少学时冶金物理化学论文

2022-04-15

摘要:根据物理化学课程的教学特点,从降低理论难度、取舍教学内容、加强实验、多举实例、贯穿人文教育五个方面探讨了物理化学课程教学方法,达到启发学生的学习热情,培养合格高职学生,保证课堂教学效果的目的,从而提高物理化学课程教学质与量。今天小编为大家推荐《少学时冶金物理化学论文(精选3篇)》,仅供参考,希望能够帮助到大家。

少学时冶金物理化学论文 篇1:

创新型人才培养模式下的物理化学教学研究与改革

[摘 要]物理化学知识体系与生命、环境、材料、化学工程、冶金工程、能源等众多学科领域的发展密切相关,是培养学生科学素养和创新能力的基础。以物理化学的研究内容和发展状况为出发点,从教学进程的研究、理论和实验教学的方式和方法以及教学改革的基本思路等方面,可以探讨创新型人才培养模式下物理化学教学应注重的实际问题。对物理化学知识体系的认知和理解是培养具有创新思维和杰出科研能力的人才的基础。根据物理化学的教学内容和课程特点,设计切实可行的教学环节和建立行之有效的教学模式,有利于培养学生的探索精神和科学素养,提高学生灵活运用理论知识的能力,满足现代社会发展对科研工作者和工程技术人员的创新能力的要求。

[关键词]创新型人才 物理化学 教学研究 教学改革 理论与实践

物理化学是以物理的原理和实验技术为基础,研究化学体系的性质和行为,发现并建立化学体系中特殊规律的学科。简而言之,物理化学就是用物理的方法研究化学的问题,其研究内容一般包括以下三个方面:

第一,化学体系的宏观平衡性质。以热力学的三个基本定律为理论基础,研究宏观化学体系在各种平衡状态下的物理化学性质及其规律性。在这种平衡状态下,时间不是一个变量。属于这方面的物理化学分支学科有化学热力学、溶液化学、胶体化学和界面化学。

第二,化学体系的微观结构和性质。以量子理论为理论基础,研究原子和分子的结构,以及结构与物性的关系。属于这方面的物理化学分支学科有结构化学和量子化学。

第三,化学体系的动态性质。研究化学变化过程的速率和变化机理。在这种情况下,时间是影响性质体现的一个重要的参量。属于这方面的物理化学分支学科有化学动力学、催化、光化学和电化学。

21世纪后,随着各种基础理论研究的深入和实验技术的发展,物理化学不仅在化学与化学工程领域,而且在材料、冶金、能源、环境和生命科学等领域中也发挥着愈来愈重要的作用,已成为纳米科学、反应控制、量子调控、表面催化等现代科学前沿领域研究的重要工具。在纯粹理论研究和应用基础研究方面都取得了巨大进展,形成了与生命、材料、能源、环境等诸多学科相互交叉、协同发展的新局面。[1]当代物理化学以及相关领域的研究成果也为物理化学的课堂教学增添了新内容。

高等学校本科物理化学的教学内容一般包括化学热力学、胶体化学、界面化学、化学动力学和电化学,以及研究反应机理与宏观现象之间关系的统计热力学。[2] [3] [4]结构化学和量子化学往往单独设课,因此不包含在物理化学课程的教学内容之中。如何将化学学科领域的前沿知识和发展的最新成果有机地融合到物理化学的教学内容之中,需要一线教学人员进行及时、深入的教学研究。然而,在创新型人才的培养过程中既不能故步自封、墨守成规,又应考虑到人才培养的连续性、长期性以及培养目标的专一性。因此,对将要进行的每一步教学改革都应采取积极而又谨慎的态度,从而提升人才培养的质量。

一、教学进程的研究

1877年德国化学家F.W.Ostwald和荷兰化学家J. H.Van’t Hoff创办了德文的《物理化学杂志》(Zeitschrift für Physikalische Chemie)、标志着物理化学学科的形成。至20世纪40年代,物理化学学科发展的基础就已奠定。进入21世纪,随着科学技术的迅猛发展和各学科之间的相互渗透,物理化学不仅与物理学、无机化学、有机化学等学科在内容上存在着大规模的交叉,而且也不断产生新的分支学科,例如物理有机化学、生物物理化学、冶金物理化学、化学物理等。因此,不可能在短短几十个学时内将全部相关知识灌输给学生。重要的是通过理论知识和实验技能的培训使学生掌握物理化学这门学科的研究问题和解决问题的方法,提高学生灵活运用物理化学知识的能力,逐步建立起科学的世界观和方法论。依据这种教学理念,可以将本科物理化学的教学过程分为四个阶段:

