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[摘要] 通過對冶金工程專業(yè)的“傳遞過程原理”和“冶金設(shè)備”等專業(yè)課程的本科教學(xué)改革,探索實(shí)施新的師生互動教學(xué)模式,加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng),并建立起獨(dú)立的考核方式。課程改革實(shí)踐證明,教學(xué)質(zhì)量得到了提升,大大激發(fā)了學(xué)生對專業(yè)課程自主學(xué)習(xí)的熱情,收到了很好的教學(xué)效果。
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關(guān)鍵詞] 課程;教學(xué)模式;考核方式;互動課堂
[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-893X(2014)05?0049?03
[收稿日期] 2014-06-16;[修回日期] 2014-06-26
[基金項(xiàng)目] 中南大學(xué)2013 年開放式精品示范課堂計(jì)劃(中大教字[2013]54 號)
[作者簡介] 何靜(1962-),女,湖南株洲人,中南大學(xué)教授,主要研究方向:濕法冶金,稀散金屬提取,高等教育改革.
一、傳統(tǒng)冶金工程教學(xué)方式的不足
傳統(tǒng)的教學(xué)方式在一定程度上有著教學(xué)信息量大、老師講解透徹、課堂秩序好等優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)在以下三方面十分突出。
(一)課堂教學(xué)形式簡單
首先,課堂上是教師的一言堂,教師占據(jù)了絕對主導(dǎo)地位,缺乏師生間的互動以及忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng)。另一方面,師生比例太大,常常是一個(gè)教師要面對100 多位學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué),教學(xué)中無法顧及到每位學(xué)生[1]。長此以往師生間缺乏交流,教師不能及時(shí)與學(xué)生溝通、了解其學(xué)習(xí)情況,而學(xué)生也會認(rèn)為老師不夠關(guān)心自己,這樣也就造成了學(xué)生不愛上課,遲到、翹課等現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生,學(xué)習(xí)效果自然不會好。學(xué)生的學(xué)習(xí)則變成了以應(yīng)付考試為目標(biāo),從而不能做到從根本上提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
(二)工程實(shí)踐性教學(xué)薄弱
冶金工程是一門要求理論與實(shí)踐結(jié)合,科學(xué)與工程并重的學(xué)科。工程實(shí)踐是冶金工程教學(xué)必不可少的一部分。實(shí)踐教學(xué)的目的是為了通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的教學(xué)提高學(xué)生對所學(xué)知識應(yīng)用的能力以及自主思考、獨(dú)立動手的能力,讓學(xué)生更好地掌握專業(yè)技能、技巧,完善專業(yè)知識構(gòu)架,使之成為社會需要的人才。目前,許多院校冶金工程專業(yè)的實(shí)踐性教學(xué)存在不完善之處,其具體表現(xiàn)在:課程設(shè)置缺乏實(shí)踐性,基礎(chǔ)實(shí)踐多;太注重基礎(chǔ)理論知識的教授,安排給學(xué)生的創(chuàng)新時(shí)間少,沒有做到理論實(shí)踐兩手抓;師資隊(duì)伍偏向?qū)W術(shù)性等。
(三)考核方式欠完善
有人說過“考核方式不改變,素質(zhì)教學(xué)無法開展?!比缃裎覈逃己朔绞降牟煌晟企w現(xiàn)在兩個(gè)方面:① 對于教師課堂教學(xué)的考核。在大部分高校中,學(xué)校對教師教學(xué)質(zhì)量的評價(jià)一般來自所教班級最終的考試成績、教學(xué)內(nèi)容是否符合大綱要求、重點(diǎn)突出、系統(tǒng)性強(qiáng),講授是否熟練、思路清晰、表達(dá)準(zhǔn)確,課件是否合理、制作精良、有吸引力,學(xué)生的到課率以及課堂秩序性等方面。這種考核束縛了老師對課堂教學(xué)的創(chuàng)新,也成了教學(xué)改革的攔路虎。② 對于學(xué)生課程學(xué)習(xí)成績的評定。大多學(xué)校采用的都是平時(shí)成績和終考成績的綜合測評,期終考試占了很大一部分。表面看上去,有平時(shí)表現(xiàn),有考試成績,是一個(gè)很科學(xué)的考核方式。其實(shí)不然,這種考核方式中很少有明確的規(guī)定平時(shí)成績?nèi)绾卧u定,大多數(shù)老師依舊按期終考試的成績給平時(shí)成績,平時(shí)成績與平時(shí)表現(xiàn)并無直接掛鉤。這種考核從根本上來說還是一考定乾坤。這樣導(dǎo)致了學(xué)生以最終考試為學(xué)習(xí)目的,應(yīng)試性太強(qiáng),學(xué)習(xí)知識也不全面,學(xué)生的綜合能力也無法提高的問題。
二、冶金工程課程教學(xué)改革的實(shí)踐
筆者參與了湖南省精品課程“冶金設(shè)備學(xué)”建設(shè)和中南大學(xué)“傳遞過程原理”精品示范課堂的教學(xué)。在對我校冶金工程專業(yè)相關(guān)班級的教學(xué)過程中,從三個(gè)方面嘗試教學(xué)改革,以尋找能夠解決上述問題的方法。
(一)課堂教學(xué)模式的改革
(1)優(yōu)化師生比,采取團(tuán)隊(duì)互促學(xué)習(xí)。課改課堂以“小班制”上課,師生比降為4∶30,使教師能"更好更全面地"照顧到所有學(xué)生。采取團(tuán)隊(duì)分組學(xué)習(xí)的方式,每組7 人左右,并配有一位指導(dǎo)老師和助理研究生。在團(tuán)隊(duì)組建時(shí)充分考慮學(xué)生的基本情況,成績優(yōu)異與基礎(chǔ)較差的學(xué)生組隊(duì)共同學(xué)習(xí),鼓勵(lì)學(xué)生驕而不傲恐后爭先,互相幫助同勉共進(jìn)。
(2)摒棄“一言堂”,改進(jìn)師生互動方式。教師在教學(xué)中充分理解、尊重學(xué)生的人格、情感、思想等,確立學(xué)生的主體地位,給學(xué)生以發(fā)現(xiàn)、探索、創(chuàng)造的空間,讓他們通過“自主、探究、合作”的學(xué)習(xí)方式,促進(jìn)學(xué)生充分、自由、自主和全面的發(fā)展。
在師生互動環(huán)節(jié),教師由主講變?yōu)橹鲗?dǎo)。拿出總課時(shí)數(shù)的15~25%用于學(xué)生課程講解、提問、老師點(diǎn)評等,促使學(xué)生充分利用課外時(shí)間和學(xué)習(xí)資源,整理筆記、拓展知識、觀察現(xiàn)象,在課堂上由學(xué)生來講解和解釋課程中的一些原理在生活、實(shí)際工藝生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。例如“傳遞過程原理”中引入了同學(xué)們生活中關(guān)注卻不知何解的問題:像足球中的“香蕉球”“火車為什么能吸人”,等等,形象生動地解釋了運(yùn)動流體流動與能量守恒之間的關(guān)系;例如“冶金設(shè)備”中結(jié)合認(rèn)識實(shí)習(xí)的現(xiàn)場實(shí)感以及專業(yè)課程的知識背景,通過鋁酸鈉溶液蒸發(fā)結(jié)晶獲取氫氧化鋁的生產(chǎn)工藝,掌握了“單效”與“多效”蒸發(fā)的原理,“濃縮結(jié)晶”與“冷凍結(jié)晶”的區(qū)別。如此等等,改變了被動的接受性學(xué)習(xí),學(xué)生更容易接受,同時(shí)也加強(qiáng)了課程的實(shí)踐性和應(yīng)用性,更能激發(fā)同學(xué)對各類問題的思考,提高自主學(xué)習(xí)能力,最終讓學(xué)生的認(rèn)知水平和創(chuàng)新思維得以提升。
(3)學(xué)生的認(rèn)知及成果。筆者在進(jìn)行上述教改后,對冶金工程專業(yè)的152 名學(xué)生了進(jìn)行了一系列問卷調(diào)查,得到表1 和表2 結(jié)果。其中,全程參與課改的學(xué)生達(dá)89 人,其余學(xué)生則參加了部分課程教學(xué)改革的過程。
