冶金工程专业卓越工程师开放实验教学

摘 要：结合西安建筑科技大学的办学实际情况,提出了冶金工程本科专业卓越工程师教育开放性实验教学培养模式的建设理念、特色、设想和工作重点及方向.为培养学生的创新精神、创造能力、科研能力,提高学生的综合素质,使之成为具备分析和解决冶金生产中工程问题的能力,以及具备冶金科技研究与管理发展潜能的高、中级工程技术专业人才进行了一定的理论探索.

关 键 词：卓越工程师培养计划；开放性实验教学；人才培养

作者简介：鲁路（1972-）,男,四川成都人,西安建筑科技大学冶金工程学院,工程师；王超（1969-）,男,陕西韩城人,西安建筑科技大学冶金工程学院,副教授.（陕西西安710055）

基金项目：本文系西安建筑科技大学2012年教育教学改革研究项目（项目编号：JG021219）的研究成果.

中图分类号：G642.423文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）16-0129-02

西安建筑科技大学冶金工程专业是从1958年建立的炼铁、炼钢、有色冶金等专业逐步发展起来的,现为陕西省特色专业和省级、校级名牌专业,作为西北地区办学最早的专业,一直保持着自己的特色和优势,其中冶金物理化学为省级重点学科.现开设与“冶金传输原理”、“冶金原理”、“钢铁冶金学”、“有色冶金学”、“钢铁冶金原料处理与工艺”、“特种冶金和冶金实验技术”等课程配套的本科专业基础实验和专业实验12项.在当前经济社会发展的形势下,学校从培养多层次的突出实践、创新能力的新型工程科技人才的战略角度出发,积极参加由教育部组织的“卓越工程师培养计划”研讨会,成立了“卓越工程师培养计划”领导小组、工作小组和咨询专家组,结合学校与工业化、城镇化、生态化进程密切相关的学科优势和特色,与企业共同制订了“卓越工程师培养计划”工作方案及专业培养标准,同时大力整合校内资源和实验设施,加强校内实践教学环节的建设和卓越工程师人才培养模式的建立以及实践探索.

一、冶金工程专业卓越工程师培养计划目标与模式

冶金工程专业是西安建筑科技大学首批获准开设卓越工程师培养计划的专业,培养德、智、体、美全面发展,具有综合冶金背景和冶金工程专业知识,满足冶金工程领域的需要,并且基础宽厚、视野开阔、创新意识强、工程素养突出,能够掌握冶金工程基础理论、生产设备原理、生产工艺及冶金工程设计方面的专门知识与关键技术,具备分析、解决冶金生产中工程问题的能力以及具备冶金科技研究与管理发展潜能和国家竞争力的高、中级工程技术人才.

本科阶段作为工程学科人才培养和工程师培养共同的基础层次,按照“3+1”的模式组织教学,即学校培养阶段累计约3年,企业培养阶段累计约1年.学校建立了卓越工程师培养计划试点班的进入与退出机制,每年从新生中按照自愿、择优、考核的原则选拔学生入试点班.试点班的课程体系、进度安排总体上与现行体系并行、互通.对于试点班中不适应的学生,允许转出试点班,到现有的本专业继续学习,保留已取得的学分.根据冶金工程领域知识和能力的要求,结合冶金工程领域需要的工程素质和工程实践能力设计工程师必须具备的冶金工程领域卓越工程师的知识、能力、素养的教育阶段,完成对冶金工程卓越工程师的培养.

二、冶金工程专业卓越工程师培养计划实践类课程建设与改革

实践教学体系形式多样,总体分为实践教学和实践训练两部分,且占总学分的比例不少于25%.

（1）实践教学分为实验、课程设计、实习和毕业设计四大类.与理论课程相结合的实践教学有课程设计、专业基础、专业技术综合性和设计性实验环节与实习环节；独立的实践教学有开放性实验、认识实习、生产实习、毕业设计等.在校内进行的实验,充分利用校内基础实验室和专业实验室完成；企业实践要达到35周.

（2）实践训练包括书面写作训练、科研训练、大学生创新性计划项目、学科竞赛、网络模拟炼钢竞赛、社会实践等.