第一阶段:基本理论和实验技能的被动学习阶段。对初学者而言,这个阶段枯燥乏味,但又必不可少。在此阶段的教学过程中,教师应逐渐培养并全力保护学生的学习兴趣,尽可能缩短学生在这个阶段的驻留时间。

第二阶段:基本理论和实验技能的主动学习阶段。按照理论课程的进展,帮助学生掌握相关实验科目的实验目的、原理及实验方法,提高实验效率,提升实验结果的精准度。也可适当加入综合性实验内容,从而加深学生对理论知识的理解,提高学生对理论及实验知识的灵活运用能力。此外,鼓励学生之间交流学习心得体会,在帮助他人的同时也提高了自己。

第三阶段:探索精神的培养。鼓励学生自主选择实验项目或自行设计实验方案。指导教师积极引导学生深入思考实验中包含的各种科学问题,并查阅图书资料自行解决问题。物理化学课程中的许多知识与生产实践和日常生活联系紧密,教师可以结合生活中常见的事物提出问题,请学生根据所学知识去解释现象或设计实验,并控制实验过程向预期的方向发展。

第四阶段:科研素质的培养和创新能力的提升。对于有研究兴趣的学生,可以鼓励其进入物理化学专业教学平台,直接参与教师的科研工作,以期拓宽研究视野,迅速提升科研能力和创新能力。

二、理论教学的方法

物理化学是理论性较强的一个学科。对初学者而言,物理化学理论知识比较抽象、晦涩难懂。因此,在理论课教学过程中,教师应时刻注意引导学生掌握由已知解释未知、由简单至复杂、由点及面、由浅入深的学习方法,使其学会运用科学的演绎和推理方法,避免其在新知识面前手足无措。例如,热力学是一种物理方法,热力学第一定律是物理化学课程教学过程中遇到的第一个热力学定律。但是对于化学专业的学生而言,即使在中学阶段学习过基础物理学知识,“热力学”仍然是一个含糊不清的概念。因此,在教学过程中,在进行各种复杂的热力学推导之前,我们首先强调,热力学第一定律不是一个陌生的定律,它不过就是我们中学时期就耳熟能详的能量守恒原理在热力学系统中的具体应用而已。这样,经过简单的由已知解释未知的教学过程,学生就自然而然地接受了“热力学”这个概念。在基础理论教学过程中,也应引入相当比例的基础理论在实际科研及生产活动中应用的典型案例,引导学生逐步学会分析问题和解决问题,深化学生对理论内容的理解,并激发学生探究自然规律的兴趣。

三、实验及实践教学的模式

尽管理论性较强,但物理化学仍属以实验和实践为基础的学科。实验及实践教学各个环节的精确设置对学生科学思维方式的训练、对客观世界的感悟能力的提升、对所学知识的运用能力的提高、对创新型人才的培养都尤为重要。

我国高等学校化学及相关专业的物理化学课程一般于大学第二年开设,物理化学实验课程常与理论课程同步进行。学生在大学一年级时学习了无机化学、普通化学、分析化学等课程,已经掌握了化学学科的基本理论和基本实验技能。因此,在物理化学实验课程教学过程中,应在继续训练学生的基本实验技能基础之上培养综合实验能力和创新思维能力。[5]在实际的教学过程中,我们从以下几个方面改进了物理化学实验内容及实践教学模式:

第一,把握学科发展节奏,实时更新实验内容和实验仪器设备。例如,随着科学技术的发展,目前循环伏安测定法已经成为一种较普遍的电化学研究方法。在实验教学过程中,我们增加了循环伏安法研究聚苯胺氧化还原性能的实验内容。通过这项实验,学生不仅学会了电化学工作站的基本使用方法,而且也学习了如何通过循环伏安测试结果分析材料的电化学性能。因此,在实验教学环节中,虽然新型仪器设备的投放会增大教学成本,但同时能显著地提升学生的研究能力和创新能力。

