冶金工程專業(yè)綜合實驗教學改革探討

張 翔，馬國軍，余 岳，王 煒，朱航宇

(武漢科技大學 材料與冶金學院，湖北 武漢 430081)

21世紀以來，隨著教育理念的不斷發(fā)展，高等教育由傳統(tǒng)的專業(yè)型人才培養(yǎng)逐步演變?yōu)榫C合型人才培養(yǎng)模式，學生的自我發(fā)展逐漸成為如今高等教育的核心。2016年6月，我國成為國際本科工程學位互認協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會員，若本科院校專業(yè)通過工程認證，就擁有了國際工程教育“質(zhì)量保證書”[1]。基于此背景，傳統(tǒng)教學理念受到極大影響，培養(yǎng)學生綜合能力成為首要目標。

實驗教學作為高校本科教學體系的重要組成部分，是培養(yǎng)學生實踐與創(chuàng)新能力、自主獲得知識能力、獨立工程能力等綜合素質(zhì)的重要途徑。綜合試驗是實驗教學過程中培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)的主要手段，也是應用型大學工程類專業(yè)培養(yǎng)工程型人才的主要環(huán)節(jié)[2-3]。本文依托武漢科技大學冶金工程專業(yè)本科教育實驗課程體系，就冶金工程專業(yè)傳統(tǒng)實驗教學過程中存在的問題，提出開設冶金綜合實驗的基本思路，探討綜合實驗教學改革的具體途徑。

1 冶金專業(yè)傳統(tǒng)實驗教學中存在的問題

1.1 傳統(tǒng)教學理念下理論教學與實驗教學之間聯(lián)系不緊密

理論教學和實踐教學作為本科教學的兩大體系，是培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)相輔相承的重要環(huán)節(jié)。而實驗教學又是實踐教學的重要組成部分，是培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新能力、知識獲取和接受能力等的重要教學活動。然而在傳統(tǒng)的教學理念中，認為高等教育教學應以理論教學為主，實驗教學只是作為理論教學的輔助部分，從屬于理論教學，并過分強調(diào)理論對實驗的指導作用[4]。

在此種教育觀念的影響下，導致實驗教學在教學大綱制定、教學計劃安排、課程設置上都受到一定局限，存在實驗教學任務重而課時少、實驗教學時間需讓步理論教學、實驗教學周期過長、實驗課程安排分散與理論課不同步等問題。同時，受此種觀念影響，學生也普遍認為理論重于實踐，甚至認為實驗課可有可無，花在實驗課方面的時間極其不足，課前不預習、課后不復習，上實驗課時敷衍了事，對提高工程能力和創(chuàng)新能力沒有發(fā)揮應有的作用[5]。

1.2 實驗教學內(nèi)容和手段不夠豐富

在實驗教學內(nèi)容上，多為基礎性驗證實驗和部分演示實驗，缺少設計性綜合實驗和研究型創(chuàng)新實驗，實驗之間缺乏內(nèi)在聯(lián)系，且教學內(nèi)容和教材較為成舊，未能跟上行業(yè)技術的發(fā)展。

在傳統(tǒng)冶金教學手段方面，主要為以老師為中心的“傳授式”實驗教學。教學過程中，老師準備好實驗原料和設備，講清實驗步驟和注意事項，學生只需按照實驗指導書上的實驗原理、操作步驟“依葫蘆畫瓢”做實驗，獲得預期的實驗結(jié)果，學生的動手能力、自學能力和創(chuàng)新能力得不到充分發(fā)揮，且學生完全處于被動接受狀態(tài)，積極性和主動性不高，同時缺乏實驗完成的成就感。長此以往，不利于學生綜合能力的提高。

1.3 實驗教學考核方式單一

由于冶金專業(yè)綜合實驗具有設備龐大、運行和維護費用較高的特點，實驗只能以小組為單位進行，實驗數(shù)據(jù)由多名學生共同測定，在實驗過程中有些不認真的學生“放棄”實驗結(jié)果的測定，實驗結(jié)果則主要由積極主動的學生進行整理，然后共享。然而，傳統(tǒng)的考核模式較為單一，主要是以實驗報告的評閱成績?yōu)橹鳎瑢嶒炚n上表現(xiàn)為輔，最終進行實驗成績的評定。實驗報告雷同的現(xiàn)象時有發(fā)生。

以上問題的存在，對專業(yè)綜合實驗教學質(zhì)量的提高造成了嚴重影響，致使實驗教學目的無法得到有效保證。

2 冶金綜合實驗改革措施

基于目前本校冶金工程專業(yè)綜合實驗教學的特點和現(xiàn)狀，對專業(yè)實驗的教學內(nèi)容和教學模式提出幾點改革措施，旨在促進學生對冶金實驗方法的掌握，同時提高學生采用合理實驗手段解決冶金工程領域復雜工程問題的能力。

