更新教學(xué)內(nèi)容及教材，密切結(jié)合冶金工業(yè)最新進展

目前，國內(nèi)鋼鐵冶金課程基本上都是按照煉鐵學(xué)和煉鋼學(xué)兩門課程進行分別授課的。主要中外文教材如表1、2所示。由表1、2可知，國外冶金工程教材的編寫時間都在20世紀80、90年代，最新教材編于2008年（印度）。利用國家級雙語師范課的資助資金，購買了國外的大部分原版教材。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，國外教材中的數(shù)據(jù)和技術(shù)相對陳舊。即使2008年的新書，所用數(shù)據(jù)也為20世紀末的統(tǒng)計。此外，很多近年來新出現(xiàn)的技術(shù)和工藝也未見說明。例如，基于流態(tài)化還原的Finex工藝，在韓國已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化，但在教科書中未見任何說明。其它非高爐煉鐵工藝如ITMK3、Hismelt等也鮮見論述。另外一個很明顯的例子，隨著近幾年轉(zhuǎn)底爐工藝的廣泛應(yīng)用，直接壓塊工藝已經(jīng)初具規(guī)模，但教科書中未見對該技術(shù)的系統(tǒng)總結(jié)。國內(nèi)教材中，最新出版的教材對于煉鋼工藝尤其是連鑄工藝的介紹比較全面，但對于煉鐵工藝和技術(shù)的進步總結(jié)較為缺乏。針對上述情況，補充、豐富了原教材中關(guān)于非高爐煉鐵工藝及煉鐵的理論前沿。補充更新內(nèi)容如表3所示。除對最近發(fā)展起來的冶金新工藝或新技術(shù)缺乏報道外，現(xiàn)有教材中對于鋼鐵企業(yè)主要經(jīng)濟和技術(shù)指標的數(shù)據(jù)也大都過時。例如，中國目前高爐的容積大小及分布已經(jīng)和10年甚至5年前相去甚遠。10年前，各地普遍存在300~500m3小高爐，2000m3以上的高爐已經(jīng)稱為大高爐。目前4000m3以上才可稱作大高爐，1000m3以下的高爐已經(jīng)基本淘汰。高爐的煤比和焦比也有了很大改善。目前，全國重點企業(yè)噴煤量在150～200kg/噸鐵水，而10年前不足100kg/噸鐵水。類似的問題在煉鐵學(xué)教科書上比比皆是。為使得課堂上的數(shù)據(jù)及時更新，對各種指標數(shù)據(jù)進行跟蹤。但是，從現(xiàn)有的文獻報道中篩選出可靠、具有一定可比性數(shù)據(jù)的工作量非常大，僅僅依靠教師很難完成。因此，教研組協(xié)商后決定建立以學(xué)生為主、教師為輔的多個關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟指標調(diào)查小組進行該項工作（具體形式和工作內(nèi)容將在本文第三部分作介紹）。

豐富教學(xué)手段，增加課堂教學(xué)生動性

冶金工程是一門與生產(chǎn)實際結(jié)合性很強的學(xué)科，工藝過程中既有冶金物理化學(xué)又有各種機械自動化設(shè)備及分析檢測手段。但是，課堂教學(xué)在一定程度上限制了對工藝過程的感性認識。隨著多媒體技術(shù)手段的進步和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，冶金工程的教學(xué)手段也在不斷豐富。教研組充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和多媒體手段，盡量傳授給學(xué)生生動形象的知識。推廣Steeluniversity網(wǎng)站，鼓勵學(xué)生利用其資源擴充學(xué)習(xí)內(nèi)容，并積極參加網(wǎng)站上比賽等各項活動；增加了鋼鐵冶金工程課程學(xué)習(xí)的趣味性，變學(xué)習(xí)為“游戲”。對工藝流程的介紹和講述，多采用實物圖片或動畫的形式，提高其生動性。近幾年課題組搜集采用了很多與生產(chǎn)和設(shè)備相關(guān)的視頻和動畫資料，收到了良好的教學(xué)效果。對于反應(yīng)器內(nèi)溫度場和流場分布規(guī)律的課程內(nèi)容，多采用計算流體力學(xué)軟件的二、三維模擬結(jié)果。建立了用于課程教學(xué)交流的qq群，教師和學(xué)生隨時可以共享自己的資料。開辟了第二課堂，為師生間的交流建立了平臺。對于很多共性問題，教師可以在群討論中建立常見問題解答（FQA），提高了課堂效率。為活躍學(xué)術(shù)氛圍，促進學(xué)科發(fā)展，每年聘請若干國內(nèi)外同行專家學(xué)者來校講學(xué)，鼓勵學(xué)生敢于向報告人提出問題，這對于鍛煉學(xué)生學(xué)術(shù)交流能力有顯著效果。

