李洪瑋+呂凡

摘 要 結(jié)合江蘇省冶金工程實踐教育中心建設(shè)，明確了冶金工程專業(yè)實驗教學改革的思路，確定了實驗教學改革的實施方案，構(gòu)建了“三層次、四結(jié)合、五模塊”的冶金工程專業(yè)實驗教學體系。加強了學生工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為實施冶金工程專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”提供了強有力的保障。

關(guān)鍵詞 冶金工程 實驗教學 改革與實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

0引言

隨著冶金行業(yè)的飛速發(fā)展和人們對環(huán)境、資源、能源問題的認識逐步深入，對冶金工程類人才的綜合素質(zhì)特別是工程實踐能力的要求越來越高。實驗教學是教學體系中的一個重要組成部分，是培養(yǎng)學生工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此如何培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)和科技創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為當今高等教育實踐教學改革的重大課題。蘇州大學沙鋼鋼鐵學院冶金工程實踐教育中心2015年被遴選為江蘇省實驗教學示范中心，通過不懈的努力，中心始終堅持資源共享、優(yōu)化配置、開放辦學，在完成實驗教學任務(wù)和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練等課外科技創(chuàng)新活動的基礎(chǔ)上，為冶金工程專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施，提升學生的創(chuàng)新精神和工程實踐能力，培養(yǎng)適應(yīng)冶金行業(yè)企業(yè)需求的高素質(zhì)創(chuàng)新人才提供了強有力的支持。

1實驗教學改革的理念

秉承“授人以魚不如授人以漁”的原則，教學過程中不僅要傳授知識和技能，而探索如何找到解決問題的方法，比單純的解決問題更重要，因此中心確立了“傳識授業(yè)、問題啟惑、尋道踐新、協(xié)導(dǎo)解惑”的教學理念。

為提升大學生的創(chuàng)新和實踐能力，培養(yǎng)適應(yīng)冶金企業(yè)需求的高素質(zhì)創(chuàng)新人才，以解決實際問題為立足點，以培養(yǎng)能力為核心，以培養(yǎng)實踐創(chuàng)新為最終目的，構(gòu)建“三層次、四結(jié)合、五模塊”的實驗教學體系，分層次、分階段、分類別設(shè)計實驗教學體系及其內(nèi)容，并將課堂教學與實驗教學、校內(nèi)實驗與校外實踐、虛擬仿真與現(xiàn)場實踐、學術(shù)實踐與科研創(chuàng)新對應(yīng)相結(jié)合起來，構(gòu)建（1）基礎(chǔ)實驗?zāi)K；（2）自主綜合試驗、認知實習和生產(chǎn)實習模塊；（3）虛擬實訓(xùn)和課程設(shè)計模塊；（4）自主創(chuàng)新實驗和本科科技創(chuàng)新模塊；（5）本科畢業(yè)論文模塊，以提高學生專業(yè)基礎(chǔ)技能與科技創(chuàng)新能力。

2實驗教學改革的方案

2.1將科研融入教學過程，科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容

冶金工程學科教師直接參與實驗教學環(huán)節(jié)，將先進理論、技術(shù)與科研方法融入實驗教學內(nèi)容，提升學生科學研究和科技創(chuàng)新的能力，充分體現(xiàn)了科研支持實驗教學、服務(wù)人才培養(yǎng)的作用；同時，使得實驗教學與創(chuàng)新教育結(jié)合，把實踐教學作為創(chuàng)新精神與能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，強化了研究性、探索性實踐教育，從而達到了培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的目的。

例如，依據(jù)國家科技進步二等獎“薄板坯連鑄連軋微合金化技術(shù)研究及低成本高性能微合金鋼的開發(fā)”的部分科研成果，開設(shè)了中間包水模擬實驗。實驗過程中，使學生明白中間包是煉鋼連鑄生產(chǎn)流程的中間環(huán)節(jié)，是連接鋼包和結(jié)晶器之間的過渡容器，是由間歇操作轉(zhuǎn)向連續(xù)操作的銜接點，隨著連鑄技術(shù)水平的不斷提高，中間包對于精煉和提高鑄坯質(zhì)量方面的作用越來越明顯，已經(jīng)由普通的過渡容器發(fā)展為多功能連鑄反應(yīng)器。

科研成果、科研思路、新型實驗裝備引入到實驗教學內(nèi)容中不僅僅使學生了解先進的科學技術(shù)和研究方法，同時掌握相關(guān)實驗設(shè)備的原理與操作，為今后在工作崗位開展實驗研究、推動企業(yè)科技進步，創(chuàng)造了良好的條件。