第二,发展实验教学方法,将现代教育技术应用于实验教学过程。众所周知,目前多媒体技术已被广泛用于理论课教学。因此,我们尝试对复杂且在教学实验室难以实现的实验项目采用多媒体演示的方式进行。例如,燃料电池是各国科学家竞相研究的热点领域。但是,在教学时间有严格限定的实验课程中很难模拟出燃料电池的全部工作过程。因此,我们在实验教学过程中插入了相关图文内容,并对燃料电池的工作原理、工作进程、发展现状、应用前景等诸多问题进行细致而生动的分析讲解。对多媒体技术的这类简单的延伸使用,不仅能使学生全面而深入地了解燃料电池的相关知识,提升学生的学习兴趣,增强学生探索科学前沿领域的信心,而且也无需增加任何教学设备投入。

第三,增加设计性和综合性实验项目,是创新能力提升的有效途径。实验项目执行时,应给学生留有充分的时间去设计实验方案并与指导教师和小组同学讨论实验方案的可行性。学生通过查阅相关资料、讨论等方式自行归纳、解决部分问题,并在全班展示,锻炼了表达能力与交流能力。鼓励学生分工合作,培养团队合作精神。

第四,加强实践教学,培养学生的科研素质。包含认识实习和生产实习在内的实践教学也是物理化学教学过程的重要环节,是学生将课堂上所学到的基础理论知识和实验技能与生产实际相结合的纽带。认识实习和生产实习为学生认识社会、了解国情、提升专业认知度提供了机会,是培养学生观察能力、动手能力、创新能力、分析和解决实际问题能力的重要途径。多年的实践教学经验证明:首先,建立稳定的实习基地、制定行之有效的实习管理办法、完善实习内容是实践教学发挥效能的基本保证;第二,包括教师和学生在内,训练有素、积极认真的实习教学团队深受实习基地欢迎;第三,实践教学不仅训练了学生的专业工作能力,还能帮助实习单位解决一些实际问题;第四,实习基地的实验室条件、仪器设备条件和实践条件是对高校实验教学的重要补充。

四、物理化学教学改革基本思路

我国高等学校物理化学课程的教学工作经历了数十年的建设和发展,特别是近年来大幅度、大范围的教学改革的开展[6],使物理化学理论及实践教学的各个环节都产生了巨大变化,教学水平有了显著提升。电子、计算机技术的飞速发展使我们能够采用现代化的手段组织更高效、更丰富多彩的教学活动;教学网络平台的建立使更多的学生离开课堂也能受益;数学、物理研究方法以及各种实验技术的长足进步使我们在增添新教学内容、设计新实验时更得心应手;与国外高等学校和科研单位日益紧密的教学和科研交流活动不仅拓宽我们的视野,同时也让世界了解了我们。

但是,在进行广泛而深入的教学改革的同时,我们也应清醒地认识到,物理化学并非一个全新的学科。如前所述,其知识体系基础的奠定已近百年。因此,物理化学的教学内容不能偏离其知识体系的根基和主干。任何形式的针对物理化学课程的教学改革都应以应用领域教学内容的适当补充和教学方法的改革为主。切忌舍本逐末,单纯为了提高学生学习兴趣而过度介绍新知识、过度运用新方法而忽视了课程的根本内容。此外,多媒体技术的发展使我们可以在较短的课堂时间里安排大量的教学内容,使教学过程更加紧凑且丰富多彩。在提高教学效率、辅助教学等方面,多媒体教学具有传统教学方式无可比拟的优势。许多教学改革也都是围绕多媒体技术在教学过程中的运用而开展的。然而无论如何,课堂上常用的电子演示文稿仍只是教师“板书”的一种新形式,仍无法替代教师的讲解。教师才是授课的主体,是多媒体教学的灵魂。只有通过教师的教导和示范才能使多媒体教学变得更加生动鲜活。为此,作为育人者,教师要不断加强自身的学习,积极地进行教学方法的研究和改进,努力地提高教学水平和教学效果,有效地激发学生学习兴趣。同时也应提高自身修养,在敬业精神、工作态度、责任心等方面,教师的身教更重于言传,这样才能使被培养者的综合素质得到全面的提升。

五、结论

综上所述,物理化学是化学、化工、材料、冶金、生物、环境等诸多学科领域研究、发展的基础,因此,对物理化学知识体系的认知和理解是培养具有创新思维和杰出科研能力的人才的基础。根据物理化学的教学内容和课程特点,设计切实可行的教学环节和建立行之有效的教学模式,有利于培养学生的探索精神和科学素养,提高学生灵活运用理论知识的能力,满足现代社会发展对科研工作者和工程技术人员创新能力的要求。

[ 注 释 ]

[1] 梁文平.新世纪的物理化学:学科前沿与展望[M].北京:科学出版社,2004.