改革成績考核方案，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

課外作業(yè)是大學(xué)教學(xué)的必要構(gòu)成部分。作為專業(yè)骨干課，如何設(shè)計課外作業(yè)，使其既提高學(xué)生對所學(xué)知識的融匯貫通能力，又提高學(xué)生對課外作業(yè)的積極性，這是擺在教研組面前的現(xiàn)實問題。經(jīng)驗證明，課外作業(yè)過于枯燥會出現(xiàn)學(xué)生隨意應(yīng)付的情況，達不到應(yīng)有的目的。為突出素質(zhì)教育，分別從成績考核方案、作業(yè)內(nèi)容設(shè)計、作業(yè)評比制度等3方面激發(fā)學(xué)生的熱情。對學(xué)生成績的考核分成3部分：課堂成績（10%）、作業(yè)成績（30%）和考試成績（60%）。提高課后作業(yè)在最后成績中的權(quán)重，提高學(xué)生認真完成作業(yè)的積極性。該方案對成績較差的學(xué)生尤為有效。課外作業(yè)的內(nèi)容圍繞國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)各項經(jīng)濟指標的調(diào)研和統(tǒng)計。例如，燒結(jié)機經(jīng)濟指標情況調(diào)查（涉及燒結(jié)機利用系數(shù)、垂直燒結(jié)速度等），燒結(jié)礦技術(shù)指標情況調(diào)查（涉及成品率、落下強度、轉(zhuǎn)爐強度、還原度、低溫粉化等），燒結(jié)冷卻過程熱量回收情況調(diào)查（涉及回收工藝的選擇，回收效率等），高爐經(jīng)濟技術(shù)指標調(diào)查（焦比、煤比、高爐冶煉強度、高爐利用系數(shù)等），高爐原料入爐品位及成分的變化情況，等。要求所有調(diào)查圍繞國內(nèi)重點企業(yè)近10年的生產(chǎn)情況，據(jù)此解決了教材中的數(shù)據(jù)陳舊問題為提高學(xué)生作業(yè)質(zhì)量，任課教師對學(xué)生提交作業(yè)的初稿提出修改意見，學(xué)生在此基礎(chǔ)上對調(diào)查報告進行修改，達到要求后，能獲得20分的作業(yè)成績。對完成作業(yè)優(yōu)秀者，最高可得到30分的滿分成績，20分到30分的成績分布符合正態(tài)分布。為提高學(xué)生對完成作業(yè)的榮譽感，要求在所有的調(diào)查報告上面都要有作者簡介，并附上照片，教研組最后把所有的作業(yè)制作成論文集，并將該論文集發(fā)給每位學(xué)生。等到下一屆學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的時候，一方面將這些報告作為教學(xué)課外閱讀材料發(fā)給他們；另一方面，要求低年級學(xué)生對上一屆學(xué)生調(diào)查報告提出補充和修改方案，并通過課程學(xué)習(xí)期間，進一步閱讀參考文獻和網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，對所研內(nèi)容進行補充完善，并編寫修改說明。由于是雙語課程，試卷是英文的，鑒于冶金專業(yè)學(xué)生英語水平參差不齊，如果答題也全部用英文，對于大部分學(xué)生來說難度較大。目前采用的是答題方式是允許中文，但是同時規(guī)定了選擇用英文答題的學(xué)生將得到5～10分的獎勵。

