

三、结束语

在冶金专业的实践教学体系中，综合实验的有效实施可以发挥重要作用。冶金综合实验的改革能够切实提高学生的专业实践能力，能够有效发挥实践环节的培养作用。学生在实践中收获专业理论知识、实验技术、自主分析和解决问题的素质、团队合作经验及持续学习和发展的能力，是工科专业实践教育的进步。

参考文献：

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