冶金工程专业实验教学改革的尝试与效果
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作者:唐雯聃
摘要：文章基于西安建筑科技大学冶金工程专业实验教学面临的问题，提出了实验课程教学改革的新思路。经过多年的探索和尝试，主要采取了在“小学期”集中授课、合理安排实验进度、增加教学过程中的研讨环节等措施。在长期实施的过程中取得了良好效果，在保证教学质量的同时实现了提高教学效率、节约教学资源的目的。
关键词：实验教学;进度安排;教学质量
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）10-0391-02
一、前言
西安建筑科技大学开办炼铁、炼钢、有色冶金等专业始于1958年，当时基于国家发展需求采取小专业教学模式，以短时间培养足够数量的专业技术人员为目的。其后60年随着社会的发展和市场需求的变化，原本的各细分专业逐渐合并为冶金工程专业。采取大类专业教育，培养具有综合冶金背景和冶金工程专业知识、能分析和解决复杂工程问题的综合性人才[1]。实验教学工作因培养目的的变化进行调整，原本各专业的实验项目整合成冶金专业实验模块和开放性实验模块两个部分。实验独立授课，课程表上不做具体安排，由授课教师自由掌握。
但目前存在三个问题：（1）实验课程的安排受其他课程进度影响，如《冶金传输原理》《冶金原理》的相关章节应在实验课程开始前完成。（2）一个实验项目至少为4个课时，可做安排的时间有限。（3）前两点会导致实验项目进度不受控制，教学准备工作繁重，实验材料浪费。以上原因会导致实验课程持续时间长，教学效果不佳。课程团队就以上问题的解决进行了多年的探索，本文将就探索过程和效果进行描述，并尝试探讨后续的进步空间。
二、课程改革的思路和措施
经研究讨论发现，要解决以上三个问题需要具备两个条件：（1）实验教学需要安排固定时间，且前置课程完成。（2）科学合理地安排实验项目，让学生循序渐进地接受训练，对课堂知识深入理解[2]。自2015年起，实验室开始进行教学改革的尝试;2018年将实验教学设置在学期末;2019年建议教学办设置用于实验教学的“小学期”。
“小学期”的概念来源于美国，21世纪初被引入中国，期望能强化课程建设、提升教学水平和创新模式，加强国际性[3]。“小学期”是为整个学期的教学服务的，除了课堂学习外，还可以包含实践、讨论交流、参观学习等。本院将所有课程和考试集中在前18周，第19和20周是“小学期”;期间的教学研讨和实践活动完全由实验课程教师安排[4]。
三、具体实施内容
本部分以钢铁冶金方向的专业实验课程为例，讲述课程改革的具体实施过程。冶金工程专业实验为必修课，大四上学期开课;开放性实验为选修课，大三下学期开课，成绩综合计入冶金专业实验课。开放性实验模块有10项，分别为：铁矿粉造球与球团矿抗压实验-6、精密火花直读光谱仪应用与实践-8、红外测温仪和红外热像仪应用与实践-6、煤粉爆炸性测定实验-6、煤的着火温度测定-6、钢中氧氮氢测定实验-6、同步热分析仪应用与实践-8、熔盐电解法的学习与实践-6、高温真空精炼炉的应用与实践-6、岩相显微镜观察与耐火材料荷重软熔点测定实验-6;项目编号分为K1—K10。专业实验模块有12项，分别为：铁矿石还原实验-6、铁矿石低温还原粉化实验-6、铁矿石软化温度实验-6、冶金爐渣熔化温度实验-6、冶金炉渣黏度实验-6、红外测温仪和红外热像仪应用与实践-4、钢坯（锭）凝固过程冷态模拟-6、流体流速和流量的测量方法-6、流体能量转换一柏努力方程应用-4、高温炉设计及分析-4、钢铁原料物性测定实验-6、感应炉熔炼实验-4;项目编号分为Z1—Z12。（项目后的数字代表课时数）
在实验教学进度安排之前，将实验项目按照不同的内容进行划分，主要分为6种：冶金原料的性能测定{Z1（2-3/4-1）、Z2（2-3/4-1）、Z3（2-3/4-1）、Z11（4-1/4
-2/4-3）、K1（2-3/4-1）、K4（4-1/4-3）、K5（4-1/4-3）}、熔渣/耐火材料的性能测定{Z4（2-3/4-1/4-2）、Z5（6，2-3/4-1/4-2）、K10（4-1/4-2/4-3）}、冷态模拟{Z7（4-1/4-2）、Z8（2-3/4-1）、Z9（2-3/4-1）}、检测仪器的使用{Z6（4-1/4-2）、K2（2-3/4-1）、K3（4-1/4-2）、K6（2-3/4-1）、K7（2-3/4-1）}、高温炉设计及使用{Z10（4-
1/4-2/4-3）、Z12（4-1/4-2/4-3）、K9（4-1/4-2/4-3）}、电冶金{K8（4-1）}。小括号中数字表示项目对应的指标点，“2-3”表示应用知识分析工程问题的能力，“4-1”表示掌握合适的研究方法，“4-2”表示应用基础知识分析问题的能力，“4-3”表示分析数据的能力。在实施过程中，开放性实验侧重于教授学生如何使用设备、分析数据，加强学生的动手能力，为后续专业实验的教学打下了基础。专业实验与专业课程结合紧密，以加深学生对课堂知识的理解。
