冶金工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

張 翔，馬國軍，余 岳，王 煒，朱航宇

(武漢科技大學(xué) 材料與冶金學(xué)院，湖北 武漢 430081)

21世紀(jì)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(xué)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(xué)位互認(rèn)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(rèn)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(xué)理念受到極大影響，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力成為首要目標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校本科教學(xué)體系的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力、自主獲得知識能力、獨(dú)立工程能力等綜合素質(zhì)的重要途徑。綜合試驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的主要手段，也是應(yīng)用型大學(xué)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(xué)冶金工程專業(yè)本科教育實(shí)驗(yàn)課程體系，就冶金工程專業(yè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題，提出開設(shè)冶金綜合實(shí)驗(yàn)的基本思路，探討綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體途徑。

1 冶金專業(yè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)理念下理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間聯(lián)系不緊密

理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)作為本科教學(xué)的兩大體系，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)相輔相承的重要環(huán)節(jié)。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、知識獲取和接受能力等的重要教學(xué)活動。然而在傳統(tǒng)的教學(xué)理念中，認(rèn)為高等教育教學(xué)應(yīng)以理論教學(xué)為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是作為理論教學(xué)的輔助部分，從屬于理論教學(xué)，并過分強(qiáng)調(diào)理論對實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)作用[4]。

在此種教育觀念的影響下，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)大綱制定、教學(xué)計劃安排、課程設(shè)置上都受到一定局限，存在實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)重而課時少、實(shí)驗(yàn)教學(xué)時間需讓步理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)周期過長、實(shí)驗(yàn)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(xué)生也普遍認(rèn)為理論重于實(shí)踐，甚至認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課可有可無，花在實(shí)驗(yàn)課方面的時間極其不足，課前不預(yù)習(xí)、課后不復(fù)習(xí)，上實(shí)驗(yàn)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(yīng)有的作用[5]。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和手段不夠豐富

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上，多為基礎(chǔ)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和部分演示實(shí)驗(yàn)，缺少設(shè)計性綜合實(shí)驗(yàn)和研究型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)之間缺乏內(nèi)在聯(lián)系，且教學(xué)內(nèi)容和教材較為成舊，未能跟上行業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

在傳統(tǒng)冶金教學(xué)手段方面，主要為以老師為中心的“傳授式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)過程中，老師準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)原料和設(shè)備，講清實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項，學(xué)生只需按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟“依葫蘆畫瓢”做實(shí)驗(yàn)，獲得預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生的動手能力、自學(xué)能力和創(chuàng)新能力得不到充分發(fā)揮，且學(xué)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(shí)驗(yàn)完成的成就感。長此以往，不利于學(xué)生綜合能力的提高。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式單一

由于冶金專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)具有設(shè)備龐大、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較高的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)只能以小組為單位進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由多名學(xué)生共同測定，在實(shí)驗(yàn)過程中有些不認(rèn)真的學(xué)生“放棄”實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果則主要由積極主動的學(xué)生進(jìn)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(shí)驗(yàn)報告的評閱成績?yōu)橹鳎瑢?shí)驗(yàn)課上表現(xiàn)為輔，最終進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成績的評定。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高造成了嚴(yán)重影響，致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的無法得到有效保證。

2 冶金綜合實(shí)驗(yàn)改革措施

基于目前本校冶金工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和現(xiàn)狀，對專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式提出幾點(diǎn)改革措施，旨在促進(jìn)學(xué)生對冶金實(shí)驗(yàn)方法的掌握，同時提高學(xué)生采用合理實(shí)驗(yàn)手段解決冶金工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。

2.1 教學(xué)理念需實(shí)現(xiàn)理論、實(shí)驗(yàn)協(xié)同并舉

改變冶金工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于專業(yè)理論教學(xué)的傳統(tǒng)教育觀念，在教學(xué)計劃制定方面，注重理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間在所學(xué)知識點(diǎn)和課程時間安排上的銜接，改變原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)需安排在理論教學(xué)空余時間的現(xiàn)狀，同時增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，達(dá)到理論知識與實(shí)踐技能相互滲透的目的，使學(xué)生能夠在“做中學(xué)”、“學(xué)中做”，實(shí)現(xiàn)“理論-實(shí)踐-理論”循環(huán)論證過程[6-7]。在理論與實(shí)踐“雙管齊下”的模式下，學(xué)生具有較好的解決實(shí)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(yīng)用型人才。