2.1 教學理念需實現(xiàn)理論、實驗協(xié)同并舉

改變冶金工程實驗教學從屬于專業(yè)理論教學的傳統(tǒng)教育觀念，在教學計劃制定方面，注重理論教學與實驗教學之間在所學知識點和課程時間安排上的銜接，改變原有實驗教學需安排在理論教學空余時間的現(xiàn)狀，同時增加實驗教學學時，確保實驗教學效果，達到理論知識與實踐技能相互滲透的目的，使學生能夠在“做中學”、“學中做”，實現(xiàn)“理論-實踐-理論”循環(huán)論證過程[6-7]。在理論與實踐“雙管齊下”的模式下，學生具有較好的解決實際問題的能力和信心，成為符合時代發(fā)展需求的高素質(zhì)應用型人才。

同時，增強理論教師與實驗教師之間的互動交流，讓理論知識豐富的教師充實到實驗教學過程中，實驗教師也參與理論教學，這樣有利于理論教學與實驗教學之間的緊密結(jié)合。此外，學校還應加大對本科教學實驗室建設的經(jīng)費投入，改善實驗教學環(huán)境，增加實驗設備的臺套數(shù)，確保實驗教學效果和目的的達成。

2.2 教學內(nèi)容和手段逐步實現(xiàn)“模塊化”、“流程化”和“多樣化”

現(xiàn)有冶金綜合實驗數(shù)量較少、內(nèi)容成舊且較為分散，應基于現(xiàn)有實驗條件，對實驗大綱和實驗指導書進行修訂，凝煉具有代表性、設計性于一體的實驗，實現(xiàn)“模塊化”，包括“冶金原理綜合實驗”、“冶金原料及煉鐵綜合部分”和“煉鋼及鋼品質(zhì)檢測綜合實驗”三大部分。

由于鋼鐵生產(chǎn)包含多個工藝流程，因此冶金工程綜合實驗內(nèi)容要相應實現(xiàn)“流程化”，從而促進學生理解并掌握各工藝流程所涉及的理論知識及其之間的關系。以“煉鐵原料制備綜合實驗”為例，可設制為“鐵精礦粉物化性質(zhì)測定→鐵礦石燒結(jié)及球團→燒結(jié)礦和球團礦礦相分析→鐵礦石性能測定”。

傳統(tǒng)的驗證性實驗教學雖有利于發(fā)揮教師的主導作用，但不利于學生自主學習能力的培養(yǎng)。設計性實驗教學是以學生為主體進行實驗方案的設計和操作的一種教學模式，能夠激發(fā)學生的主動性，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力和自主汲取知識的能力[8]。將這兩種教學方式相結(jié)合，更有利于學生對專業(yè)知識的理解和吸收。例如在“煉鐵原料制備綜合實驗”中，要求學生根據(jù)所學查閱相關資料，擬定實驗計劃及方案，并與教師進行探討修訂，然后在教師指導下完成實驗過程，獲得實驗結(jié)果并整理實驗報告。通過該實驗，可促使學生對鐵礦石制備過程有一定程度的感性認識，并掌握冶金研究過程中相關實驗的原理和檢測設備的操作規(guī)程。此外，還可以依托教師的科研項目，開展研究性實驗教學，實現(xiàn)教學手段的“多樣化”。通過讓學生參與教師的科研項目，自主深入學習相關理論知識，對實驗過程進行思考、改進、創(chuàng)新，活躍思維、擴大視野，增強學生對冶金前沿技術動態(tài)的了解，提升學生的職業(yè)競爭力。

2.3 建立健全實驗教學考核體系

為全面反映學生的學習能力和實驗技能，充分激發(fā)學生的對實驗課重視和實驗興趣，根據(jù)實際教學內(nèi)容并結(jié)合實驗教學的特點，可采取分項考核計分方式，包括實驗理論成績、實驗表現(xiàn)成績和實驗報告成績。其中實驗理論成績可通過實驗前的提問環(huán)節(jié)和實驗結(jié)束后的答辯環(huán)節(jié)評定。實驗表現(xiàn)成績則是由指導教師在實驗過程中，根據(jù)學生的表現(xiàn)給出，包括實驗方案設計、實驗具體操作細節(jié)、實驗過程中詢問的回答等。最終的實驗成績依據(jù)各部分成績的權(quán)重計算得到，從而能夠有效避免傳統(tǒng)實驗教學考核評價過程中的片面性和形式化的缺點。

另外，鼓勵學生以實驗報告為基礎進行科技論文的撰寫訓練并發(fā)表相關的學術論文，或者在班級內(nèi)舉辦學術交流活動，并將這些內(nèi)容納入考核標準中，以此激發(fā)學生的專業(yè)熱情和參與實驗的積極性，提升學生的團隊協(xié)作精神及科研素養(yǎng)。

3 結(jié)語

冶金綜合實驗教學的有效有序進行，在冶金工程專業(yè)本科教學體系中發(fā)揮著重要作用。通過改進教學理念、豐富實驗教學內(nèi)容和手段、建立健全實驗教學考核體系，對培養(yǎng)冶金工程專業(yè)學生成為具有創(chuàng)新能力、工程能力、自身社會競爭力的專業(yè)應用型人才具有積極推動作用。