中國產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定一直是出口設(shè)備被人詬病的重點，低質(zhì)低價也一直是國家和制造行業(yè)想走出的怪圈。但是，制造業(yè)的現(xiàn)狀又是怎樣的呢？從目前設(shè)備制造和供應(yīng)的市場環(huán)境看，激烈的市場競爭并沒有使制造企業(yè)以加強質(zhì)量意識和提高產(chǎn)品質(zhì)量為提升競爭力的主要手段，而是采用分包和外包快速擴大經(jīng)營規(guī)模，以降低質(zhì)量水平和降低交貨期守約率來實現(xiàn)企業(yè)當期效益的快速增長。以前不僅有相當部分中小型民營企業(yè)對設(shè)備質(zhì)量重視不夠，沒有建立起值得信賴的質(zhì)檢保證體系，國有大型制造企業(yè)的設(shè)備也存在質(zhì)量和交貨期越來越難以保證的問題。在這種現(xiàn)狀下，工程建設(shè)單位和工程總承包單位越來越多地選擇實施設(shè)備監(jiān)理。

現(xiàn)在在制造廠，尤其是大型企業(yè)，設(shè)備監(jiān)理工作人員越來越多地介入到工作中來。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，從一個側(cè)面反映出當前設(shè)備制造行業(yè)存在的問題，也可以說明設(shè)備監(jiān)理正是解決這一問題的方法之一。

目前我國還有許多重大工業(yè)建設(shè)項目尚未實施設(shè)備監(jiān)理制度，特別對涉及國家安全、社會公共利益和公共安全，以及對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展有重大影響的建設(shè)項目和技術(shù)改造項目中的設(shè)備形成過程。有些投資人由于沒有法律法規(guī)要求，在項目建設(shè)過程中不實施設(shè)備監(jiān)理制度；有些有意實施設(shè)備監(jiān)理，但監(jiān)理費不能列入項目概算，因此，建議立法以行政法規(guī)保障重大項目的質(zhì)量和投資效益。

實施設(shè)備監(jiān)理的現(xiàn)狀與迫切性近年來，在國內(nèi)一些大型重大項目中嘗試推行設(shè)備監(jiān)理制度，例如：北京市城市軌道交通建設(shè)、深圳一期工程車輛及機電設(shè)備系統(tǒng)工程、核電領(lǐng)域的嶺澳二期核電建設(shè)工程、石油9000m鉆機、寶鋼各類新建和技改工程等的重要設(shè)備都進行了設(shè)備監(jiān)理，就是最近剛剛完成7000m級海底測試的蛟龍?zhí)柹詈］d人潛水器也都采用了設(shè)備監(jiān)理。各類工業(yè)項目投資中，設(shè)備投資占比都比較高，生產(chǎn)設(shè)備是否能順利建成和投產(chǎn)關(guān)系到整個項目的成敗和效益。以鋼鐵行業(yè)為例，冶金工程投資少則上億，多則幾十億、上百億，而其中的工藝設(shè)備投資則要占到60％以上，在技改項目中更會占到80％。如此巨大的投資，任何建設(shè)企業(yè)也不會忽視。在冶金行業(yè)多以設(shè)備承包管理、設(shè)備制造監(jiān)理等名目將其列入為整個工程管理的一部分，進行取費。

綜上可見，設(shè)備監(jiān)理已經(jīng)進入到各個主要工業(yè)門類，但從國家工程項目建設(shè)總投資來看，實際實施設(shè)備監(jiān)理的依然少之又少，而且在具體實施時也是舉步維艱。其原因主要有以下幾個方面：

一是工程預(yù)算內(nèi)沒有設(shè)備監(jiān)理的費用項。一般工程預(yù)算中的監(jiān)理費是指工程監(jiān)理的費用，而且預(yù)算多很緊張，不可能挪作他用。實施設(shè)備監(jiān)理的工程一般是在建設(shè)單位工程管理費用中支出，擠占這部分費用，使許多建設(shè)單位有意實施設(shè)備監(jiān)理，卻沒有資金支持。

綜合實訓(xùn)區(qū)主要由加熱爐操作站、粗軋機組操作站、精軋機組操作站、層流冷卻操作站、卷取機操作站、投影儀組成。教學(xué)訓(xùn)練區(qū)主要由1臺教師電腦、80臺學(xué)生電腦，輔以多媒體電子教室軟件構(gòu)成課堂教學(xué)環(huán)境，所有電腦通過交換機聯(lián)網(wǎng)，每2臺電腦構(gòu)成一個學(xué)習(xí)單元，一臺用于操作監(jiān)控訓(xùn)練，另一臺同步實現(xiàn)虛擬仿真，2個學(xué)生共用一個學(xué)習(xí)單元。