由表1 發(fā)現(xiàn),學(xué)生更認(rèn)同改革后教學(xué)方式,超過九成的學(xué)生接受這樣的課堂教學(xué)設(shè)置,五成以上的學(xué)生認(rèn)為這種教學(xué)模式學(xué)習(xí)效果更好。從表2 可以看出,絕大部份學(xué)生認(rèn)為改革后的互動課堂很大程度上提高了他們學(xué)習(xí)的興趣,在興趣的驅(qū)使下能夠自主的進(jìn)行學(xué)習(xí)。從課堂內(nèi)到課堂外,從課本知識到相關(guān)課外知識,學(xué)生都能主動去學(xué)習(xí),極大地?cái)U(kuò)大了其知識掌握的深度和廣度。
(二)加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)
在課程學(xué)習(xí)中注重課堂內(nèi)外培養(yǎng)相結(jié)合,采用實(shí)用專題案例分析的學(xué)習(xí)方式,緊密結(jié)合學(xué)科特色,從開課前就啟動了貫穿整個(gè)課程的專題案例研究。在該環(huán)節(jié)中,要求學(xué)生在老師和助研的指導(dǎo)下完成案例選題、研究方案制訂并結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容對案例進(jìn)行研討和總結(jié),并且在課程教學(xué)結(jié)束后采取文檔報(bào)告和ppt 演示、答辯的形式驗(yàn)收學(xué)生專題學(xué)習(xí)的成果。在案例分析報(bào)告的整理過程中,通過實(shí)地調(diào)研能夠讓學(xué)生切實(shí)了解行業(yè)現(xiàn)狀,提升學(xué)生對專業(yè)的興趣。同時(shí),報(bào)告演示及答辯也能使學(xué)生的語言表達(dá)、人際交流、學(xué)術(shù)思維以及辯識能力等都得到了很好的鍛煉。
針對這一環(huán)節(jié)是否取得成效,通過問卷調(diào)查得到了圖1 結(jié)果。
從圖1 中我們能清楚的看出,在調(diào)查的152 名學(xué)生中,大部分的學(xué)生都表示在實(shí)踐動手能力、創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力、組織能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神的五個(gè)方面都有提高。因此,加強(qiáng)實(shí)踐性的教學(xué)是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的有效途徑,在以后的教學(xué)改革中是必不可少的重要環(huán)節(jié)。
(三)獨(dú)立考核方式的必要性
課改中課程采用的考核方式,有異于其他課程。對于學(xué)生,其學(xué)習(xí)成績評定包括三種形式:平時(shí)成績、機(jī)考和筆試,明確成績的評判標(biāo)準(zhǔn)。加大了平時(shí)成績的權(quán)重,強(qiáng)化平時(shí)學(xué)習(xí)和綜合能力的提升,平時(shí)成績由占總成績的30%提高到45%,其中師生互動課堂15%、課堂出勤、作業(yè)練習(xí)和實(shí)驗(yàn)15%、大型專題案例分析15%。降低了期末筆試成績的比例,由原來70%降為30%,考試內(nèi)容以理論計(jì)算、實(shí)際應(yīng)用和案列分析的主觀題為主,考察學(xué)生的綜合應(yīng)用能力;同時(shí)增加了機(jī)考方式,成績占總成績的25%,考察學(xué)生對課程內(nèi)容的基本原理、概念、經(jīng)典理論知識的掌握情況,以其較完整客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和基礎(chǔ)水平。通過核方式的改變,使得學(xué)生課外學(xué)習(xí)熱情更高漲,興趣更濃厚,平時(shí)的表現(xiàn)更佳,不再是為了考試而學(xué)習(xí),而是為了更好地靈活運(yùn)用知識而學(xué)習(xí)。
對于教師,教學(xué)質(zhì)量的考核也有了重新界定。主要考核教師教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定、執(zhí)行,教學(xué)內(nèi)容的選擇、設(shè)計(jì),在教學(xué)過程中是否更多地利用心理學(xué)原理來激發(fā)學(xué)生的好奇心、調(diào)動課堂的活躍氣氛、促進(jìn)師生的互動等。這科學(xué)直觀地了解教師在教學(xué)過程中的表現(xiàn),對老師的評價(jià)更為客觀和準(zhǔn)確。通過對學(xué)生以及常年從事冶金教學(xué)工作的15名教師進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì),師生對教學(xué)考核方式改革的看法如圖2 所示。
圖2 顯示,接近90%的學(xué)生滿意改革后新的考核方式,由圖(A)和(B)可知,64%的學(xué)生和93%的教師非常贊同及滿意這種考核方法,僅有一名教師認(rèn)為改革后的考核方式并不是十分有效。在調(diào)查過程中筆者也從學(xué)生口中得知,考核方式的改變徹底改變了學(xué)生對學(xué)習(xí)的看法,他們從只看重最終考試變得注重平時(shí)學(xué)習(xí)和能力的展示、培養(yǎng)。在這樣的考核方式下,學(xué)生能夠?qū)W到更多知識,綜合能力也得到了很好的培養(yǎng)。
三、幾點(diǎn)思考
(1)互動課堂教學(xué)模式是改革的重頭戲。通過互動課堂,師生得到了良好的知識交流,有助于激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)使學(xué)生的獨(dú)立思維能力得到了鍛煉。取得了良好的教學(xué)效果,但在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)了一些問題,如由學(xué)生充當(dāng)教師的角色時(shí)不能營造出課堂的嚴(yán)肅性,這就要求教師能夠權(quán)衡好教學(xué)自由與嚴(yán)肅的尺度,只有創(chuàng)造一個(gè)好的、有序的教學(xué)環(huán)境才能確保教學(xué)有序的進(jìn)行,達(dá)到更好的學(xué)習(xí)的目的。
(2)課程考核模式多樣化。課程考核是任何教育、培養(yǎng)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié),是檢驗(yàn)課堂教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生知識能力掌握情況的重要手段,我國高校冶金工程課程考核必須進(jìn)行有針對性的改革,具體可從兩個(gè)方面入手,一是加大平時(shí)考核比重,進(jìn)行方式多樣化的考核;二是改革課程考核內(nèi)容,突出對學(xué)生能力和素質(zhì)的考核,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)化知識學(xué)習(xí),從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。
(3)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),知識來源于實(shí)踐,能力在實(shí)踐中得到提升。在這次課程改革中,充分認(rèn)識到了實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和綜合素質(zhì)方面的重要作用。通過專題案例分析、專業(yè)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)的教學(xué)提了高學(xué)生自主思考、獨(dú)立動手的能力,能讓學(xué)生更好的掌握專業(yè)技能、技巧,完善專業(yè)知識構(gòu)架,使之成為社會需要的人才。
四、結(jié)語
