《冶金工艺及设备》课程体系与教学内容的构建与改进

摘要：钢铁冶金工艺及设备涵盖了炼铁、炼钢及连铸工艺流程及设备等内容。本文主要探讨了冶金工艺及设备的课程体系改革的必要性。现代社会发展及冶金能源及资源结构的变化，迫使当代冶金工艺流程和设备结构发生变化，因而需要对冶金工艺及设备课程在内容上进行调整，在教学方式上进行改进，以期培养符合社会及工业发展需求的冶金专业学生。

关键词：冶金工艺；教学；课程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0015-02

一、冶金设备课程体系改革的必要性

培养高素质的专业技术人才，以适应“中国制造2025”，实现我国制造强国战略的行动纲领[1]。钢铁制备及钢铁工艺装备是高端装备制造的基础。如何培养高素质的技术人才，适应新时期的发展，是高等教育改革的重要内容。冶金设备是冶金工程专业的主要课程，工艺与设备是钢铁冶炼与制造过程中的基础专业。

《钢铁冶金工艺与设备》主要是介绍现代钢铁冶炼过程中最基本、最常用的冶金设备。掌握火法冶金设备的构造、性能及工作原理，对于冶金工艺革新、设备的更新换代具有重要意义。课程体系、教学内容、教学手段与方法等是保证教学效果，提高教学质量的关键。随着冶炼技术的不断进步，课程体系、教学内容、教学手段与方法等的教学改革不断推进。近年来，我校冶金工程专业的课程的教学改革，是根据国内外教育及社会要求，明确人才培养目标定位，逐步构建了有利于创新人才健康成长的人才培养体系。

二、冶金工艺及设备涵盖内容

冶金工艺是冶金工业发展的重要基础。钢铁冶金工艺涉及了整个钢铁工业长流程，内容包括了炼铁原理、炼铁工艺、高炉生产操作、转炉炼钢工艺及生产操作、电炉炼钢工艺及操作、连铸过程及操作[2-4]。而冶金设备涉及了以上所有工艺工程中的使用设备及设备维护。因而钢铁工艺及设备课程在建设时，就必须涉及炼铁工艺及设备、炼钢工艺及设备、连铸工艺及设备等知识体系，是一门应用性极强的专业课程。该课程主要是以培养学生冶金工程方面知识和实践能力，提高我国冶金工程技术人员素质为目的的一类课程，其在教学过程中强调的是理论与实践并重。同时，要及时在课堂上更新世界上本行业最新工艺技术及设备的应用范例，实现培养应用型、创新型钢铁专业人才的目标。

三、课程体系建立必须与人才培养及冶金工艺的发展趋势相适应

当前，课程体系滞后，内容几十年几乎没变化，与现代工程技术发展不相适应，造成培养的人才不适应社会发展的要求[5]。因此，在制订面向世纪人才培养方案时[6]，要根据冶金工程技术的发展趋势，弄清未来本领域对冶金工艺设备及人才知识结构的要求。当前及今后相当长一个时期内，冶金工艺的发展趋势将继续沿着强化过程、节能、低污染的方向发展，同时受资源及社会发展限制，相应的冶金设备就是朝着高效反应器发展，将进一步取代传统的反应器，节能和环境污染问题将得到更好的解决。由于科技发展带来装备的日益更新，以及计算机自动控制技术的发展，使得钢铁工艺的操作越发精细，致使钢铁工艺及设备课程教学内容及方式存在教材滞后于实践工艺、以及理论教学与工程实践衔接不上等问题。随着资源的枯竭及对金属产品需求的扩大，低品位复杂矿、二次资源、海洋资源将逐步成为未来冶金的重要原料，用现有技术对其进行处理是很困难的，甚至是不可能的，因此，对适宜处理这类原料的新工艺的研究开发具有战略性的意义。冶金与化工、材料的结合更为紧密，国际上提出的近终性加工、增值冶金、冶金短流程等概念，其内涵都是要实现产品的精细化、多样化、增值化，减少成本，提高效益。设备过程自动化、工厂的系统优化是未来冶金工业发展的重要方向。随着控制理论与技术、信息技术、人工智能的发展和在冶金中的运用，未来冶金工业将实现“现场”无人化。冶金工厂是一个复杂的制造系统，应用系统科学的理论和方法，对系统进行整体优化具有巨大的潜力，是提高产品质量与质量，获取最大经济效益的重要途径。近年来，钢铁冶金教研室在教师们的共同努力下，在工艺及设备课程的设置及建设方面做了大量的改革，今后将继续推进钢铁冶金专业总体改革，使得冶金专业学生能够更符合社会及工业发展的需求。