軋鋼仿真實訓(xùn)系統(tǒng)在教學(xué)中的具體應(yīng)用

(1)“學(xué)與做”有機的結(jié)合，改變傳統(tǒng)的理論教學(xué)模式材料工程技術(shù)專業(yè)是實踐性很強的專業(yè)，學(xué)生畢業(yè)后到軋鋼廠的生產(chǎn)一線進行軋鋼生產(chǎn)的操作，因此，對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，不僅要掌握基本概念和原理，更要掌握軋鋼生產(chǎn)的操作技能。下面以《熱軋帶鋼生產(chǎn)》課程為例闡述如何在理論教學(xué)中應(yīng)用軋鋼仿真實訓(xùn)系統(tǒng)?！稛彳垘т撋a(chǎn)》課程是本專業(yè)的重要專業(yè)課之一，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該系統(tǒng)地掌握板帶鋼生產(chǎn)的基本原理及其工藝，并且能夠熟練應(yīng)用軋鋼設(shè)備進行板帶鋼的生產(chǎn)操作。傳統(tǒng)的《熱軋帶鋼生產(chǎn)》課程教學(xué)只能采用“黑板軋鋼”的形式，在教學(xué)中采用CAI課件等輔助教學(xué)手段，而無法到現(xiàn)場進行講解。這種教學(xué)方式，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)與所用脫節(jié)，學(xué)生實踐操作能力得不到培養(yǎng)。現(xiàn)在我們將軋鋼仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用與《熱軋帶鋼生產(chǎn)》課程教學(xué)進行有機的結(jié)合，加強對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)?！稛彳垘т撋a(chǎn)》課程共計56學(xué)時，包括粗軋機組操作、精軋機組操作和卷取機組操作三個學(xué)習(xí)情境。具體的學(xué)時分配如表1所示。在教學(xué)過程中，以熱連軋帶鋼生產(chǎn)過程為載體，以軋鋼機及相關(guān)的輔助機械、檢測系統(tǒng)、HMI為操作對象，在教師指導(dǎo)下或借助操作手冊、國家標準等資料，學(xué)生在仿真軋制過程中完成軋件尺寸、板形、張力、溫度、速度等調(diào)整工作;同時對已完成的任務(wù)進行記錄、存檔和評價反饋。

(2)仿真實訓(xùn)操作，完善實踐教學(xué)環(huán)節(jié)材料工程技術(shù)專業(yè)在以往的生產(chǎn)實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，由于受工廠條件的限制，實訓(xùn)的學(xué)生不能真正的操作生產(chǎn)設(shè)備，學(xué)生的實際操作技能并不能得到鍛煉。現(xiàn)在，根據(jù)學(xué)生的就業(yè)崗位需求，我們在實踐教學(xué)中設(shè)置了原料的制備、原料的加熱、軋制、精整等四個崗位的生產(chǎn)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，利用軋鋼仿真實訓(xùn)系統(tǒng)進行各崗位的技能培訓(xùn)與考核，培養(yǎng)學(xué)生的崗位實踐技能，完善實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

(3)實現(xiàn)職業(yè)技能的培訓(xùn)與鑒定材料工程技術(shù)專業(yè)在多年的實踐教學(xué)中始終堅持崗位技能培訓(xùn)與鑒定，開展了原料加熱工、軋鋼工的職業(yè)技能培訓(xùn)與鑒定工作。但是在實踐操作技能考核中，受時間、設(shè)備、工廠條件等鑒定環(huán)境的限制，在考核時遇到了很多的困難。而現(xiàn)在，軋鋼仿真實訓(xùn)系統(tǒng)為職業(yè)技能鑒定提供了高度仿真、設(shè)施齊全的職業(yè)技能鑒定環(huán)境，可以對考生的實踐能力做出系統(tǒng)的、完整的評價。

教學(xué)效果