煉鐵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

李曉曉

摘 要：在世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展中，我國(guó)因?yàn)榉鶈T遼闊，資源豐富，人口密集，是當(dāng)之無(wú)愧的鋼鐵大國(guó)，在我國(guó)的鋼鐵事業(yè)發(fā)展中，對(duì)于煉鐵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課教學(xué)改革可以從發(fā)源頭上改良煉鐵發(fā)展工藝，為煉鐵行業(yè)輸送大批專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：煉鐵技術(shù);教學(xué)改革;工業(yè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.202

工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，主導(dǎo)著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，近年來(lái)工業(yè)發(fā)展的顯著特征是建筑鋼材產(chǎn)能增長(zhǎng)的現(xiàn)象，尤其隨著新高爐的投產(chǎn)使用，鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩局面越來(lái)越嚴(yán)重，鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力業(yè)越來(lái)越大，如何在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的冶煉市場(chǎng)中脫穎而出，成為鋼鐵企業(yè)噬需解決的問(wèn)題，也成為高職院校煉鐵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程必須思考改進(jìn)的問(wèn)題。

1 我國(guó)鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀

在工業(yè)發(fā)展中，鋼鐵被視為其賴以生存發(fā)展的糧食，鋼鐵產(chǎn)品被應(yīng)用于社會(huì)生活的個(gè)官方面，是人類使用最多的金屬材料，更是國(guó)家工業(yè)發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ)性原料。我國(guó)鋼鐵工業(yè)的主要產(chǎn)品有鐵、鋼、鐵合金等。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的鋼鐵工業(yè)發(fā)展勢(shì)頭更加迅猛，鋼鐵產(chǎn)量增速加快，甚至在2017年時(shí)候位居世界第一。筆者查閱數(shù)據(jù)資料，2014年我國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)8.23億噸，約占世界粗鋼產(chǎn)量的49.5%，2016年我國(guó)累計(jì)出口鋼材1.08億噸，連續(xù)兩年突破一億噸，出口地區(qū)遍布東盟、中東、韓國(guó)、美國(guó)等地區(qū)與國(guó)家。

下圖為2009-2015年全球粗鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)：

我國(guó)鋼鐵業(yè)在目前的發(fā)展概況中，不僅產(chǎn)量大，出口廣，在工業(yè)體系上也逐步完善，形成了燒結(jié)和球團(tuán)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等為一體的流程化作業(yè)鏈，據(jù)資料顯示目前全國(guó)共有鋼鐵企業(yè)1400余家，包括鋼鐵聯(lián)合企業(yè)約650家，獨(dú)立球團(tuán)廠約53家，獨(dú)立軋鋼廠約700家。已經(jīng)成為全球鋼鐵工業(yè)體系中產(chǎn)業(yè)鏈最完整的。

下圖為鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程圖：

然而我國(guó)鋼鐵工業(yè)在發(fā)展中也面臨著排放污染物大的缺點(diǎn)，據(jù)資料顯示，2015年一年，我國(guó)鋼鐵工業(yè)在發(fā)展中的氮氧化物排放足有104.3萬(wàn)噸，占重點(diǎn)調(diào)查工業(yè)切的排放量比重為9.6%，二氧化硫的排放量高達(dá)173.5萬(wàn)噸占重點(diǎn)調(diào)查工業(yè)企業(yè)的比重為12.4%，煙粉塵排放量達(dá)357.2萬(wàn)噸，占重點(diǎn)調(diào)查工業(yè)企業(yè)的比重為32.2%。

下圖為鋼鐵工業(yè)大氣污染物種類與主要來(lái)源：

2 煉鐵設(shè)計(jì)課程內(nèi)容

2.1 煉鐵設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容

煉鐵設(shè)計(jì)的一般工藝就是一個(gè)鐵的化學(xué)還原反應(yīng)，是將鐵從鐵礦石等含鐵化合物中還原的過(guò)程。現(xiàn)在流行的煉鐵方法主要原理是利用CO、H2、C等還原物，在高溫高壓下將礦石中的生鐵還原出來(lái)，生鐵一部分用來(lái)制造，另一部分再經(jīng)過(guò)化學(xué)法應(yīng)用來(lái)煉鋼。在現(xiàn)煉鐵設(shè)計(jì)中利用的方法主要有熔融還原法，直接還原法，高爐煉鐵法，其中最主要的就是高爐煉鐵法。筆者以高爐煉鐵為例，介紹煉鐵設(shè)計(jì)課程的一般內(nèi)容：