當(dāng)今是我國冶金工業(yè)急需突破的階段,需要大量冶金工程方面優(yōu)秀的人才。課程改革的良好推進(jìn)是人才輸送質(zhì)量的保障。以改革課堂教學(xué)方式、建立獨(dú)立的考核方式、加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)為主要內(nèi)容的教學(xué)模式的改革對于課程改革有著巨大的意義。它能夠有效地提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)更具創(chuàng)新精神的大學(xué)生。如今我們的教學(xué)模式的改革已初見成效,我們應(yīng)遵循科學(xué)的理論,腳踏實(shí)地,認(rèn)真做事,貫徹實(shí)施好改革的方針,為我國高等教育的建設(shè)及完善添上精彩的一筆。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:技工;冶金專業(yè);建設(shè);研究
中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)16-0188-02
冶金專業(yè)主要為企業(yè)培養(yǎng)生產(chǎn)、服務(wù)、管理等第一線的實(shí)用性綜合型復(fù)合技能型人才,要求學(xué)生能發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題,不僅會動手而且要會動腦。能根據(jù)一些特征現(xiàn)象分析生產(chǎn)中要發(fā)生的問題,能快速判斷問題產(chǎn)生的原因并及時(shí)處理問題。這些都對冶金專業(yè)的學(xué)生提出了更高的要求。而冶金專業(yè)還存在著許多特殊情況,如工作環(huán)境差,工作強(qiáng)度大,工作污染性危險(xiǎn)性大,溫度高,在高溫下還要穿厚厚的工作服等,這又使得冶金專業(yè)的學(xué)生都是不情不愿的,出現(xiàn)了學(xué)習(xí)熱情差,基本對冶金不感興趣等一系列情況。這些情況都使得冶金專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)雪上加霜。因此,如何探討一個(gè)可行的并能改善這些情況的方法至關(guān)重要。我校根據(jù)企業(yè)實(shí)際用工情況,根據(jù)集團(tuán)下屬企業(yè)用工主要是鋁行業(yè)的特點(diǎn),取有色金屬冶金中鋁方向進(jìn)行專業(yè)設(shè)置,增強(qiáng)了針對性,改變了常規(guī)冶金專業(yè)什么金屬都學(xué)什么金屬都不專的特點(diǎn),使得學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍減小,熱情增高,為冶金專業(yè)在技工學(xué)校大力發(fā)展取得了一些經(jīng)驗(yàn)。
一、以就業(yè)為導(dǎo)向,縮減專業(yè)范圍
技工學(xué)校主要是培養(yǎng)動手能力強(qiáng)、責(zé)任心強(qiáng)的一線操作人員,基于這種想法,我校組織冶煉專業(yè)的骨干教師于2011年深入各冶金企業(yè)進(jìn)行調(diào)研,并形成了《企業(yè)用人情況調(diào)研報(bào)告》。從調(diào)查情況看,我校學(xué)生都是到云南鋁業(yè)股份有限公司、云南涌鑫鋁業(yè)有限公司、云南文山鋁業(yè)有限公司、云南澤鑫鋁業(yè)有限公司和云南潤鑫鋁業(yè)有限公司等鋁業(yè)方面公司從事氧化鋁生產(chǎn)、鋁電解車間控制和生產(chǎn),還有浩鑫鋁箔有限公司從事金屬加工等工作,與其他冶金方面知識關(guān)聯(lián)不大,因此把有色金屬冶金(鋁方向)作為我校的主要冶金專業(yè)研究方向,形成以拜耳法、燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁-熔鹽電解法生產(chǎn)金屬鋁液-熔煉與鑄造加工技術(shù)生產(chǎn)鋁箔等一條龍的鋁板塊教學(xué),提高了針對性,改變了傳統(tǒng)性的冶金專業(yè)什么金屬都學(xué),但什么都不精通的弊病,減輕了技校生因基礎(chǔ)差而學(xué)習(xí)困難的問題,滿足了定向企業(yè)的用人要求,為企業(yè)培養(yǎng)了技能型、應(yīng)用型、復(fù)合型的人才。
二、以思想為契機(jī),培養(yǎng)冶金品質(zhì)
由于冶金行業(yè)的特殊性,如工作環(huán)境差,勞動強(qiáng)度大,污染性危險(xiǎn)性大,工資待遇相對較低,生產(chǎn)一線噪音、空氣、高溫等都會讓學(xué)生望而卻步,就是到了企業(yè)也對生產(chǎn)現(xiàn)場有種種意見,一有機(jī)會就會選擇跳槽換工作,造成企業(yè)培養(yǎng)成本高,學(xué)校培養(yǎng)積極性差等。為此,我校加強(qiáng)了思想教育,以冶金行業(yè)在社會發(fā)展中的不可替代的重大作用喚醒學(xué)生的社會責(zé)任感,以冶金人的優(yōu)秀品質(zhì)樹立自己人生價(jià)值觀。如要求學(xué)生脊梁像鋼釘,在鐵錘的敲打下牢牢地扎根企業(yè);要求學(xué)生堅(jiān)韌像小草,無論環(huán)境多差,多少人的踩踏都能夠直立起身子;要求學(xué)生努力像蝸牛,雖然我們起點(diǎn)低、爬得慢、背負(fù)沉重的壓力,但我們永遠(yuǎn)不會停止前進(jìn)的腳步,總有一天我們會征服一個(gè)個(gè)難關(guān)一個(gè)個(gè)高山。具備了上述品質(zhì),我們才能夠適應(yīng)各種各樣的環(huán)境。
三、以實(shí)用為目的,優(yōu)化學(xué)習(xí)內(nèi)容
由于我校只針對鋁方向進(jìn)行教學(xué),傳統(tǒng)的學(xué)科設(shè)置不能適應(yīng)我校的實(shí)際情況,根據(jù)必要性、夠用性的原則,我們壓縮了公共課,僅設(shè)置了化學(xué)、德育、體育、三生教育與應(yīng)用文寫作、計(jì)算機(jī)三合一;而專業(yè)基礎(chǔ)課為培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì),打下堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)功底,設(shè)置了有色冶金概論、冶金企業(yè)管理、冶金設(shè)備、機(jī)械制圖、安全生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)。專業(yè)課主要體現(xiàn)了實(shí)用性和針對性,分為了三大教學(xué)模塊,主要是氧化鋁生產(chǎn)、電解鋁生產(chǎn)、鋁及鋁合金加工。每個(gè)模塊包括理論教學(xué)和專業(yè)實(shí)踐教學(xué)兩方面。理論方面以氧化鋁生產(chǎn)工藝、氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備、鋁電解生產(chǎn)技術(shù)、電解鋁生產(chǎn)工藝與設(shè)備、鋁合金熔煉與鑄造技術(shù)、鋁及鋁合金連續(xù)鑄軋帶坯生產(chǎn)、鋁箔生產(chǎn)及深加工、電解鋁液鑄軋生產(chǎn)板帶箔材為主,實(shí)踐教學(xué)方面重點(diǎn)講授生產(chǎn)一線的工藝流程、機(jī)械設(shè)備、控制技術(shù)、操作技術(shù)等。發(fā)展以綜合性應(yīng)用理論為基礎(chǔ),以企業(yè)現(xiàn)場實(shí)際操作為目的的專業(yè)性教學(xué)。
四、以仿真為手段,身臨其境教學(xué)
冶金過程是一個(gè)復(fù)雜而龐大的工業(yè)過程。因此,讓學(xué)生學(xué)習(xí)好專業(yè)理論知識的同時(shí),又能在學(xué)習(xí)中培訓(xùn)實(shí)踐操作技能,進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)是必不可少的。通過實(shí)訓(xùn)教學(xué),使學(xué)生能夠在教室里進(jìn)行實(shí)訓(xùn)作業(yè),認(rèn)識各種生產(chǎn)裝置,并親手進(jìn)行操作。這樣通過實(shí)訓(xùn)讓學(xué)生理解所學(xué)的專業(yè)理論知識,完成了安全經(jīng)濟(jì)的各種實(shí)訓(xùn)任務(wù)。學(xué)校采購了氧化鋁生產(chǎn)工藝仿真實(shí)訓(xùn)軟件和鋁電解仿真實(shí)訓(xùn)軟件,購置了熔煉、干燥、傳熱、鑄軋、壓延等實(shí)訓(xùn)裝置,通過仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室,滿足了學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練的要求。