四、课程体系的构建及教学内容的改进

以前制定的冶金设备的教学计划对于冶金工艺涉及较少，这样在课程讲解过程中，学生对工艺不熟悉，不能理解设备的性质和运行。同时，由于我校现在学生的毕业课程设计不涉及钢厂的工艺设备，钢铁工艺，设备构造、性能及作用仅是纸上谈兵，缺少必要的现场实物了解，而课堂讲解难于清晰透彻，学生对于工艺及设备知识比较模糊。因而必须对工艺及设备课程进行改革：（1）尽量创造条件，让学生有机会去现场或者实验室见证实物，了解冶金设备的构造及运行，使学生能够直观掌握所学的知识，并可学以致用。（2）可以利用现代模拟软件，使得学生在不能够亲自动手操作的情况下，模拟操作条件及设备，获得对设备的实物认识，有助于提高学生的解决问题能力，提高技能锻炼能力。（3）毕业实习是学生实际接触工厂设备，了解工艺流程，实现产学结合的关键和主要时期，有助于学生掌握设备的应用，并为将来进一步改善工艺及设备打好基础。最后将冶金知识进行归类和重组，对课程内容进行精选、补充和及时更新，确保课程内容的系统性和时代性。新的冶金工艺及设备课程体系，一方面保留了传统体系中的高炉、转炉、电炉等经典的长流程冶金设备，同时增加了钢铁工业过程中短流程工艺，以及精练设备、高温余热回收、直接还原的工艺及设备。增加的这些现代冶金工艺，适应了现有矿产资源以及将来钢铁冶金的发展趋势，可使学生及时把握现代冶金的方向，更系统地掌握钢铁冶炼过程中的各种方法和规模，掌握资源的利用及回收以及相关先进的燃烧材料和耐火、保温材料，为将来选择、维修及改造设备提供专业基础，使得冶金设备课程体系内容更加充实和完整。课程体系的改革涉及课程设置和课程内容。冶金设备课程的内容是建立在具备工艺知识的基础上的，原课程内容较陈旧。钢铁冶金學是个相对老的专业，其工艺及流程相对固定。冶金工艺及设备的课程内容涉及工艺及设备，是原有冶金工艺和冶金设备两门课程的合并，这两门课的有机结合可以节约学生50%的学时，在内容上和教学上可以更灵活。

五、新课程体系教学模式的改进

改革教学方法，培养学生创新能力，提高学生整体素质。现有教学方式是课堂授课，采用在黑板上画草图的方式，让学生们了解设备的构造。这样造成的问题是讲述设备结构及运转方式、操作流程时，不能直观的向学生表达，造成了课堂内容枯躁泛味。高等教育创新的最直接、最明显的方式就是教学内容、教学手段、教学方式的不断改进与变革。而教学模式的改进则是教育创新的基础。本教研积极推动全体教师参与教学研究与教学改革工作，特别鼓励中青年教师学习全球先进的教学方式和模式，积极推广优秀教学研究及教学改革成果，组织青年教师跟踪国际、国内冶金学科前沿动态。要求广大教师及时调整、完善教学内容，充分反映出本学科最新科技成果与科技动态。在教学过程中要注重学生的创新意识、创新思维的培养。同时利用通识课这个平台，让学生加强了解炼铁炼钢生产技术的历史进程，了解钢铁工艺进程中重大工艺技术创新背景，聚焦钢铁工艺的现存问题及未来发展的前沿方向，激发学生的创新意识。现代化教学手段为课堂注入了活力，多媒体及网络教学可激发学生的认知能力[7]，启发其思维：（1）课堂上授课方式由教师主体传授式变为研讨式、案例式，并结合实际生产过程中设备应用的视频来教学。（2）利用互联网络上的在线软件，可让学生通过模拟操作设备，熟练掌握计算设备运行时的给料、热量以及出料等流程，同时可以利用编制模型以计算物料平衡及能量平衡。（3）采取互动式教学模式，强调课堂内外的互动，教学与科研的结合等，融创新意识、能力培养与工程能力培养于教育教学全过程之中。同时适当布置一些课外的课题，让同学们借助现代三维软件，自行绘制感兴趣的设备或零件，加深对设备组成及应用的认识。冶金工艺及设备是个实践性非常强的课程，应充分利用现代化教学手段，改革教学模式，提高教学质量。鉴于冶金工艺及设备课程的实践性强的特性，在培养冶金工程类学生的同时，结合毕业设计，有助于学生理解及掌握这门课程。毕业设计阶段可锻炼学生对本学科的工程设计能力、科学研究能力和创新能力，可检验学生综合运用多学科理论、知识与方法的能力。

依据我校对冶金工程尤其是钢铁冶金专业类人才培养目标定位，本教研室通过专业设置调整、教材与教学方法改革、高素质师资队伍建设和加强校企联合培养机制等途径，确保冶金工艺及设备课程内容及教学方式的可行性，从而实现应用型、创新型钢铁专业人才的培养目标。

参考文献：

[1]中国制造2025[EB/OL].

http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/19/content_

9784.htm.

[2]朱苗勇.现代冶金工艺学[M].冶金工艺出版社，2011.

[3]张玉柱，邢宏伟，郝素菊，胡长庆，蒋武锋.炼铁工艺课程的教学改革与探索[J].河北联合大学学报：社会科学版，2012，（3）：69-71.

[4]杨生州，尹文艳.基于工作过程的《炼钢原理与操作》课程改革的探索[J].兰州石化职业技术学院学报，2012，（1）：60-62.

[5]刘竹林，陈艺锋，高泽平，等.冶金工程专业建设与人才培养体系的构建[J].中国冶金教育，2012，（1）：17-20.

[6]周雄文，陈艺锋，刘友良.面向冶金行业培养应用型人才的综合素质[J].中国冶金教育，2010，（6）：1-3.

[7]李秋菊.《冶金設备》教学方法探讨[J].上海大学学报（高校科学管版），2009，（4）：31，43.