在高爐煉鐵設(shè)計(jì)課上，主要以鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰石）三部分為原料展開(kāi)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)。導(dǎo)師同步給出一個(gè)設(shè)計(jì)課題，例如設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)xx的鋼鐵高爐等;接著導(dǎo)師會(huì)安排設(shè)計(jì)內(nèi)容，主要包括一是工藝計(jì)算，包括配料計(jì)算、物料平衡計(jì)算和熱平衡計(jì)算等;二是爐體設(shè)計(jì)，包括爐型設(shè)計(jì)、爐襯設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，三是CAD繪制高爐整體圖一份，四是編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明一份等等。最后導(dǎo)師安排設(shè)計(jì)時(shí)間，通常是一個(gè)月左右。

2.2 煉鐵設(shè)計(jì)課程的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前高職院校煉鐵設(shè)計(jì)課程，在傳統(tǒng)教學(xué)中安排學(xué)生實(shí)踐，通過(guò)實(shí)訓(xùn)實(shí)踐的方式，是對(duì)“百聞不如一見(jiàn)，百見(jiàn)不如一試”的教學(xué)改革的實(shí)踐，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生首先在煉鐵設(shè)計(jì)課程開(kāi)始之前要預(yù)習(xí)，明確煉鐵設(shè)計(jì)課程的目的、原理、步驟，做到胸有全局。這種胸有全局在學(xué)習(xí)的鏈條中非常重要，一旦做不到，很容易造成課上聽(tīng)不懂，知識(shí)混沌不扎實(shí)，實(shí)踐工作中不能熟練應(yīng)用。其次要深入理解各種煉鐵儀器性能及使用注意事項(xiàng)，養(yǎng)成愛(ài)護(hù)儀器，不隨意玩弄，任意亂用的好習(xí)慣;再次是讓學(xué)生通過(guò)反復(fù)的觀察實(shí)踐，明白煉鐵過(guò)程的原理，熟練掌握煉鐵技巧;接著是養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度，這是指導(dǎo)一生工作生涯的寶貴品質(zhì)，在煉鐵設(shè)計(jì)課堂上實(shí)現(xiàn)這一品質(zhì)的培養(yǎng)至關(guān)重要，有助于學(xué)生在日后的鋼鐵職業(yè)生涯里追求工匠精神，精益求精，創(chuàng)造出一凡偉業(yè)。

2.3 煉鐵設(shè)計(jì)課程的不足

就目前的煉鐵設(shè)計(jì)課程在實(shí)踐中的發(fā)展來(lái)看，雖然采用了創(chuàng)新的形勢(shì)，但本質(zhì)上還是一種傳統(tǒng)的課堂形勢(shì)，以老師講解和演示為主，學(xué)生的練習(xí)多是老師推一步他動(dòng)一步的情形。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程，即使學(xué)生通過(guò)了反復(fù)的練習(xí)實(shí)踐，事實(shí)上也是在浪費(fèi)時(shí)間，反而有可能會(huì)使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生厭煩情緒，玩手機(jī)、睡覺(jué)等，而且這樣的團(tuán)隊(duì)式學(xué)習(xí)為學(xué)生提供了更便捷的聊天機(jī)會(huì)。筆者暗訪了幾個(gè)煉鐵設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課的班級(jí)，課堂氣氛確實(shí)活躍，學(xué)生熱情確實(shí)高漲，但并不是因?yàn)檎n程內(nèi)容而活躍，而是因?yàn)榱奶旎馃幔e聊火熱，這實(shí)質(zhì)上是另一種形式的課堂資源浪費(fèi)。