五、以實(shí)踐為重點(diǎn),強(qiáng)化現(xiàn)場操作
企業(yè)需要的是動手能力強(qiáng)的學(xué)生,如何培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力成為冶金專業(yè)的重中之重,同時(shí)冶金企業(yè)缺乏能迅速適應(yīng)工作崗位的技術(shù)人員,這就要求學(xué)生在校期間就能夠做到上崗前的培訓(xùn),做到“入廠就入崗”。我校每節(jié)課都以實(shí)際動手為指導(dǎo)思想,以操作技能為目標(biāo),通過老師深入到企業(yè)進(jìn)行攝像,利用錄像和圖片對相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行解說,以學(xué)?,F(xiàn)有的模型進(jìn)行實(shí)物演示,同時(shí)每學(xué)期開學(xué)時(shí)到企業(yè)進(jìn)行參觀實(shí)習(xí),在教學(xué)中學(xué)習(xí)理論一段時(shí)間后,根據(jù)所學(xué)的到企業(yè)進(jìn)行跟班學(xué)習(xí),到二年級結(jié)束時(shí)到企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)一年的時(shí)間,真正做到和企業(yè)不脫鉤,零距離的接觸。我校冶金05班的10個(gè)學(xué)生到涌鑫鋁業(yè)有限公司只經(jīng)過了三天簡單培訓(xùn)時(shí)間就直接跟師上崗了。
六、以提高為責(zé)任,加強(qiáng)師資建設(shè)
我校冶金專業(yè)為新專業(yè),但教師質(zhì)量很高,目前專業(yè)課的教育都是在企業(yè)工作過有著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的老師,具有研究生學(xué)歷教師占60%,既有深厚的理論功底,又有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。學(xué)校每年都安排專業(yè)教師去企業(yè)進(jìn)行崗位培訓(xùn),知道企業(yè)所需,又能根據(jù)所需進(jìn)行教學(xué)。另一方面聘請相關(guān)企業(yè)的技術(shù)骨干或企業(yè)高工到校進(jìn)行兼職。真正做到培養(yǎng)是為了提高,提高教師的專業(yè)水平才能提高學(xué)生的技術(shù)水平。
只有充分認(rèn)識技工學(xué)校開展冶金專業(yè)存在的問題和困難,結(jié)合職業(yè)教育的特點(diǎn),縮減專業(yè)范圍,合理進(jìn)行課程設(shè)置,開發(fā)職業(yè)教育的特色教育,靈活安排教育內(nèi)容,重視教學(xué)方法和實(shí)際操作能力的培養(yǎng),加強(qiáng)師資建設(shè)和實(shí)訓(xùn)設(shè)備投入,才能在當(dāng)前社會形勢下培育出一批“下得去、上手快、留得住、用得上”的新型冶金技能人才。
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【關(guān)鍵詞】卓越計(jì)劃 材料工程 專業(yè)
研究生培養(yǎng)
【中圖分類號】G【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【文章編號】0450-9889(2012)12C-
0048-03
根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》和《教育部關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見》,國家決定實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”(簡稱“卓越計(jì)劃”),促進(jìn)工程教育改革和創(chuàng)新,全面提高我國工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量?!白吭接?jì)劃”實(shí)施的專業(yè)包括傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的相關(guān)專業(yè),遵循“行業(yè)指導(dǎo)、校企合作、分類實(shí)施、形式多樣”的原則,重視國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)的人才需求。實(shí)施的層次包括工科的本科生、碩士研究生和博士研究生三個(gè)層次,培養(yǎng)現(xiàn)場工程師、設(shè)計(jì)開發(fā)工程師和研究型工程師等多種類型工程師后備人才。同時(shí),作為適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展形勢的新舉措,教育部決定自2009年起擴(kuò)大招收全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生的范圍和規(guī)模。全日制專業(yè)學(xué)位碩士研究生與學(xué)術(shù)型碩士研究生屬同一層次的不同類型,它主要培養(yǎng)有特定職業(yè)背景的高級專門人才,其中工程碩士專業(yè)學(xué)位因培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式、教學(xué)理念與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面均緊密契合教育部推進(jìn)的“卓越計(jì)劃”,因此被納入計(jì)劃之中。
桂林理工大學(xué)近年來對工程碩士專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)模式進(jìn)行了積極的探索,2012年被教育部列入“卓越計(jì)劃”。全校共有3個(gè)本科專業(yè)和4個(gè)工程碩士專業(yè)領(lǐng)域(含材料工程)獲批開展“卓越計(jì)劃”,成為了廣西唯一獲得研究生層次“卓越計(jì)劃”的高校。本文以桂林理工大學(xué)材料工程專業(yè)為例,探討在實(shí)施“卓越計(jì)劃”的情況下,如何結(jié)合廣西經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求,改革材料工程專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)模式。
一、廣西實(shí)施“卓越計(jì)劃”材料工程專業(yè)碩士的環(huán)境與條件
全日制工程碩士專業(yè)學(xué)位教育是研究生教育發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。由于工程碩士教育培養(yǎng)的是高層次應(yīng)用型人才,因此必須在教育、科技、經(jīng)濟(jì)緊密結(jié)合的框架內(nèi)開展,亦即需要大學(xué)、企業(yè)、職業(yè)界、社會以及政府之間的良好合作與互動才能實(shí)現(xiàn)。目前高等教育依然沿習(xí)著計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下的教育模式,高等教育仍是一個(gè)相對封閉的體系,對外部需求的了解不夠,因此人才培養(yǎng)難以適應(yīng)當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。設(shè)立工程碩士專業(yè)學(xué)位就是為了改變工科研究生培養(yǎng)規(guī)格單一的局面,通過明確不同于學(xué)術(shù)型研究生的培養(yǎng)制度(如雙導(dǎo)師制、企業(yè)參與、社會評價(jià)、與職業(yè)資格掛鉤等)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)制度的變革。但目前這一宏觀管理體制改革尚未完成,工程碩士專業(yè)學(xué)位教育制度環(huán)境仍然存在諸如產(chǎn)學(xué)研機(jī)制不健全、市場調(diào)節(jié)機(jī)制不完善、質(zhì)量保證機(jī)制不科學(xué)和缺乏專業(yè)認(rèn)證制度等問題,這些情況在經(jīng)濟(jì)尚不發(fā)達(dá)的廣西更為嚴(yán)重。因此,需要廣泛借鑒發(fā)達(dá)國家、國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)驗(yàn),充分發(fā)揮主觀能動性,創(chuàng)造性地開展工作。
