冶金工程专业综合实验教学改革的研究

　　【摘要】实验教学是冶金工程专业本科教学非常重要的环节和手段，同时也是培养学生独立分析和解决问题能力的重要途径。其中，对学生的综合素质培养尤为重要。因此，对冶金工程专业综合实验教学改革进行探讨，十分具有现实意义。
　　【关键词】冶金工程；实验教学；改革与实践
　　随着冶金行业的飞速发展和人们对环境、资源、能源问题的认识逐步深入，对冶金工程类人才的综合素质特别是工程实践能力的要求越来越高。实验教学是教学体系中的一个重要组成部分，是培养学生工程实践能力和科技创新能力的关键环节。因此如何培养学生的工程素质和科技创新能力，已经成为当今高等教育实践教学改革的重大课题。
　　一、冶金综合实验教学过程中存在的问题
　　（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，教师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间，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。
　　（三）监督和考核机制缺乏科学性
　　在传统教学观念中，实验教学的地位相对较轻。在管理部门、教师和学生当中或多或少有重理论、轻实践的思想出现。首先，在实验教学中，实验学时安排的随机性较大，教师变动学时、合并实验的事情时有发生；个别学生找他人代做实验的现象也存在；其次，大多数实验教学没有独立的教学体系，不设置单独的学分，没有独立的考试环节，考核办法往往主要以实验报告为考核依据，学生只注重结果，不注重过程，认为交一份实验报告便达到目的；再次，学生对于实验的学习兴趣并不高，如果学生实验数据不合理，实验报告中会出现编造实验数据的现象，无形中扼杀了学生学习的积极性，而实验也仅仅成了理论教学的附属品。
　　二、冶金综合实验改革新途径
　　（一）将科研融入教学过程科研成果转化为实验内容
　　冶金工程学科教师直接参与实验教学环节，将先进理论、技术与科研方法融入实验教学内容，提升学生科学研究和科技创新的能力，充分体现了科研支持实验教学、服务人才培养的作用；同时，使得实验教学与创新教育结合，把实践教学作为创新精神与能力培养的重要环节，强化了研究性、探索性实践教育，从而达到了培养学生创新思维和创新能力的目的。
　　例如，依据国家科技进步二等奖薄板坯连铸连轧微合金化技术研究及低成本高性能微合金钢的开发的部分科研成果，开设了中间包水模拟实验。实验过程中，使学生明白中间包是炼钢连铸生产流程的中间环节，是连接钢包和结晶器之间的过渡容器，是由间歇操作转向连续操作的衔接点，随着连铸技术水平的不断提高，中间包对于精炼和提高铸坯质量方面的作用越来越明显，已经由普通的过渡容器发展为多功能连铸反应器。
　　科研成果、科研思路、新型实验装备引入到实验教学内容中不仅仅使学生了解先进的科学技术和研究方法，同时掌握相关实验设备的原理与操作，为今后在工作岗位开展实验研究、推动企业科技进步，创造了良好的条件。
　　（二）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。在此背景下，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。
　　因此，传统教学理念必须转变，大型綜合实验也应如此。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，这些环节皆体现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。
　　（三）虚实交互式实践教学提升实践教学效果
　　先开发应用了钢铁冶金虚拟实践训练平台，该平台训练与现场实习交互，有利于提升实践教学效果：
　　一，学生在学习冶金工程概论和新生研讨课后，可在虚拟实践训练平台的三维虚拟场景中，浏览冶金企业，完成虚拟认识实习，并在校外现场认识实习完成后，可再次使用虚拟认识实习。这样不仅有利于弥补认识实习时间短、学生多、难于深入观察了解等问题，而且有利于改善单纯虚拟实习，对冶金企业感官认识不深刻的问题。
　　二，学生在学习钢铁冶金学的过程中，可运用虚拟实践训练平台，完成一些知识点的虚拟操作。学生可在操作后，带着结果或问题，继续课堂课程的学习。这样形成了课堂教学与虚拟实践的交互，有利于强化学生实践，提升对知识点认识的深度。
　　三，学生在进行校内虚拟生产实习后，进入冶金企业现场进行生产实习，然后再回到学校进行虚拟生产实习，通过交互式的生产实习过程，能够弥补冶金企业现场不允许操作的问题，有助于提升学生的生产实践效果。
　　三、结语
　　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】
　　〔1〕周巍，吕凡，苏丽娟。卓越计划背景下冶金工程专业的实验教学的改革与实践〔J〕。教育教学论坛，2016，（2）。
　　〔2〕施琴燕，马猛，陈思。多样化高分子专业大综合实验改革探索研究〔J〕。高分子通报，2017，（2）。