冶金工程专业实验教学改革与实践

李洪玮+吕凡

摘 要 结合江苏省冶金工程实践教育中心建设，明确了冶金工程专业实验教学改革的思路，确定了实验教学改革的实施方案，构建了“三层次、四结合、五模块”的冶金工程专业实验教学体系。加强了学生工程实践能力和科技创新能力的培养，为实施冶金工程专业“卓越工程师教育培养计划”提供了强有力的保障。

关键词 冶金工程 实验教学 改革与实践

中图分类号：G642 文献标识码：A

0引言

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。苏州大学沙钢钢铁学院冶金工程实践教育中心2015年被遴选为江苏省实验教学示范中心，通过不懈的努力，中心始终坚持资源共享、优化配置、开放办学，在完成实验教学任务和大学生创新创业训练等课外科技创新活动的基础上，为冶金工程专业“卓越工程师教育培养计划”实施，提升学生的创新精神和工程实践能力，培养适应冶金行业企业需求的高素质创新人才提供了强有力的支持。

1實验教学改革的理念

秉承“授人以鱼不如授人以渔”的原则，教学过程中不仅要传授知识和技能，而探索如何找到解决问题的方法，比单纯的解决问题更重要，因此中心确立了“传识授业、问题启惑、寻道践新、协导解惑”的教学理念。

为提升大学生的创新和实践能力，培养适应冶金企业需求的高素质创新人才，以解决实际问题为立足点，以培养能力为核心，以培养实践创新为最终目的，构建“三层次、四结合、五模块”的实验教学体系，分层次、分阶段、分类别设计实验教学体系及其内容，并将课堂教学与实验教学、校内实验与校外实践、虚拟仿真与现场实践、学术实践与科研创新对应相结合起来，构建（1）基础实验模块；（2）自主综合试验、认知实习和生产实习模块；（3）虚拟实训和课程设计模块；（4）自主创新实验和本科科技创新模块；（5）本科毕业论文模块，以提高学生专业基础技能与科技创新能力。

2实验教学改革的方案

2.1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。

2.2开发高温不可视冶炼过程的仿真实物模型和数学模型，丰富教学手段

针对钢铁冶炼过程高温和密闭反应器中诸多过程不可见，通过制作实物仿真模型，和建立综合考虑温度场、流场、应力场及物理化学反应的多相流仿真数学模型，构建工艺过程动态仿真模型，将“黑箱”白化，并将可视化动态仿真结果用于形象化教学。

2.3 “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：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

2.4协导“实践型”本科生科技创新，加强创新能力的培养

加强大学生科技创新能力的培养，提高科技创新意识是高等院校学生培养的主要内容，冶金工程教师结合课堂理论教学及在研课题，提取生产、科技的热点问题，与学生研讨，所有项目据来自于实践，组建科技创新团队，申请各级本科生科技创新项目，并提供研究经费支撑以及持续跟踪指导。

实验中心建立相应的管理制度和资源共享机制，实验室面向学生全天开放开展实验教学、创新项目以及毕业论文课题研究，为学生进行科技创新活动提供了实验研究平台，从源头上打破实验教学与科研实验室之间的壁垒。

（1）设置冶金工程本科实验教学专用实验室：为满足学科发展和学生培养及科技创新活动的需要，设置了冶金工程本科实验教学专用实验室，并坚持学科专业特色。实验装备的改造、更新和配套，台套数量增加，一方面满足实验学时增加、学生人数增加，分组增加，学生动手实验增加的需要。另一方面作为本科生科技创新活动的实验基地。本科实验教学专用实验室为冶金工程学科实验教学和学生自主科研创新活动提供了有效保障。

（2）规范和完善开放性实验管理：实验室开放满足了学生个性化教育要求，提高了实验教学水平和设备的利用率。通过实验室开放，激发和调动了学生参加实验的积极性，提高了学生的实验技能和实践能力，改善了实验教学效果。学生通过预约选择进行教学实验内容和进行科技创新活动，一方面可完成教学计划实验，另一方面满足学生开展自主科学研究的需要和本科结业课题实验研究工作，使得教学和科技创新相结合，促进学生科学思想、创新意识和实践能力的培养，达到全面提高实践教学质量和素质教育效果目的。

3结语

实验教学对实施“卓越工程师教育培养计划”，培养适应冶金行业企业需求的高素质创新人才起着重要作用。我校冶金工程实践教育中心将通过对实验教学的不断探索，持续更新实验内容，丰富实验教学手段，加强实验平台建设，为构建理论与实践相结合、应用与创新相结合，多学科专业相互融合的培养新模式打下坚实的基础。

参考文献

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[3] 魏宏森，曾国屏.系统科学导论[M].北京：清华大学出版社，1995.endprint