事實(shí)上,工程碩士教育在西方發(fā)達(dá)國家也經(jīng)歷了曲折和探索過程。美國的工程碩士研究生教育產(chǎn)生于第二次世界大戰(zhàn)后,其蓬勃發(fā)展始于20世紀(jì)80年代中后期。美國的工程碩士計(jì)劃實(shí)質(zhì)是四年本科計(jì)劃的拓展,其宗旨是為工業(yè)界培養(yǎng)高水平的實(shí)踐型專業(yè)人才,它注重工程設(shè)計(jì)和學(xué)生在工程實(shí)踐中提出問題、發(fā)現(xiàn)問題能力的培養(yǎng)。值得注意的是,美國工程碩士的教學(xué)計(jì)劃和教材與學(xué)術(shù)型碩士研究生完全一致,這表明實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與較高的學(xué)術(shù)水平并重是工程碩士在美國獲得認(rèn)可的重要因素。歐洲大學(xué)和企業(yè)在培養(yǎng)工程師的工程能力方面有比較成熟的合作運(yùn)行機(jī)制。來自企業(yè)的工程師能夠?qū)嵸|(zhì)性地參與教學(xué)計(jì)劃和課程體系的設(shè)置,其中一般包括不少于3個(gè)月的職業(yè)實(shí)習(xí)以及3個(gè)月以上的實(shí)戰(zhàn)性研究論文或設(shè)計(jì)項(xiàng)目。此外,發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體還普遍將專業(yè)認(rèn)證和職業(yè)資格準(zhǔn)入制度與高等工程教育掛鉤,如在美國未經(jīng)ABET認(rèn)證的工程專業(yè)學(xué)生很難獲得注冊工程師資格;在歐洲,進(jìn)入FEANI認(rèn)可的工程專業(yè)學(xué)習(xí)是獲得工程師資格的基本條件;在日本,JABEE認(rèn)可的工程專業(yè)畢業(yè)生可以免試通過技術(shù)士資格考試的初試;在英國,工程教育更是以取得專業(yè)資格作為培養(yǎng)的主要目標(biāo)。由此可見,工程碩士教育在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成了其突出應(yīng)用性的定位,并與各類專業(yè)資格掛鉤。
國內(nèi)一些首批加入“卓越計(jì)劃”的高校在工程碩士培養(yǎng)方面也進(jìn)行了一系列有益的探索。如南京大學(xué)實(shí)施了分級課程體制,突出講座、沙龍、實(shí)戰(zhàn)模擬、案例教學(xué)等內(nèi)容的比重,學(xué)位論文則強(qiáng)調(diào)以案例研究為主;還通過自我評價(jià)體系,對“卓越計(jì)劃”實(shí)施情況進(jìn)行經(jīng)常性的研討與測評。河海大學(xué)對其特色專業(yè)—水利工程專業(yè)的專業(yè)學(xué)位研究生教育進(jìn)行全面的探索。他們提出了“重理論,強(qiáng)實(shí)踐”的理念,在課程內(nèi)容上強(qiáng)調(diào)與學(xué)術(shù)型有所區(qū)別,注重案例和研討式教學(xué),通過“頂崗實(shí)踐”獲得工程實(shí)踐能力,其學(xué)位論文的可以是規(guī)劃、勘探、設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目管理、產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用研究等。
雖然廣西屬于西部欠發(fā)達(dá)地區(qū),但已經(jīng)提出了“14+4”千億元產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃,力爭包括食品、汽車、石化、電力、有色金屬、冶金、機(jī)械、建材等14個(gè)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達(dá)千億元,同時(shí)培育包括新材料、新能源、節(jié)能與環(huán)保、海洋等4個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。材料學(xué)科是實(shí)現(xiàn)該計(jì)劃不可或缺的技術(shù)支撐,而具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的材料工程專業(yè)碩士則是最為急需的高級人才。雖然目前廣西有能力持續(xù)支持實(shí)施“卓越計(jì)劃”的大型企業(yè)不多,但亟待技術(shù)升級的企業(yè)則比比皆是。
二、桂林理工大學(xué)材料學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀與材料工程專業(yè)碩士培養(yǎng)存在的問題
桂林理工大學(xué)材料工程專業(yè),其前身可追溯到1992年桂林冶金地質(zhì)學(xué)院的地質(zhì)專業(yè),以后逐步增設(shè)了無機(jī)非金屬材料、高分子材料與工程、金屬材料工程、冶金工程和材料科學(xué)與工程等專業(yè),基本上涵蓋了材料科學(xué)與工程專業(yè)的主要學(xué)科。該學(xué)科目前擁有材料科學(xué)與工程和冶金工程兩個(gè)一級學(xué)科碩士點(diǎn),高分子化學(xué)與物理二級學(xué)科碩士點(diǎn),同時(shí)招收材料工程專業(yè)碩士。其中,材料學(xué)為省級重點(diǎn)學(xué)科,并于2009年成為教育部批準(zhǔn)的博士點(diǎn)授權(quán)建設(shè)學(xué)科。
通過多年建設(shè),桂林理工大學(xué)材料學(xué)科已經(jīng)形成了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并舉的格局,其主要研究方向包括無機(jī)非金屬材料的合成與制備新技術(shù)、高性能聚合物基復(fù)合材料、新型電、磁功能材料及能源功能材料、綠色建材及生態(tài)環(huán)境材料等,密切結(jié)合廣西優(yōu)勢有色金屬、礦物和植物資源等設(shè)立和發(fā)展起來的,具有較為鮮明的地方特色。學(xué)科目前擁有省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地、教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣西壯族自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺,還與廣西10多家大型企業(yè)建立了產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系,科研成果應(yīng)用獲得直接經(jīng)濟(jì)效益10億余元,并獲得包括國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、廣西科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、廣西自然科學(xué)二等獎(jiǎng)等重要研究成果。
但是,材料工程碩士培養(yǎng)仍然存在著許多亟待解決的問題,表現(xiàn)為:第一,現(xiàn)行的材料工程專業(yè)碩士的人才培養(yǎng)方案中雖設(shè)置了實(shí)踐環(huán)節(jié),卻缺少相應(yīng)的強(qiáng)化訓(xùn)練內(nèi)容,在課程設(shè)置上與學(xué)術(shù)型研究生差別不大;第二,材料工程碩士自身的認(rèn)可程度不高,所錄取的學(xué)生一般是成績未達(dá)到學(xué)術(shù)型研究生要求的,學(xué)生容易產(chǎn)生自卑情況,而且自費(fèi)上學(xué)的比例偏高;第三,研究生導(dǎo)師對培養(yǎng)工程碩士的積極性也不高,因?yàn)閷W(xué)生在完成一年的理論課學(xué)習(xí)后就要到企業(yè)去實(shí)習(xí),對導(dǎo)師的實(shí)驗(yàn)室研究作用甚??;第四,近年來追求學(xué)科全面發(fā)展成為普遍的趨向,使得桂林理工大學(xué)原來的有色金屬行業(yè)背景明顯淡化,在材料學(xué)科上表現(xiàn)為涉及領(lǐng)域?qū)挘蒲泄ぷ鞔蠖嗉性诠δ懿牧?、?fù)合材料或納米材料等新材料領(lǐng)域,而傳統(tǒng)的金屬材料和冶金工程反而成了弱項(xiàng);第五,缺乏必要的“行業(yè)指導(dǎo)”,為“卓越計(jì)劃”工程碩士的培養(yǎng)帶來了較大的困難。