[2] 傅献彩,沈文霞,姚天扬,候文华.物理化学(上)[M].北京:高等教育出版社,2005.

[3] 傅献彩,沈文霞,姚天扬,候文华.物理化学(下)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[4] Peter Atkins,Julio de Paula,Atkins’ Physical Chemistry(Seventh Edition)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[5] 陈玉锋,庄志萍,左明辉,韩俊凤,刘素娟,王瑾.物理化学实验教学改革与学生实验技能培养[J].广州化工,2012(11),216-217.

[6] 杨冬梅,王军.物理化学实验教学改革的总体设计及实践[J].高等理科教育,2008(6),103-105.

[责任编辑:覃侣冰]

作者:王军 杨冬梅 霍玉秋

少学时冶金物理化学论文 篇2:

冶金与材料专业物理化学课程教学方法的探讨

摘 要:根据物理化学课程的教学特点,从降低理论难度、取舍教学内容、加强实验、多举实例、贯穿人文教育五个方面探讨了物理化学课程教学方法,达到启发学生的学习热情,培养合格高职学生,保证课堂教学效果的目的,从而提高物理化学课程教学质与量。

关键词:物理化学课程 教学方法 职业教育

物理化学是冶金、材料各专业的一门基础课程,物理化学学习的差与好影响到接下来专业理论课程的学习。作为一门必修课,相比其他高职高专中有机化学等化学课程,物理化学具有概念的抽象性、逻辑性强,规律的前后相关性强,学习过程中应用其他学科的知识面广,计算公式繁多等特点。因此,学习者要想掌握好物理化学这门课程,不仅要具有良好的基础化学知识,还必须具有一定的高等数学和普通物理学的基础。物理化学课程作为材料专业与冶金专业学生学习的一门必修课、一门理论课、一门专业基础课,教师怎样教好、学生如何学好这门枯燥难学的课程,都存在困难。本文从物理化学课程教学的自身特点和逐步培养学生学习兴趣方面入手,对这门主要的基础课的教学方法进行一些粗浅的探讨。

一、适当减少理论深度,加强应用

物理化学这门课理论性、系统性很强,内容较多而抽象,公式又多,每个公式有其特定的使用条件和范围,所以学生接受起来感到有一定的困难,特别对于高职高专层次的学生,数学、物理和化学基础比较薄弱,学起物理化学来倍感吃力,听课很辛苦、作业很难做。这就对老师的课堂教学提出了更高的要求,作为教师应该因材施教,充分考虑到授课对象是基础比较差的学生,对物理化学理论的获得不应以大而多为目标,而是以够用、能懂为标准,并且能满足各专业学生学习专业课的需要,就可以了。对于大量的物理化学公式,推导过程复杂并且涉及到大量的高等数学的知识,要让学生都记住和掌握是不可能的,也是没有必要的。其实数学推导过程只是获得结果的一种手段,不是目的,所以对于一般公式及其推导过程,要求理解就可以不要求掌握,对于特别重要的公式要掌握其使用条件和物理意义并且要牢记。物理化学理论性很强并且概念规律偏于抽象,授课过程中要适当加以淡化,并且多联系一些简单易懂的实例。如在热力学第一定律和热力学第二定律的讲解中,遇到具体的计算时,重点关注化学反应过程的能量改变、反应的方向与限度以及反应的速率,而淡化对抽象物理的讲述,方便学生理解和接受。

二、根据不同专业需要,侧重不同教学内容

物理化学这门课程内容的覆盖程度广、综合度高,它包括了热力学、化学动力学、表面化学、溶液等知识内容。在实际的讲授过程中,不同专业对同一课程有不同的要求。对于物理化学这门课程,不同的专业不能用同样的讲课方法讲述同样的内容。根据不同的专业的教学大纲要求,对教学内容进行删减取舍。作为物理化学核心内容的热力学第一定律和热力学第二定律,是每个学习物理化学的学生必须学习的内容,可以不考虑是否与专业理论密切相关。而对于化学动力学应用部分,则可以根据实际教学情况,根据不同专业自身教学大纲和学时安排的要求,有选择、有侧重地讲述。如材料成型与控制技术专业在热力学应用部分要加大学时,重点讲授。化学平衡、表面化学应是材料工程技术专业的重点内容,在该专业的湿法冶金中经常用到化学平衡原理、表面活性物质等概念。而化学反应速率应是冶金专业有色方向的重点内容,多项反应、扩散等内容出现在铝电解的课程中,溶液应是冶金黑色方向专业的重点内容,而胶体化学、电化学和冶金技术专业相关很少,基本不用作为教学内容。应该特别指出的是,物理化学删减教学内容不是删减一些该讲的内容,要综合考虑教学大纲和整门课程体系的完整性,抓关键抓主要。