实践类课程训练加强了学生了解工程实际、综合运用多学科知识、各种技术和现代工具及仪器装备,通过实验、分析研究、计算等手段解决实际工程问题的能力.

实践体系的结构组成如表1所示.

三、开放性实验的定位及规划

冶金工程专业卓越工程师培养计划开放性实验项目的建设,是冶金工程专业卓越工程师培养计划实践教学的重要组成部分,使参与的学生具有冶金实验以及数据分析的能力,可运用实验方法和数据处理的理论方法,独立且优化完成实验设计、操作、结果分析等环节,为产品开发和质量提升提供合理的数据支持.

实验教学以培养学生能力为目标,教学内容分基础部分和综合提高部分,并突出在生产实践中的应用.这部分实验的考核成绩是根据学生实验操作情况和报告撰写情况综合给出.部分实验课题的内容结合科技工程发展,具有较强的创新意识、创造性思维能力,并在编制冶金生产工艺、制定冶金企业标准、调查分析冶金企业实际生产、优化实际生产过程、控制生产过程、实验以及数据分析、应用计算机及信息技术解决冶金工程实际问题的过程中得以体现.

冶金工程专业开放性实验要求学生重点掌握冶金实验室和生产实践环节常用检测仪器与设备的名称型号、结构、工作原理、使用方法、注意事项、维护等,以及掌握在冶金实验研究和生产工艺过程中常用的分析研究方法的原理与操作等.教学中教师应注重实验技术的讲解和归纳,实验课题除安排基本部分外,还应有不同深度的选做内容,以启发学生的思维和创新意识.所有实验均要求学生独立操作,选做内容和带有设计性、综合性的实验课题由学生自己设计实验步骤进行探索式实验.要求学生掌握实验目的、实验原理、实验数据处理和分析方法,掌握利用所学的实验技术和研究方法在生产实践中的运用,能够按要求完成实验报告.在实验前,要求学生认真学习实验指导书,了解实验原理和方法,掌握实验设备和仪器的使用方法.1.开放性实验教学内容与要求

在冶金工程专业卓越工程师培养方案中为提高本科生的工程实践能力,在已经开设的“冶金专业实验”（12个综合性、设计性专业基础、专业技术实验,共计48学时）实践课程的基础上,开发了8个全新的综合性开放专业实验（32学时）,实验学时增加到80学时.

冶金工程专业开放性实验教学利用基础理论讲授、实践操作和实验数据的分析与应用,加强和巩固了参与卓越工程师培养计划的学生的实验基础与操作技能,培养了学生综合运用实验技能去解决实际问题的能力、增强了工程实践能力；利用开放性实验培养了学生的创造性思维和科学创新的精神.开发的综合性开放专业实验项目有：

（1）铁矿粉造球与球团矿抗压实验.球团矿是除烧结矿外另一种为高炉提供“精料”的造块方法.球团法是将细磨精矿制成能满足冶炼要求的块状物料的一个加工过程.通过实验掌握铁矿粉造球的原理,研究影响造球过程的诸因素,确定最适宜的因素；成球机理与固结机理的研究；掌握球团矿抗压强度机理.

（2）精密火花直读光谱仪的应用与实践.通过实验了解和掌握METAL-LAB75/80J型精密火花直读光谱仪的基本结构、工作原理、基本操作方法、试样的制备、维护保养知识等.

（3）红外测温仪和红外热像仪的应用与实践.通过实验了解和掌握3i-2MSC型红外测温仪与VST-H型便携式工业红外热像仪的基本结构、工作原理和基本操作方法等.

（4）煤粉爆炸性测定实验.通过实验了解和掌握高炉喷吹煤粉长管式煤粉爆炸性测定仪测定机理.

（5）煤的着火温度测定.通过实验了解和掌握高炉用喷吹煤粉的着火温度测定机理及试样制备等.

（6）氧氮氢分析仪的应用与实践.通过实验了解和掌握G8GALILEO氧氮氢分析仪的基本结构、工作原理、基本操作方法、试样的制备等知识.

（7）同步热分析仪的应用与实践.通过实验了解和掌握STA449F3综合热分析仪热重/差热同步分析仪基本结构、工作原理、基本操作方法、试样的制备等知识.