三、創(chuàng)新材料工程專業(yè)碩士培養(yǎng)模式,校企合作,全程互動實(shí)施“卓越計(jì)劃”
“卓越計(jì)劃”為全面提升材料工程專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)質(zhì)量提供了最佳的契機(jī),而創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式必須要切合廣西社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。為此,我們提出了培養(yǎng)工藝設(shè)計(jì)與新產(chǎn)品研發(fā)兩類材料工程專業(yè)碩士的新思路。廣西工業(yè)技術(shù)落后,主要依靠資源生產(chǎn)初級產(chǎn)品,生產(chǎn)過程高消耗、高污染。工藝設(shè)計(jì)類工程碩士的培養(yǎng)則針對這些問題發(fā)展,將相關(guān)的技術(shù)改造與工藝設(shè)計(jì)作為工程碩士的畢業(yè)論文(或設(shè)計(jì))內(nèi)容,依托產(chǎn)學(xué)研基地和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究平臺,為企業(yè)解難題、創(chuàng)效益,進(jìn)而提高社會對工程碩士的認(rèn)可程度,強(qiáng)化高校與企業(yè)的聯(lián)系;而新產(chǎn)品研發(fā)類工程碩士的研發(fā)工作主要是服務(wù)于落戶在廣西的新材料、新能源、節(jié)能與環(huán)保和海洋等新興產(chǎn)業(yè)的需求,開展新產(chǎn)品研發(fā)或進(jìn)行擴(kuò)大實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)研究成果的轉(zhuǎn)化。根據(jù)論文工作的內(nèi)容和要求的不同,靈活安排實(shí)習(xí)時(shí)間和畢業(yè)論文的形式。如以工藝或流程設(shè)計(jì)為主的工程碩士要在企業(yè)實(shí)習(xí)至少半年,其畢業(yè)論文以工藝或流程設(shè)計(jì)為主;而以新產(chǎn)品研發(fā)為主的工程碩士則留在實(shí)驗(yàn)室,借助本學(xué)科的儀器設(shè)備完成相關(guān)研發(fā)工作。
在培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)上,我們提出要圍繞工程基礎(chǔ)教育(技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ))和工程專業(yè)教育(工程實(shí)踐和設(shè)計(jì)創(chuàng)新)兩個(gè)中心環(huán)節(jié)層層遞進(jìn),培養(yǎng)具有較強(qiáng)技術(shù)知識、推理能力、解決實(shí)際工程問題能力、項(xiàng)目與工程管理能力和有效溝通與交流能力,同時(shí)具備較高職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)與社會責(zé)任的高級工程技術(shù)人才。充分利用雙導(dǎo)師制,把高校研究生教學(xué)中的專業(yè)基礎(chǔ)教育優(yōu)勢與企業(yè)導(dǎo)師在工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐方面的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合,共同指導(dǎo)學(xué)生完成工藝設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品開發(fā),培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力和技術(shù)開發(fā)過程的組織能力,有效促進(jìn)“卓越計(jì)劃”在材料工程碩士層面的貫徹與實(shí)施。基于材料學(xué)科的特點(diǎn),材料工程專業(yè)碩士在材料學(xué)基礎(chǔ)理論方面同樣需要扎實(shí)的基礎(chǔ)。因此,基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容要與學(xué)術(shù)型碩士相同,但專業(yè)必修課和選修課的教學(xué)內(nèi)容則要突出材料加工與工程設(shè)計(jì)等方面,這部分教學(xué)任務(wù)可優(yōu)先安排給有“雙師證”(即教師證和工程師證)或有過企業(yè)工作經(jīng)歷的教師。此外,還專門開設(shè)了實(shí)踐環(huán)節(jié),用于實(shí)驗(yàn)技能實(shí)訓(xùn)及現(xiàn)場實(shí)習(xí)等。
在考核標(biāo)準(zhǔn)與評價(jià)體系方面,材料工程專業(yè)碩士也與學(xué)術(shù)型碩士有所不同。材料工程專業(yè)碩士畢業(yè)不要求在省級以上正式學(xué)術(shù)期刊,考核主要集中在畢業(yè)論文(或設(shè)計(jì))所體現(xiàn)的工作量、創(chuàng)新性和實(shí)施效果等方面。在研究生評優(yōu)和獎(jiǎng)學(xué)金評比中,主要考核工程碩士自主知識產(chǎn)權(quán)、專利申報(bào)或方案實(shí)施所取得的經(jīng)濟(jì)效益等情況,并使之與學(xué)術(shù)型碩士所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文有可比性,創(chuàng)建公平競爭的環(huán)境。
在校企合作辦學(xué)方面,桂林理工大學(xué)與桂林地質(zhì)礦產(chǎn)研究院、廣西三環(huán)企業(yè)集團(tuán)有限公司、廣西魚峰集團(tuán)有限公司、廣西金山銦鍺冶金化工有限公司和廣西新未來信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司等一批具有實(shí)力的企業(yè)建立了穩(wěn)定(下轉(zhuǎn)第54頁)(上接第49頁)的產(chǎn)學(xué)研基地。學(xué)生在企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)踐時(shí),要求企業(yè)要以“準(zhǔn)員工”的標(biāo)準(zhǔn)對待,嚴(yán)格要求且給予一定的生活補(bǔ)貼,而相關(guān)企業(yè)也有優(yōu)先挑選畢業(yè)生的權(quán)利。桂林理工大學(xué)經(jīng)過資格和能力評審,第一批共聘請了15位企業(yè)導(dǎo)師,均為企業(yè)高層或具有高級職稱人員。企業(yè)導(dǎo)師要對在企業(yè)進(jìn)行的工程實(shí)踐培養(yǎng)內(nèi)容和培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn),如企業(yè)高級技術(shù)人員授課、生產(chǎn)現(xiàn)場學(xué)習(xí)與安全培訓(xùn)、參與新產(chǎn)品研發(fā)和工程設(shè)計(jì)等提出了較為詳細(xì)的要求,企業(yè)教學(xué)完成后相關(guān)企業(yè)應(yīng)為學(xué)生提供培養(yǎng)質(zhì)量鑒定。
為了確保材料工程專業(yè)碩士的培養(yǎng)能夠符合“卓越計(jì)劃”的要求,桂林理工大學(xué)提出了校企合作、全程互動的理念,并成立了“卓越計(jì)劃”領(lǐng)導(dǎo)小組,下設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室、校級專家小組及二級學(xué)院教學(xué)工作小組等組織機(jī)構(gòu),并為每個(gè)試點(diǎn)專業(yè)提供專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)。學(xué)校在鼓勵(lì)相關(guān)試點(diǎn)專業(yè)大膽改革、積極探索的同時(shí),特別強(qiáng)調(diào)教學(xué)質(zhì)量。為此,材料工程專業(yè)也建立了教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控與信息反饋機(jī)制,對現(xiàn)行的材料工程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果進(jìn)行定期評估,并征求學(xué)生的反饋意見。此外,還通過校內(nèi)導(dǎo)師定期與相關(guān)企業(yè)保持溝通,了解材料工程碩士研究生在課題執(zhí)行方面的情況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理并向?qū)Ψ狡髽I(yè)通報(bào),真正做到“全程互動”。