三、教学中恰当安排随堂加强直观教学

实验教学在物理化学课程的教学中占有十分重要的地位,它与物理化学课程紧密配合,通过实验教学,学生不仅可以巩固和加深对物理化学原理的理解,提高学生对物理化学知识灵活应用的创新能力,还培养了观察和分析问题的能力,加强学生动手能力,培养严肃认真、实事求是的科学态度和作风。例如,在讲解多相平衡反应这一章节时,我们让学生先做碳酸钙热分解的测定实验,这是一个典型的多项平衡反应。在学生有了对多项反应感性认识的基础上讲授这部分内容。像这样的做法还有很多,如实验室用蒸馏水洗涤容器为什么要少量多次和分配定律相联系,分离操作中的陈化原理和开尔文公式相联系等。

总之,恰当地将教学内容与实验操作联系起来,遵循“实验操作中的问题——引入讲授新内容——给出答案”,可以培养学生的科学思维能力与解决问题能力,提高学习物理化学的积极性。

四、列举实际生活实例,提高学生学习兴趣

物理化学知识其实存在于我们生活中的方方面面,只要稍加留意,就会在衣食住行中找到和物理化学有关的现象。因此在组织教学内容时,特别注意恰当地将教学内容和生活中学生遇到的实例结合起来,使学生认识到理论学习可以帮助解决实际问题,以此激发学生对物理化学这门课程浓厚的学习兴趣。将复杂的规律、原理、方法通过用熟悉、生动、简单的生活实例进行讲解,使学生容易接受,并且逐步培养兴趣。如考古工作中怎样根据动力学原理估算尸体的埋葬时间?根据一级反应的动力学方程,由于古尸上裹的碎布片中放射性元素碳14的衰变是一级反应,利用衰变半衰期及其活性可以计算出来。其他如陶瓷制品表面的结晶釉会产生富丽堂皇、光彩夺目的效果;打湿了的化纤衣服比全棉衣服易干,等等,这些奇妙的现象激起学生的兴趣后,就能促使他们去学习,当学生最终恍然大悟时,会深感学以致用的无限乐趣,从而投入到积极主动的思维之中,激发浓厚的学习兴趣,保证课堂教学效果。

五、贯穿人文教育,培养科学文化素养

物理化学中涉及的科学家很多,如盖斯、范托夫、克劳休斯、能斯特、范德华、阿伦尼乌斯、吉布斯等。他们发现建立的物理化学定理的方法不同,个人成长、成功经历也不同,在讲课过程中根据内容让学生去查阅科学家的生平、传记,了解他们成长的经历,写出小论文,有助于科学文化素质的养成。同时,在讲课过程中还可穿插一些科学家的小故事,把科学家观念的创新和科学思维的动人情节引入课堂教学,启发学生的创新激情,充分调动学生学习的积极性。比如发现了溶液中的化学动力学法则的荷兰科学家范托夫是第一位诺贝尔化学奖获得者,其他科学家像阿伦尼乌斯等等也曾获得过诺贝尔奖,通过在课堂中穿插这样的科学小故事,逐步培养学生的科学素养。同时,还可以讲讲我国物理化学的发展及作出贡献的中国物理化学科学家,培养学生们的爱国热情。

因此,物理化学的教学不应仅仅是向学生传授综合了数学化学的理论知识,培养其实验操作能力,更应是一种课程文化、科学文化的熏陶。

物理化学课程是一门基础理论性和实践性都较强的课程,对其他相关学科的专业课基础理论产生一定作用和影响。它在冶金与材料各专业教学中具有重要的基础地位。通过对教材选择、内容取舍、深浅把握、教学应用等方面多做思考研究,以取得更加良好的教学效果。

参考文献:

[1]王桂英.物理化学课程教学方法探讨.湖南冶金职业技术学院学报,2004(12)

[2]何红岩,马晶军,藏晓欢,李卫宁,任希霞,高等农林院校《物理化学》课程教学改革刍议.河北农业大学学报(农林教育版),2006(12)

[3]蔡邦宏.物理化学教学的几点体会.科教平台,2006(1)