在小学期实验进度安排如表1所示，周一到周五授课，周六周日学生处理数据，撰写实验报告。实验项目安排原则为：（1）内容相同或相近的安排在一起。（2）基础的项目安排在前面，操作性较强和拓展类的项目安排在后面。（3）一天尽量只安排一个实验项目。Z5和Z6安排在同一天，可以利用高温黏度计在测试过程中产生的高温作为红外测温仪和热像仪的测试对象，两个实验项目可同时进行，节约资源。Z10和Z12在同一天，将操作和设计结合讲解，有利于将理论和实践相结合。
四、实施效果分析
在校阶段的实施效果除了考核成绩，还包括实验项目对应的教学指标点的达成情况。两个实验模块对应的教学指标点如表1。近6年学生的考核成绩分解到对应指标点如图1所示。 由图1可知，从2012级开始实施，2013级取得了明显成效，但2014级成绩明显下滑。这是因为教学团队在该年调整授课方式，加强课堂互动，但是缩短了学生的实际操作时间。这导致效果不佳，说明实操环节是教学过程中的核心，是提升学习水平的关键。在2010—2012级，指标点4-3的达成度最低;但在2013—2015级，有明显回升。指标点4-3主要显示学生对实际工艺的了解以及在实验方案设计、数据处理方面的能力，该指标点上升说明学生在这方面的能力有明显改善。
五、结语
结合本校硬件条件和实验教学项目，持续提升本科实验教学水平是持久的工作。因此近几年针对教学过程的改革只处在初级的阶段。虽然近3年学生的考核结果有所提高，但还面临着一些问题。例如，如何缩短高温实验的时长，让学生可以进行更多的操作;“小学期”的实验教学完成之后，如何促进学生对知识的巩固和灵活运用;实验报告出现的问题如何迅速被分析出来。因此，还需要教学团队进行更多的讨论和尝试，与教办和学生建立良好的反馈—推动机制，才能实现教学过程的持续改进。
参考文献：
[1]鲁路，王超，杨双平.冶金工程专业卓越工程师开放实验教学探索[J].中国电力教育，2013，（16）：129-130，136.
[2]杨彬，李梅青.以培养创新能力为导向的本科实验中心的构建[J].实验室科学，2019，22（03）：168-170，177.
[3]师桂桢，陈兴.美国高校暑期小学期制度研究分析[J].世界教育信息，2019，32（05）：47-50，55.
[4]靳小雨，徐國红，张本强，汪爱丽，丁永玺.软、硬式排球前后教学效果的实验论证和教学进度安排研究[J].天津体育学院学报，2002，（04）：55-57.
Attempt and Effect of Teaching Reform of Experiment in Metallurgical Engineering
TANG Wen-dan
（College of Metallurgy Engineering，Xi'an University of Architecture and Technology，
Xi'an，Shaanxi 710055，China）
Abstract： Based on the problems faced by Metallurgical Engineering Experiment Teaching in Xi'an University of Architectural Science and Technology. New ideas for experiment teaching reform are put forward. After years of exploration and attempt， the following measures are proposed： centralized teaching in "short semester"， reasonable arrangement of experimental projects， and increase the discussion in the teaching process. Good results have been achieved in the long-term implementation process. While guaranteeing the teaching quality， the aim of improving teaching efficiency and saving teaching resources is realized.
Key words：experimental teaching;schedule;teaching quality
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