總之,實(shí)施“卓越計(jì)劃”對創(chuàng)新材料工程專業(yè)碩士的培養(yǎng)有顯著的促進(jìn)作用。桂林理工大學(xué)將依照校企合作、全程互動的理念,扎實(shí)做好“卓越計(jì)劃”材料工程專業(yè)碩士試點(diǎn)工作,努力實(shí)現(xiàn)高校與企業(yè)的雙向共贏,更好地服務(wù)廣西經(jīng)濟(jì)的新發(fā)展。
【參考文獻(xiàn)】
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【基金項(xiàng)目】新世紀(jì)廣西高等教育教改工程項(xiàng)目(2011JGA050,2010JGA031);桂林理工大學(xué)教改工程項(xiàng)目(2010B06)
關(guān)鍵詞:石油焦;脫硫;煅燒
前言:
對于石油焦而言,其質(zhì)量主要受制于原油自身、煉化工藝以及焦化工藝。目前,高硫化影響突出,加之石油劣質(zhì)化的影響,使得優(yōu)質(zhì)原油的數(shù)量在不斷減少,無法滿足低雜質(zhì)和低硫含量的要求。鑒于石油焦在行業(yè)中的關(guān)鍵地位,要積極探索高溫煅燒石油焦、中低溫?fù)饺胩砑觿╈褵鞔_石油焦火法脫硫的最佳溫度和粒度范圍,為石油焦火法脫硫的應(yīng)用提供有力的支持。
1對試驗(yàn)的介紹
在實(shí)驗(yàn)中,主要的材料為石油焦的雜質(zhì)元素,極具典型,是高硫焦的一種;將試驗(yàn)的部分一分為二,分別為高溫煅燒和中低溫煅燒。其主要的標(biāo)準(zhǔn)為:首先,將石油焦原理的質(zhì)量設(shè)定為每份5克。其次,將其置于陶瓷坩堝中,采取填埋焦進(jìn)行覆蓋,而后進(jìn)行煅燒。再次,在煅燒的過程中,需要將爐溫升溫速度控制在每分鐘3攝氏度的范疇,同時(shí),溫度點(diǎn)的保溫時(shí)間控制在2小時(shí)之內(nèi);實(shí)驗(yàn)中涉及的主要設(shè)備為測硫儀。
2針對高溫煅燒的探討
2.1 系統(tǒng)分析煅燒溫度對石油焦脫硫變化產(chǎn)生的影響
對于粒度為-0.105毫米的石油焦原料,對其進(jìn)行不同溫度的煅燒。溫度需要設(shè)置為幾個(gè)參數(shù),分為被1000攝氏度-1500攝氏度之間,以100為增加幅度,對加溫后的脫硫率進(jìn)行觀察。由此可以發(fā)現(xiàn),隨著煅燒溫度的提升,脫硫率呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。當(dāng)溫度控制在1000攝氏度-1200攝氏度之間的時(shí)候,石油焦的脫硫率始終處于10%之下的狀態(tài),極限值在7.76%。對煅燒溫度進(jìn)行提升,達(dá)到1300攝氏度-1400攝氏度的時(shí)候,脫硫率出現(xiàn)較為顯著的升高,其數(shù)值能夠達(dá)到25.57%以上,甚至最高值能夠達(dá)到72.06%。一旦煅燒溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)置的最高值,也就是1500攝氏度,脫硫率此時(shí)處于最高峰狀態(tài),達(dá)到86%。
2.2對石油焦粒度對煅燒脫硫產(chǎn)生的影響的分析
針對這一問題,在實(shí)驗(yàn)中,選取幾種規(guī)格的石油焦,主要控制在5-6毫、1.18-088毫米、0.25-0.15毫米0.105-0.08毫米、0.075-0.048、-0.038毫米的范疇,其中煅燒溫度設(shè)置為1300攝氏度,而后進(jìn)行煅燒,觀察煅燒完成后的硫含量。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),石油焦粒度越小,脫硫率越高,形成一種趨勢。脫硫率出現(xiàn)快速增長的粒度節(jié)點(diǎn)為0.105-0.08毫米,形成脫硫率變化的漸變點(diǎn)。但是,如果粒度在0.048毫米以下,脫硫率呈現(xiàn)不變的狀態(tài)。主要原因是,如果石油焦的粒度不處于較細(xì)的狀態(tài),無法完全暴露嵌在石油焦內(nèi)部碳骨架上的噻吩類有機(jī)硫,很難全面發(fā)生反應(yīng),同時(shí)從石油焦顆粒中進(jìn)行脫出。但是,粒度在0.048的時(shí)候,硫元素處于暴露的最大臨界點(diǎn),如果力度出現(xiàn)過細(xì)的情況,同時(shí)在0.048毫米以下,就無法實(shí)現(xiàn)更大量的硫元素進(jìn)行脫出。
3對中低溫催化煅燒脫硫的探討
3.1固-固中低溫催化脫硫介紹
3.1.1對于不同類型的化學(xué)試劑,對石油焦脫硫率的影響存在差異。在實(shí)驗(yàn)中,主要選取五種化學(xué)試劑,即NaCl、FeCl3、AlCl3、Na2CO3和NaHO,數(shù)量為0.5克,石油焦的粒度為0.105-0.08毫米,化學(xué)家與石油焦進(jìn)行混合,保證均勻,而后進(jìn)行干燥處理。在完成干燥處理之后,檢測硫含量以及脫硫率。在檢測中可以發(fā)現(xiàn),不同的化學(xué)劑對脫離率產(chǎn)生差異化的影響,其中,脫硫率最佳的是Na2CO3,其次為NaOH,其它三種對脫硫率的影響較差。為此。在五種添加劑中,脫硫效果最佳、效果最明顯的是Na2CO3。
3.1.2溫度對石油焦脫硫率的影響。當(dāng)溫度處于1000攝氏度的時(shí)候,Na2CO3能夠?qū)崿F(xiàn)較好的脫硫效果。為此,將Na2CO3與粒度在0.105-0.08毫米范圍的石油焦進(jìn)行混合煅燒,設(shè)置不同的溫度,通常為700-1100攝氏度,而后進(jìn)行化學(xué)劑的清洗,完成干燥,對脫硫率進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn),脫硫率的變化趨勢為增大到平穩(wěn)的趨勢。在700攝氏度的時(shí)候,脫硫未發(fā)生。在800攝氏度的時(shí)候,脫硫效果明顯,迅速增加,在滿足900攝氏度的時(shí)候,脫硫率最高,達(dá)到58.30%的數(shù)值。而在達(dá)到100攝氏度之后,脫離率處于58%-60%之間進(jìn)行波動,但是,不會再出現(xiàn)上升的情況。也就是說,900攝氏度的時(shí)候,Na2CO3達(dá)到最佳的脫硫效果。
3.2固-液浸漬中溫催化脫硫法的介紹
首先,要配制試劑溶液,將十二烷基三甲基溴化銨與Na2CO3進(jìn)行混合,摩爾濃度分別設(shè)置為0.4,0.8,1.2,1.6,2.0以及1.2摩爾/升,同時(shí),選擇粒度在0.105-0.08毫米范圍的石油焦,將其分為6份,加入溶液之中,在常溫下進(jìn)行攪拌,而后進(jìn)行浸潤處理,時(shí)間為24小時(shí),達(dá)到完全浸潤之后,進(jìn)行過濾和干燥處理,使得石油焦顆粒的外面被Na2CO3。將包裹物置于陶瓷坩中,溫度設(shè)置為900攝氏度進(jìn)行煅燒。對煅燒后的石油焦進(jìn)行清洗,干燥處理之后進(jìn)行硫含量的檢測。隨著Na2CO3濃度的增加,脫硫率出現(xiàn)先增后穩(wěn)定的狀態(tài)。其中,脫硫率最高的時(shí)候,溶液濃度為0.8摩爾/升,如果濃度繼續(xù)增大,脫硫率處于66%-67%的幅度之間,也就是說0.8摩爾/升的濃度的時(shí)候,溶液包裹能力最大。
結(jié)束語:
綜上,通過對高硫石油焦火法脫硫及脫硫摻入劑的研究可以發(fā)現(xiàn),在高溫煅燒環(huán)境下,脫硫率會隨著溫度的升高貳提升,其中,1500攝氏度能夠滿足最大脫硫效果,同時(shí),在這一過程中,石油焦的粒度影響較大,其中最佳粒度范圍為0.075-0.048毫米;在中低溫催化煅燒中,效果較好的化學(xué)試劑為Na2CO3,尤其是在溫度滿足900攝氏度的時(shí)候,脫硫率達(dá)到穩(wěn)定值。另外,如果Na2CO3濃度存在差異,借助充分浸潤,能夠提升脫硫率,其中最佳的濃度值為0.8毫升/升,達(dá)到67.03%的脫硫率。
參考文獻(xiàn):
[1]陳雪.利用脫硫石油焦渣制備加氣混凝土的研究[D].青島理工大學(xué),2011.