[4]张秀玲,高药,刘春燕,李保家,郎建峰,崔广华.物理化学教学新体系的构筑与实践.河北理工学院学报(社会科学版),2005(2)

[5]张金花,吴国志.综合理科专业物理化学教学探微. 池州师专学报,2006(6)

作者:王彬

少学时冶金物理化学论文 篇3:

有色金属冶金课程体系改革

摘 要:有色金属矿业会影响我国国民经济的稳定、持续和协调的发展,有色金属冶金课程体系作为一项系统工程,目的是培养出在理论和实践两方面都具有较强能力的技术人才,该文对于有色金属行业的现状,以及其课程体系的特点和改革目标进行了阐述,并且以社会的需求和行业的发展作为体系改革的导向,从优化课程的内容,更新专业的知识面等角度,提出了有色金属冶金的课程体系的改革意见。

关键词:有色金属冶金 体系改革 建设

1 有色金属冶金课程体系的现状

有色金属是目前的高新技术发展的关键材料,也是非常关键的基础原材料,自进入21世纪之后,我国的有色金属冶金的冶炼和加工技术发展迅速,中国目前已经是全球重要的有色金属的成产国以及消费国,不过随着有色冶金行业的高速发展,也引起了环境的污染以及能源的消耗等问题,国务院已经顺应国家建立资源节约型和环境友好型社会的方针政策,推出了很多政策和措施,以引导有色金属冶金行业的方向逐渐趋向于提高能源和资源的利用率以及节能减排的方向,目的是尽量减少工厂废弃物的排放,节能减排、以弥补国内的矿产资源不足,帮助有色金属产业取得良好的社会效益以及经济效益。目前很多高校已开设有色冶金专业,并且随着学科的发展已经建立成了完备的有色冶金课程体系,贵州大学的有色金属学是属于冶金工程与冶金材料学科,且贵州省的有色金属资源储量丰富。有色金属冶金自1958年建校时开始招收本科生,1984年开始招收硕士研究生。有色金属冶金是隶属于冶金工程的一个二级学科,主要研究的是从二次资源、矿石等原料中对某种金属或者化合物进行提取,对于多相化学反应的规律进行研究,实现对反应的过程进行自动控制,并且逐渐优化反应器,体系一般是由冶金工艺、冶金原理、专业选修课、实践教学这四个模块,研究的领域主要包括湿法冶金、火法冶金、材料化学冶金、电冶金以及冶金分离过程等,国内很多学校的有色金属冶金的课程体系建立的时间较晚,所以教学模式以及目前的课程体系还有很多需要改进之处,长此以往,对于新形势下对于有色金属冶金专业的人才培养、就业都有影响,目前的有色金属冶金体系在课程的结构、课程的实施方式、课程的体系建设和地方经济的发展等方面需要改进。

有色金属冶金因国家的投入较少,在生产技术的必要需求下对于基础的研究也取得了成就,主要表现如下:(1)在矿产资源的分离与提取方面,对于浮选剂的分子设计应用和理论、生物的浸矿、硫化矿的原生电位浮选原理、拜耳法的优化选矿理论都得到发展和应用。(2)在冶金过程的相平衡、化学平衡以及有色金属体系的传输、电化学冶金的电机过程、生物催化、溶离子的交换、溶剂的提取等动力学的机理方面的理论已经逐渐成熟。(3)膜领域方面,对于膜材料的性能、成膜的机理以及膜内的理论设计和开发等研究。(4)冶金电化学方面,对于熔盐电解炭阳极上电催化的过程,湿法练锑、矿浆的电解等原理有了初步的进展。(5)冶金的设备以及过程的优化和数字仿真方面,发展了铝电解槽的槽膛内形的动态仿真、铜镍锍的吹炼过程、矿热电炉的节能和降耗技术。(6)冶金过程的自动化,开发了能解决冶金变量的特种检测技术,综合的应用建模的手段和现代的方法,来解决对于复杂的冶炼过程的控制,比如对铝电解的智能控制,开发了与冶金领域相对应的优化、控制软件。(7)冶金过程新技术新理论,对于机械活化冶金、串级萃取、具备高附加值的冶金技术以及纳米精细类的化工材料的制备技术都在与时俱进。

