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冶金工程教学改革论文

摘要:通过项目化模块式教学、对分课堂、小组讨论式学习,案例式教学,采用多种方式提问,双师型教师授课等手段改进课堂教学气氛,变学生被动学习为主动学习,改善了冶金工程设计课程教学效果,为培训具有创新性、集成性、综合性冶金工程设计复合人才做出了贡献。

关键词:冶金;工程设计;课程教学;对分课堂;教学改革

冶金工程设计是培养学生冶金工程设计能力的重要课程,在教学中培养学生综合、实践、工程、创新能力与思维方式,培养学生工程设计能力,并不断掌握新技术、新方法、新工艺是值得不断探索的课题。基于以上的认识,对冶金工程设计课程教学进行了改革,目的在于发掘、培养和提高冶金专业毕业生的工程设计创新精神和实践能力。

一、教学改革思路和目标

工程设计是在现实约束条件下为具体问题提供切实可行、可操作的解决方案,是工程师重要职业技能之一,也是现代工程教育的基本内容之一[2]。麻省理工学院(MIT)对工程活动提出了“构思、设计、实现、运行”四阶段模型[2-3]。设计不仅是工程活动初始阶段的一个环节,而且贯穿整个过程。美、英、德等国研究发现,投资回报率取决于产品质量和市场占有率;在产品整个生命周期中,设计非常关键,决定了成本、投入市场的速度和最终质量[2-3]。由于认识到工程设计对于提高工业竞争力及综合国力的重要性,工程设计能力培养日益得到重视。美国工程与技术认证委员会对21世纪新的工程人才提出11条评估标准中包括多项与工程设计能力直接相关的要求[2]。中国冶金设计的现状是许多大型工程装备由外国公司进行主体设计,国内只进行相应配套辅助设计,工程设计弱势凸显,工程设计能力的提高已经迫在眉睫。设计的工艺水平、雅致外观、象征意义和人性化内涵等“软”质量,可以使工程项目得到更大增值。工程设计能力是创新型工程技术人员应该具备的能力,拥有高水平的设计和开发人员,特别是培训和重用创新性设计人员,是产业与工程创新取得成功的根本[4]。本课程的目的使学生理解冶金设计过程、要求,需要完成的工作和具体的设计计算方法,掌握必须提交的各项工程文件,以达到综合运用、巩固、充实相关知识解决实际工程问题的目的。

二、教学改革实践

(一)教学内容。冶金工程设计作为工程设计类课程涉及多学科、多领域、多方面知识内容,在实际应用中要考虑工艺、设备、生产操作、检修维护、技术经济、设计规范、安全环保卫生消防等,不仅要讲授冶金设计基本理论,也要介绍冶金设计规范及标准,并将技术经济、安全环保意识贯穿始终。建立基于项目化的冶金设计教学模式,以一套完整的冶金产品生产车间(或厂)设计为主线,涉及各个工序处理及物流运输、传递过程和设备设计,在教学中将整个工艺过程分为几个模块进行。将全部内容分为7个模块进行模块化讲授。第1模块为基础通用知识模块,包括绪论、工艺流程的选择与设计、厂址选择和总平面布置、车间配置和管道设计,也就是各种冶金工程设计都必须涉及的基础与公共部分的知识。其余6个模块为各种具体的冶金工程设计模块。各模块包含各自工艺所特殊要求的独特知识内容与要求,具体有炼铁厂工艺设计模块、电炉炼钢工艺设计模块、转炉炼钢工艺设计模块、铝电解车间工艺设计模块、铜电极精炼车间工艺设计模块、锌精矿沸腾焙烧工艺设计模块。各工艺设计模块均包括各自独特的工艺概述、技术条件及技术经济指标的选择、冶金计算、主体设备设计、辅助设备选择、车间配置等内容。学生既学习了传统的工程设计通用知识,又学习了钢铁冶金、有色冶金设计相关知识;既学了火法冶金设计,又学习了湿法冶金设计、电冶金设计的内容,保证了厚基础、宽口径、充分了解前沿发展动态的教学要求。教学内容针对应用性强,提高了学生学习兴趣,提高了教学效果。工程设计师资质量是保证工程设计教学质量的关键。为强化学生工程意识与教师的工程背景,从工厂、设计院一线选用具有较深工程设计、施工、管理背景的拥有高职称的双师型教师承担本课程的授课,要求尽可能采用案例式教学方法,以提高学生学习兴趣。(二)优选教材。原来使用的教材《冶金工程设计》和《有色冶金工厂设计基础》,分别在2003年与1991年出版,出版时间相对较早,不能很好反映本领域的技术更新发展情况。为此,选用了2013年出版的《冶金工厂设计基础》作为教材,涵盖了钢铁冶金、有色冶金内容,包括各自特色领域的前沿部分。(三)考核方式。以往本课程的考核有两种方式。一种是期末开卷考试,只能考核单一的知识点,不能考核学生综合设计水平的高低。另一种方式是学生期末提交一遍关于冶金工厂建设或改、扩建的可行性研究报告,虽然能反映学生工程综合设计能力水平高低,但无法检测出其基础知识掌握程度。为了提高学生冶金工程综合设计能力与提高授课效果,综合发挥考试与撰写可行性研究报告的好处,改进了课程考核方式,确定课程综合成绩为期末考试与撰写可行性研究报告各占50%。(四)授课方式。一是采用小组讨论方式授课。将全班分成若干小组,在小组内每人轮流担任组长。在上课前2天布置任务,要求学生预习准备相关资料。上课时各小组自由讨论,由组长进行总结,得出结论。教师只针对小组长总结中存在的不足与错误进行纠正、引升、提炼、扩展。规定不进行认真准备的视为旷课,如在讲解转炉车间竖向布置时,就布置了“哪些设备需布置在吊车下方”,“哪些设备不必布置在吊车下方”,“吊车吊钩高度的确定要考虑哪些因素”。由于学生都主动参与讨论,学习效率大大提高。二是教师举例为工程实践例子。学生对生产、设计、施工过程中出现的实际例子很感兴趣。教师大量举生产中的实例,调动学生学习热情。课堂教学中大量使用设问式、自问自答等方式提问,调动学生主动探究答案的积极性。三是部分采用对分课堂教学。部分章节采用对分课堂模式教学[5],强化学生的参与程度,提高学生的自主学习能力,从而提高学习效果,增强学生的工程化能力。

参考文献:

[1]李湘健,乔旭.加强工科高校工程设计能力培养的实践与探索[J].苏教育学院学报:自然科学版,2009,26(1):1-3.

[2]雷庆,王敏.从课程视角看工程设计能力培养[J]等工程教育研究,2011(5):152-156.

[3]EDWARDSFC.重新认识工程教育-国际CDIO培养模式与方法[M].北京:高等教育出版社.2009:2-10.

[4]中国工程院“创新人才”项目组.走向创新—创新型工程科技人才培养研究[J]等工程教育研究,2010(1):1-19.

[5]张学新.对分课堂:大学课堂教学改革的新探索[J]旦教育论坛,2014(5):5-10.

作者:丁满堂 单位:攀枝花学院

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