（8）岩相显微镜观察与耐火材料荷重软熔点测定实验.通过实验了解和掌握岩相显微镜的矿物观察方法,以及耐火材料荷重软熔点测定设备的基本结构和工作原理.

本课程为实践性环节,通过本环节的学习使学生在完成“冶金传输原理”、“钢铁冶金原理”、“钢铁冶金学”、“冶金原料处理与工艺”、“冶金实验技术”等课程后,巩固了所学的冶金理论知识和冶金工艺流程等知识,掌握了冶金工程技术的基本实验研究技能,培养了动手能力、科学思维、工程意识,以及综合应用知识解决冶金工程实际问题的能力.综合应用知识解决冶金工程实际问题的能力包括制定冶金生产工艺、制定冶金工程相关标准、调查分析冶金企业实际生产、优化实际生产过程、控制生产过程、实验以及数据分析、应用计算机信息技术及软件解决冶金工程实际问题等的能力.例如铁矿粉造球与球团矿抗压实验教学环节从实验原理、实验设备到实验操作过程都是生产工艺的模拟,可以使完成实验的学生掌握铁矿粉造球的原理,针对物料特性研究制取生球团的方法和工艺,确定最佳工艺参数；研究影响造球过程的诸因素,确定最适宜的因素；成球机理与固结机理的研究；掌握球团矿抗压强度机理等.以提高学生生产实践和科学研究的综合素质为根本目的.

2.实验教学方式

本课程的教学过程包括理论知识讲授、实践操作、研讨与分析和实验分析报告四部分,是一门理论与实践结合较强的课程,学时分配见表2.要求学生重点掌握冶金实验室常用仪器、设备的名称、型号、结构、工作原理、操作方法、维护保养等,掌握在冶金实验研究与生产工艺过程中的实验研究技术.

实验前由指导教师讲解实验的目的、原理、任务、要求、实验守则及实验室安全制度等.学生根据各个实验的任务,10人一个实验小组,在规定时间内依据课前预习相关实验指导书的情况独立完成实验测定、数据处理与分析,并撰写实验报告.实验前,学生必须认真阅读实验指导书,理解实验的目的和原理,明确本次实验中的各参数、实验方法、仪器操作规程、条件控制以及安全问题等.这些检查合格后,方可进行实验.实验过程中,要求学生勤于动手、细心操作、敏锐观察、全面的思考分析钻研问题,准确记录原始数据.教师要对出现的异常实验现象向学生提问,引导学生深入思考并提出合理化的解决方案,提高综合考虑问题的能力,使学生学会分析和研究问题的方法.

开放性实验教学是与理论课程、生产实践相结合的实践教学环节,突出了实践操作能力和创新精神的培养.在校内进行的实验要充分利用校内专业实验室完成,这样既可以提高实验仪器设备的利用率,又可以节约大量的实践教学经费,同时还可以面向本专业和相近专业其他年级的学生开展开放性实验教学,充分发挥多元化开放实验室的作用.完善实验教学质量评估体系,不断提高实验教学质量,使实验课的内容以紧跟时代、紧跟现代化的生产实践为目标,更多地开发出现代实验、设计性、开发性实验和综合性研究实验.

四、结束语

冶金生产工艺的发展是一个持续的过程,冶金工程专业开放性实验是把参与卓越工程师培养计划的本科生在实践教学上提升到一个新的平台.“卓越工程师”开放性实验项目的实施还可吸收部分其他年级和专业的学生参与,给学生一个开展科学探索、增强创新意识的实验空间,为学生实践操作能力和创新精神的培养提供有力的保证,同时充分利用实验室新引进的各种大型精密仪器设备还可以提高设备使用率、为学校节约大量资金、降低本科生实验教学的成本.冶金工程专业“卓越工程师”开放性实验教学注重专业基础实验和专业技术实验并重的举措,增加了学生接触生产实践检测仪器设备的机会,加强了应用实践的操作能力,创造有利条件积极增加了学生的实验兴趣,进一步拓宽了学生的知识面.冶金工程专业卓越工程师培养计划开放性实验的开设在校内实践环节的培养模式上实现了突破,也必将为促进学生实践能力的提高做出贡献.