2 有色金属冶金课程的特点和改革目标

2.1 有色金屬冶金课程的特点

(1)有色金属冶金课程的特性。

有色金属冶金工业是基础性的行业,主要以开发矿产和利用矿产为主,所以必然会受到能源、资源和环境的制约。对应的有色金属冶金课程体系会具有一定的特点:①政策性。该课程不仅仅会涉及到单纯的工程技术理论,还会关系到社会主义现代化建设中的各种政策,需要在项目中贯彻和体现这些政策。②传统性。教学内容很多都是需要遵循的一般性原则和理论,但是工艺和技术都比较传统,学生能够看懂文字,但是会产生枯燥无味、老生常谈的感觉。③复杂性。金属的提取工艺流程和条件都比较复杂,所以需要老师不仅培养学生的基础理论,还要培养对工程问题的分析和实践能力。

(2)有色金属冶金课程体系所存在的问题。

①有色金属产业发展很快,课程的内容滞后,随着目前低碳冶金、循环冶金、清洁冶金等生产模块和理念的发展,大量的新型生产工艺比如铝电解的节能降耗技术,大型预焙铝电解槽、闪速熔炼、铝冶金的拜耳法选矿工艺,真空冶炼稀贵金属工艺、直接荣连发提取重金属工艺等都得到了推广,但是课程体系对新工艺新的数据统计内容很少。②课程体系的设置不合理,现在很多高校存在着对于相同的知识点在不同的课程中都有交叉,以热力学相关理论为例,在冶金物理化学、有色金属冶金学、冶金原理、物理化学等课程中的部分章节都有解释。但是对于宏观动力学、微观动力学以及反应过程学等知识在课程中的介绍很少。有色金属中轻金属、重金属、稀有金属和贵金属的冶金过程内容很片面,没有成为一个体系,专业课程的设置不合理。③学科之间的融合,有色冶金和化工、材料、环境、管理、计算机等学科联系越来越密切,但是缺乏融合性,所以需要在课程上进行拓展。加强有色金属冶金和相关学科之间的融合,能够加速有色产业的发展,方面学生适应市场的需求增多就业方向。④缺乏实践教学,对于学生进行实践教育不仅是为了补充理论教育的不足,会提高学生科技创新和实践能力。目前该校现有的有色金属冶金课程体系还需加强实践性环节,与专业课相对于的实验设备和指导教材不足,相关专业的实习单位也比较少,导致实习内容单调,经费有限等问题。

2.2 有色金属冶金课程体系的改革目标

随着有色冶金工程专业发展的逐渐成熟,有色金属冶金学相关课程的教学质量会影响着整个行业的生存空间,我们该跟有色冶金课程体系的目标寻求有特色的教育模式和方法,通过增强目前的有色冶金工程的专业素养,让学生能够对有色冶金学的基本内容、原理、方法和工艺能够有较深入的理解和体会,并且能够将知识引用到具体的有色冶金的工程实践之中。

3 有色金属冶金课程体系改革措施初探

3.1 增强有色金属冶金课程的连贯性和系统性

课程体系的优化需要在现有的课程体系的整合基础之上,保持冶金原理和工艺体系的核心位置,该校应该结合贵州省的地域特征和有色冶金行业的发展趋势,提高轻金属和稀有金属等矿产资源在教学体系中的比重。学校应该增加对于科技创新的基金,扩大创业孵化基地,加大对高水平的创新实验室的建设,营造一个良好的科研、学习、创新的环境和氛围,以提高学生的实践创新意识,增加创新、创业的能力。

3.2 提高基础知识以及基本的工艺的理论教学

教师可以结合传统的方法和启发式的教学方法,不断的完善多媒体的课件,把抽象的理论知识和工业实践相结合,使得学生能够非常直观的接受和理解知识,采取对比和举例的方法来调节课堂气氛,调动学生的积极性、创造性和主动性。引导学生参加到教学活动之中,不断的激发学生的兴趣与创新性,学校可以采取分层教学的授课方式,让学生感受到现代和传统并存,以学生为主体,教学方法应该以直观可感、情景生动、层次分明为原则。让学生感受到学习不再是掌握一些书本的知识,而是深入了解一种文化掌握一种技能,培养一种能力。

3.3 引入先进的教学的理念和方法,提高教师教学水平

有色金属冶金的专业课教学要注重理论知识和教学方法的结合,一些典型的冶炼过程要减少其繁琐的工艺操作,对于难以掌握、不易理解、内容复杂的知识点可以引入任务驱动法、比较法等方式,配合动画教学方式。通过教师和学生之间的互动,以逻辑推理的方式让学生层层深入,激发其学习的兴趣,加深对于课程的核心理念的掌握和理解。