2.2開發(fā)高溫不可視冶煉過程的仿真實物模型和數(shù)學模型，豐富教學手段

針對鋼鐵冶煉過程高溫和密閉反應(yīng)器中諸多過程不可見，通過制作實物仿真模型，和建立綜合考慮溫度場、流場、應(yīng)力場及物理化學反應(yīng)的多相流仿真數(shù)學模型，構(gòu)建工藝過程動態(tài)仿真模型，將“黑箱”白化，并將可視化動態(tài)仿真結(jié)果用于形象化教學。

2.3 “虛實”交互式實踐教學，提升實踐教學效果

先開發(fā)應(yīng)用了鋼鐵冶金虛擬實踐訓(xùn)練平臺，該平臺訓(xùn)練與現(xiàn)場實習交互，有利于提升實踐教學效果：

（1）學生在學習“冶金工程概論”和“新生研討課”后，可在虛擬實踐訓(xùn)練平臺的三維虛擬場景中，瀏覽冶金企業(yè)，完成虛擬認識實習，并在校外現(xiàn)場認識實習完成后，可再次使用虛擬認識實習。這樣不僅有利于彌補認識實習時間短、學生多、難于深入觀察了解等問題，而且有利于改善單純虛擬實習，對冶金企業(yè)感官認識不深刻的問題。

（2）學生在學習“鋼鐵冶金學”的過程中，可運用虛擬實踐訓(xùn)練平臺，完成一些知識點的虛擬操作。學生可在操作后，帶著結(jié)果或問題，繼續(xù)課堂課程的學習。這樣形成了課堂教學與虛擬實踐的交互，有利于強化學生實踐，提升對知識點認識的深度。

（3）學生在進行校內(nèi)虛擬生產(chǎn)實習后，進入冶金企業(yè)現(xiàn)場進行生產(chǎn)實習，然后再回到學校進行虛擬生產(chǎn)實習，通過交互式的生產(chǎn)實習過程，能夠彌補冶金企業(yè)現(xiàn)場不允許操作的問題，有助于提升學生的生產(chǎn)實踐效果。

2.4協(xié)導(dǎo)“實踐型”本科生科技創(chuàng)新，加強創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

加強大學生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高科技創(chuàng)新意識是高等院校學生培養(yǎng)的主要內(nèi)容，冶金工程教師結(jié)合課堂理論教學及在研課題，提取生產(chǎn)、科技的熱點問題，與學生研討，所有項目據(jù)來自于實踐，組建科技創(chuàng)新團隊，申請各級本科生科技創(chuàng)新項目，并提供研究經(jīng)費支撐以及持續(xù)跟蹤指導(dǎo)。

實驗中心建立相應(yīng)的管理制度和資源共享機制，實驗室面向?qū)W生全天開放開展實驗教學、創(chuàng)新項目以及畢業(yè)論文課題研究，為學生進行科技創(chuàng)新活動提供了實驗研究平臺，從源頭上打破實驗教學與科研實驗室之間的壁壘。

（1）設(shè)置冶金工程本科實驗教學專用實驗室：為滿足學科發(fā)展和學生培養(yǎng)及科技創(chuàng)新活動的需要，設(shè)置了冶金工程本科實驗教學專用實驗室，并堅持學科專業(yè)特色。實驗裝備的改造、更新和配套，臺套數(shù)量增加，一方面滿足實驗學時增加、學生人數(shù)增加，分組增加，學生動手實驗增加的需要。另一方面作為本科生科技創(chuàng)新活動的實驗基地。本科實驗教學專用實驗室為冶金工程學科實驗教學和學生自主科研創(chuàng)新活動提供了有效保障。

（2）規(guī)范和完善開放性實驗管理：實驗室開放滿足了學生個性化教育要求，提高了實驗教學水平和設(shè)備的利用率。通過實驗室開放，激發(fā)和調(diào)動了學生參加實驗的積極性，提高了學生的實驗技能和實踐能力，改善了實驗教學效果。學生通過預(yù)約選擇進行教學實驗內(nèi)容和進行科技創(chuàng)新活動，一方面可完成教學計劃實驗，另一方面滿足學生開展自主科學研究的需要和本科結(jié)業(yè)課題實驗研究工作，使得教學和科技創(chuàng)新相結(jié)合，促進學生科學思想、創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)，達到全面提高實踐教學質(zhì)量和素質(zhì)教育效果目的。

3結(jié)語

實驗教學對實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，培養(yǎng)適應(yīng)冶金行業(yè)企業(yè)需求的高素質(zhì)創(chuàng)新人才起著重要作用。我校冶金工程實踐教育中心將通過對實驗教學的不斷探索，持續(xù)更新實驗內(nèi)容，豐富實驗教學手段，加強實驗平臺建設(shè)，為構(gòu)建理論與實踐相結(jié)合、應(yīng)用與創(chuàng)新相結(jié)合，多學科專業(yè)相互融合的培養(yǎng)新模式打下堅實的基礎(chǔ)。

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