1實(shí)驗(yàn)材料與方法
實(shí)驗(yàn)用鋼采用50kg真空感應(yīng)爐熔煉,化學(xué)成分如表1所示。采用Thermo-Calc軟件進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算實(shí)驗(yàn)鋼的相變點(diǎn),其Ac1、Ac3、Ms點(diǎn)溫度分別為650、726和170℃。實(shí)驗(yàn)鋼澆鑄成錠并鍛造成100mm×60mm×40mm的鍛坯,鍛坯經(jīng)1200℃保溫1h后熱軋,開軋溫度1150℃,經(jīng)五道次軋制,終軋溫度為870℃,卷取溫度為660℃。熱軋板經(jīng)酸洗除磷后冷軋,冷軋壓下率為50%,得到厚度為1.5mm的冷軋板。Q&P熱處理工藝示意圖如圖1所示。先將實(shí)驗(yàn)鋼在兩相區(qū)奧氏體化退火,然后淬火至160℃,接著在400℃進(jìn)行配分處理,最后淬火至室溫。連續(xù)退火工藝在ULVACCCT-AY-Ⅱ型板材退火模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,退火溫度分別為650、670、690和710℃。根據(jù)國標(biāo)GB/T228.1-2010,將熱處理后的鋼加工成50mm標(biāo)距的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣,并在室溫下進(jìn)行拉伸試驗(yàn),對每種狀態(tài)的拉伸試樣進(jìn)行兩次拉伸測試,性能指標(biāo)取其平均值。退火后鋼板的金相試樣經(jīng)機(jī)械拋光和4%硝酸酒精侵蝕后,在ZEISSAX10光學(xué)顯微鏡(OM)和QuantaFEG450熱場發(fā)射環(huán)境掃描電鏡(SEM)下觀察其顯微組織形貌和各相的形態(tài)分布。EBSD技術(shù)用于決定殘留奧氏體相分布,高分辨率EBSD圖片在步長為50nm放大倍數(shù)為10000×條件下獲得,并用HKLChannel5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
2.1退火溫度對組織的影響
實(shí)驗(yàn)鋼經(jīng)兩相區(qū)Q&P工藝之后的顯微組織如圖2所示。其顯微組織由塊狀鐵素體+殘留奧氏體/馬氏體混合組織組成。其中,白色組織為鐵素體,深色組織為塊狀殘留奧氏體/馬氏體。從圖中可以看出,晶粒尺寸達(dá)到了亞微米級別,光學(xué)顯微鏡的分辨尺度下很難辨認(rèn)組織的細(xì)節(jié)與狀態(tài)。隨著退火溫度的升高,白色區(qū)域逐漸減少,深色區(qū)域逐漸增多。圖3為實(shí)驗(yàn)鋼Q&P處理后的SEM照片。經(jīng)歷兩相區(qū)退火后,從圖中可以看出,深色塊狀下凹區(qū)域?yàn)殍F素體,細(xì)小的碳化物彌散分布在鐵素體基體上,白色塊狀為馬氏體或殘留奧氏體。在650℃退火時(shí),由于剛到Ac1溫度,馬氏體/殘留奧氏體組織很少,組織中存在大塊的冷軋變形的未再結(jié)晶區(qū)和彌散的未溶碳化物顆粒;高于Ac1退火時(shí),隨退火溫度升高,未再結(jié)晶區(qū)和碳化物逐漸減少,馬氏體/殘留奧氏體逐漸增加。當(dāng)退火溫度為670℃時(shí),形變基體的再結(jié)晶程度增加,同時(shí)有塊狀馬氏體/殘留奧氏體組織增多,說明退火溫度已經(jīng)處于兩相區(qū)的溫度范圍;當(dāng)退火溫度為690℃時(shí),超細(xì)化的馬氏體/殘留奧氏體彌散的分布在基本再結(jié)晶的基體上,同時(shí)未溶解的滲碳體已經(jīng)很少;當(dāng)實(shí)驗(yàn)鋼在710℃退火時(shí),基體中基本不存在碳化物。
2.2退火溫度對力學(xué)性能的影響
圖4為不同退火溫度下實(shí)驗(yàn)鋼工程應(yīng)力應(yīng)變曲線。實(shí)驗(yàn)鋼在彈性變形結(jié)束后,出現(xiàn)了不同的加工硬化現(xiàn)象,當(dāng)退火溫度為650℃以及670℃時(shí),實(shí)驗(yàn)鋼拉伸曲線的塑性變形階段呈現(xiàn)出雙曲的特征,即曲線在塑性變形的初期即開始出現(xiàn)局部變形,拉伸曲線逐漸下降,隨后又產(chǎn)生一定的加工硬化,拉伸曲線逐漸上升,直至斷裂;當(dāng)退火溫度為690℃時(shí),應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)了呂德斯類型臺階,這與局部應(yīng)變有關(guān),應(yīng)變局部存在于狹窄的變形帶中[11],當(dāng)應(yīng)變約為0.09時(shí),由于應(yīng)變積累到一定程度,殘留奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生加工硬化出現(xiàn)了第一個(gè)臺階,當(dāng)應(yīng)變積累達(dá)到約0.23時(shí),實(shí)驗(yàn)鋼發(fā)生失穩(wěn)斷裂。當(dāng)退火溫度達(dá)到710℃時(shí),出現(xiàn)了明顯的加工硬化現(xiàn)象,這主要是因?yàn)?10℃時(shí)鋼中殘留奧氏體含量較多,殘留奧氏體相變產(chǎn)生TRIP增塑效應(yīng)的結(jié)果,之后應(yīng)力應(yīng)變曲線呈鋸齒狀,這稱為PLC效應(yīng),直至失穩(wěn)斷裂。退火溫度為650、670和690℃時(shí),隨溫度升高,斷后伸長率逐漸升高,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度逐漸降低,這是因?yàn)殡S退火溫度升高鐵素體回復(fù)再結(jié)晶程度增大,且滲碳體逐漸減少。圖5不同退火溫度Q&P鋼的力學(xué)性能Fig.5MechanicalpropertiesofthesteeltreatedbyQ&Pprocessatdifferentannealingtemperatures圖5是實(shí)驗(yàn)鋼不同退火溫度條件下力學(xué)性能對比。從圖看出,隨退火溫度升高,抗拉強(qiáng)度有下降的趨勢,但變化幅度不大,而斷后伸長率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,且在690℃達(dá)到最大,峰值為23.5%。由圖中可知,退火溫度為690℃時(shí),強(qiáng)度和塑性達(dá)到最佳結(jié)合,強(qiáng)塑積最大,達(dá)到28GPa•%。
2.3殘留奧氏體的XRD測量結(jié)果
采用X射線衍射技術(shù)對不同退火溫度處理后樣品中殘留奧氏體含量進(jìn)行了測定。不同溫度下的XRD譜如圖6所示。由圖中可見,退火溫度為650℃時(shí),幾乎沒有殘留奧氏體峰,隨退火溫度升高,殘留奧氏體相對衍射強(qiáng)度逐漸增大且(200)γ和(211)γ峰基本以相同比例增加而鐵素體峰卻逐漸較弱。這主要是因?yàn)橥嘶饻囟壬?,兩相區(qū)得到的殘余奧氏體增多,在隨后的淬火和配分中,C配分穩(wěn)定的奧氏體含量大于奧氏體分解或相變的量。留奧氏體體積分?jǐn)?shù)逐漸升高。退火溫度為650℃時(shí),奧氏體中碳含量最大,這主要是因?yàn)榇藭r(shí)殘留奧氏體含量較少,因此TRIP效應(yīng)不明顯導(dǎo)致塑性較差,說明此時(shí)殘留奧氏體體積分?jǐn)?shù)是影響塑性的主要因素。退火溫度在650℃以上時(shí),殘留奧氏體碳含量先升高后降低,在690℃時(shí)達(dá)到最大,這和圖5斷后伸長率表征結(jié)果趨勢一致,說明當(dāng)退火溫度在Ac1以上時(shí),殘留奧氏體中碳含量是影響塑性的主要因素。
3殘留奧氏體增塑效應(yīng)分析
殘留奧氏體在Q&P鋼中至關(guān)重要,其體積分?jǐn)?shù)、化學(xué)成分、尺寸、形貌、以及位置都是影響殘留奧氏體穩(wěn)定性的因素。殘留奧氏體對塑性有3個(gè)效應(yīng),一個(gè)是TRIP效應(yīng),另一個(gè)是阻礙微裂紋擴(kuò)展(BMP)效應(yīng),最后是殘留奧氏體吸收位錯(cuò)(DARA)效應(yīng)[12]。圖8是通過HKLChannel5數(shù)據(jù)處理軟件得到的FCC相和BCC相分布結(jié)果。圖中灰色和黑色是由于位錯(cuò)密度等缺陷導(dǎo)致的襯度不同所致,其中灰色為鐵素體,黑色為位錯(cuò)密度高馬氏體,藍(lán)色塊狀為殘留奧氏體,綠色線條代表2°~15°晶界,一般認(rèn)為是亞晶界,黑色線條為>15°晶界,一般認(rèn)為晶界。從圖中可以看出,隨著退火溫度的升高,殘留奧氏體的比例逐漸增高,到710℃時(shí),達(dá)到最大,這是由于隨退火溫度升高,退火時(shí)兩相區(qū)奧氏體含量逐漸升高,相當(dāng)一部分被保留在室溫成為殘留奧氏體。但是由于710℃時(shí),殘留奧氏體塊較大且分布不均勻,導(dǎo)致殘留奧氏體穩(wěn)定性下降,因此此溫度下塑性較差。而690℃時(shí),殘留奧氏體尺寸相近且均勻彌散分布于鐵素體基體上,由圖7可知,此時(shí)奧氏體碳含量也相對較高,因此,殘留奧氏體也相對穩(wěn)定,塑性最好。
4結(jié)論