3.4 增多对有色产品的深加工的教学

近年来,为了顺应国家的政策,有色冶金的生产工艺开始向节能减排、提高资源利用率、产品精细化的方向发展,很多新型的工艺得到了快速的应用和推广,比如重金属冶金工业的熔炼工艺、真空冶炼稀贵金属等。在改革课程体系的同时,要关注专业的前沿性成果和发展趋势,并且以企业的补充,对原教学的内容定时进行系统性的更新和调整。我国的航天、航空、船舰、机械制造业、现代交通迅速的发展,进而增加了对于有色金属材料的需求量,对于成品的性能要求逐渐提高,所以目前的有色金属制品正在向着“高、精、尖”的趋势快速发展,我国的有色冶金行业正走向提升目前新的有色金属材料的性能和技术,实现大型规模化生产的道路,与此同时,为了增加学生的未来就业,在新的有色金属冶金课程体系中要适当增加和有色产品的深加工方面相关的内容。

3.5 强化资源综合利用与环保等内容的教学

目前世界的经济发展主题是“绿色、循环、低碳、环保”,有色冶金过程排放的废气、废液、废渣是造成环境污染的严重因素,所以在今后相当长一段时间里,有色金属冶金技术的方向会沿着冶金过程的自动化、节能减排、对于低品位矿的开发、有色金属冶金产品逐渐精细化的趋势,有色金属冶金企业的工艺流程在21世纪已经趋向成熟,能快速提高有色金属企业的经济效益的有效途径是对冶金的二次资源有效的二次利用。因为想要实现社会、经济、环境之间的可持续的发展,就必须让冶金工艺走低污染的路线。学校应该在新的课程体系中,加大对于循环冶金、有色冶金的资源综合利用、清洁冶金等内容。有色冶金的相关领域的新工艺、新技术正发生着日新月异的变化,随着我国富矿资源的逐渐匮乏、日益增加的能源和资源危机、逐渐严格的环境保护,使得有色冶金工厂面临新的挑战和要求。对于学生的培养过程中增加一些当前学科的新技术、新工艺,专业发展的前沿趋势、有色工厂的新设计方向。比如焙烧过程中应用的流态化焙烧,火法炼铬过程中的熔池熔炼、闪速熔炼,以及一些新的浸出技术等,会帮助学生对当前的有色冶金工业发展有一个更清晰的构想,也会提高学生的视野,丰富专业知识和兴趣。

3.6 增加有色方向的选修课,以拓展学生的知识面

高校里对必修课的要求不一致,但是必修课的学时和内容非常有限。学校可以通过增加选修课的方向来拓展学生的视野和知识面,尤其是跟有色方向相关的选修课,有利于学生对有色冶金整个行业的把握,教师也应该向学生多介绍目前我国有色冶金行业中存在的漏洞和缺陷,以及我国在该行业与国外发达国家之间技术、人才等方面的差距。以激励学生献身于祖国冶金事业以及对冶金行业的熱爱精神。为了在新的形势下提高有色冶金行业的发展,对于选修课的模块要增加环境类、资源类、材料类等有所交叉学科的选修课,这有利于对新形势下有色冶金行业复合型人才的培养。

3.7 加强实践教学环节

学校应该增加综合性的实验的比重和设计性,可以采取SRTP大学生的科研训练计划、教师的科研项目和学生实践的有机结合,来增加学生对于基本的原理、知识的掌握和理解。在实习的环节,学校应该积极开展高雪和地区的有色冶金行业之间的校企联合,为学生提供很多的实践机会,鼓励学生去积极的参加行业的调研,让学生感觉到自己参与到教学的过程中。学校应该鼓励教师开展开放性的教学,因为对单一的教学方法的改善和融合,根据不同的教学方法,取长补短,在教学实践中,根据实际灵活转变,相互协调和融合不同的教学方式,更高效的完成教学目标,培养出高素质高水平的人才。其次需要课内外相结合,关注学生的课外实践和学习,教师在课堂上要引导学生将学习延伸,使得学生能够在学习中发现问题,然后带着问题去课外寻找解决方法,提高学生的自学能力和创新能力。对于理论基础可以通过让学生去查阅资料,并且通过分析和调查信息、写文献综述、报告等方法来锻炼学生,鼓励学生参加高水平的基础知识竞赛和学术活动。

参考文献

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[4] 翟玉春,施月循,刘素兰,等.冶金工程专业人才培养方案及课程体系改革[J].辽宁教育研究,2001(2):50-51.

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作者:金会心 吴复忠 郑晓倩

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