同時，增強(qiáng)理論教師與實(shí)驗(yàn)教師之間的互動交流，讓理論知識豐富的教師充實(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)教師也參與理論教學(xué)，這樣有利于理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間的緊密結(jié)合。此外，學(xué)校還應(yīng)加大對本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臺套數(shù)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和目的的達(dá)成。

2.2 教學(xué)內(nèi)容和手段逐步實(shí)現(xiàn)“模塊化”、“流程化”和“多樣化”

現(xiàn)有冶金綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)量較少、內(nèi)容成舊且較為分散，應(yīng)基于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，對實(shí)驗(yàn)大綱和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行修訂，凝煉具有代表性、設(shè)計性于一體的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)“模塊化”，包括“冶金原理綜合實(shí)驗(yàn)”、“冶金原料及煉鐵綜合部分”和“煉鋼及鋼品質(zhì)檢測綜合實(shí)驗(yàn)”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(shí)驗(yàn)內(nèi)容要相應(yīng)實(shí)現(xiàn)“流程化”，從而促進(jìn)學(xué)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(guān)系。以“煉鐵原料制備綜合實(shí)驗(yàn)”為例，可設(shè)制為“鐵精礦粉物化性質(zhì)測定→鐵礦石燒結(jié)及球團(tuán)→燒結(jié)礦和球團(tuán)礦礦相分析→鐵礦石性能測定”。

傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖有利于發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，但不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。設(shè)計性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以學(xué)生為主體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計和操作的一種教學(xué)模式，能夠激發(fā)學(xué)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(xué)方式相結(jié)合，更有利于學(xué)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(shí)驗(yàn)”中，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)查閱相關(guān)資料，擬定實(shí)驗(yàn)計劃及方案，并與教師進(jìn)行探討修訂，然后在教師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)過程，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果并整理實(shí)驗(yàn)報告。通過該實(shí)驗(yàn)，可促使學(xué)生對鐵礦石制備過程有一定程度的感性認(rèn)識，并掌握冶金研究過程中相關(guān)實(shí)驗(yàn)的原理和檢測設(shè)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(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段的“多樣化”。通過讓學(xué)生參與教師的科研項目，自主深入學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行思考、改進(jìn)、創(chuàng)新，活躍思維、擴(kuò)大視野，增強(qiáng)學(xué)生對冶金前沿技術(shù)動態(tài)的了解，提升學(xué)生的職業(yè)競爭力。

2.3 建立健全實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系

為全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實(shí)驗(yàn)技能，充分激發(fā)學(xué)生的對實(shí)驗(yàn)課重視和實(shí)驗(yàn)興趣，根據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容并結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，可采取分項考核計分方式，包括實(shí)驗(yàn)理論成績、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)成績和實(shí)驗(yàn)報告成績。其中實(shí)驗(yàn)理論成績可通過實(shí)驗(yàn)前的提問環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的答辯環(huán)節(jié)評定。實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)成績則是由指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)給出，包括實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計、實(shí)驗(yàn)具體操作細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)過程中詢問的回答等。最終的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評價過程中的片面性和形式化的缺點(diǎn)。

另外，鼓勵學(xué)生以實(shí)驗(yàn)報告為基礎(chǔ)進(jìn)行科技論文的撰寫訓(xùn)練并發(fā)表相關(guān)的學(xué)術(shù)論文，或者在班級內(nèi)舉辦學(xué)術(shù)交流活動，并將這些內(nèi)容納入考核標(biāo)準(zhǔn)中，以此激發(fā)學(xué)生的專業(yè)熱情和參與實(shí)驗(yàn)的積極性，提升學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神及科研素養(yǎng)。

3 結(jié)語

冶金綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效有序進(jìn)行，在冶金工程專業(yè)本科教學(xué)體系中發(fā)揮著重要作用。通過改進(jìn)教學(xué)理念、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和手段、建立健全實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系，對培養(yǎng)冶金工程專業(yè)學(xué)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(yīng)用型人才具有積極推動作用。