3 煉鐵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革

結(jié)合煉鐵設(shè)計(jì)課程當(dāng)前存在的優(yōu)勢(shì)及弊端，在煉鐵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革中，筆者認(rèn)為應(yīng)該保留其優(yōu)勢(shì)，改良其不足，揚(yáng)長(zhǎng)避短，批判性地進(jìn)行，主要是把握以下兩方面的內(nèi)容：一是保留其實(shí)訓(xùn)課堂的模式，這是適應(yīng)當(dāng)前教育改革的大趨勢(shì)，也是高校課程創(chuàng)新發(fā)展的必然要求，二是在課程形式改良的基礎(chǔ)上增加內(nèi)涵，這也是煉鐵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課上最需要改良的一方面，也是筆者重點(diǎn)論述的一方面。

在當(dāng)前煉鐵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課上內(nèi)涵的增加要做到以下幾個(gè)方面：一是增加情景導(dǎo)入，讓學(xué)生通過(guò)情景模擬來(lái)提升興趣點(diǎn)，深刻感知到煉鐵工藝的博大精深和生動(dòng)有趣，增加學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)動(dòng)力，同時(shí)在情景模擬中發(fā)現(xiàn)當(dāng)前煉鐵工藝設(shè)計(jì)的不足之處，分析其原因探究其對(duì)策。二是讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主思考，通過(guò)使學(xué)生詳細(xì)概括已有知識(shí)的結(jié)構(gòu)體系，提煉思維導(dǎo)圖，以自己的認(rèn)知水平將其表達(dá)出來(lái)，然后進(jìn)行小組間的交流，互相補(bǔ)充論證彼此的觀點(diǎn)，形成對(duì)知識(shí)更全面深入的認(rèn)知和思考能力。三是有針對(duì)性地進(jìn)行小組討論，小組長(zhǎng)組織組內(nèi)成員交流各自的發(fā)現(xiàn)，力爭(zhēng)達(dá)成共識(shí)，并為后續(xù)在煉鐵設(shè)計(jì)課堂上的流做好準(zhǔn)備。與此同時(shí)高校教師要深入到各學(xué)習(xí)小組中，對(duì)小組合作學(xué)習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生在小組討論中的分歧做出指導(dǎo)。四是分組展示與交流，就前三步中小組學(xué)生對(duì)于煉鐵設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)討論研習(xí)結(jié)果，各個(gè)小組選派代表進(jìn)行分組展示，與全班同學(xué)一起交流，并在全班同學(xué)的指導(dǎo)意見(jiàn)下改良本組不合理的知識(shí)框架，老師最后做匯總性講解，包括評(píng)書(shū)每個(gè)小組的合作成果，并給出最終的煉鐵設(shè)計(jì)課程的核心知識(shí)，讓學(xué)生加深記憶。五是通過(guò)辨析歸納和題目應(yīng)用來(lái)鞏固煉鐵設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，教師可以總結(jié)一些易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)組織不同小組同學(xué)進(jìn)行辨析，然后隨機(jī)抽取學(xué)生來(lái)回答問(wèn)題，既是一種對(duì)學(xué)生知識(shí)的檢驗(yàn)方法，又是一種對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)的督促方法，鞭策每個(gè)學(xué)生不能抱有僥幸心理;此外教師還可以選擇典型的易錯(cuò)題，讓學(xué)生獨(dú)立解決，從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，反饋補(bǔ)救。

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼鐵行業(yè)是一個(gè)國(guó)家的重工業(yè)基礎(chǔ)，也是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和工業(yè)化水平的重要因素。面對(duì)我國(guó)鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩的嚴(yán)峻局面，國(guó)內(nèi)鋼材轉(zhuǎn)化率進(jìn)入萎廉狀態(tài)，鋼鐵企虧損現(xiàn)象及見(jiàn)不鮮的現(xiàn)實(shí)窘境，高鐵行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)勢(shì)在必行，在這樣的背景下，高職院校對(duì)于煉鐵設(shè)計(jì)課程的改進(jìn)教育就顯得意義重大，本文通過(guò)提出創(chuàng)造性建議，以期高職院校為培養(yǎng)一大批專業(yè)性的鋼鐵職業(yè)工人貢獻(xiàn)學(xué)術(shù)力量，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)專業(yè)化、高校能發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]凌宗峰.高爐煉鐵系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2017.

[2]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M].冶金工業(yè)出版社，2012.