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[摘要] 通過對冶金工程專業的“傳遞過程原理”和“冶金設備”等專業課程的本科教學改革,探索實施新的師生互動教學模式,加強學生實踐環節的培養,并建立起獨立的考核方式。課程改革實踐證明,教學質量得到了提升,大大激發了學生對專業課程自主學習的熱情,收到了很好的教學效果。
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關鍵詞] 課程;教學模式;考核方式;互動課堂
[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] 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
[基金項目] 中南大學2013 年開放式精品示范課堂計劃(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、傳統冶金工程教學方式的不足
傳統的教學方式在一定程度上有著教學信息量大、老師講解透徹、課堂秩序好等優點,但其缺點在以下三方面十分突出。
(一)課堂教學形式簡單
首先,課堂上是教師的一言堂,教師占據了絕對主導地位,缺乏師生間的互動以及忽視了學生能力的培養。另一方面,師生比例太大,常常是一個教師要面對100 多位學生進行課堂教學,教學中無法顧及到每位學生[1]。長此以往師生間缺乏交流,教師不能及時與學生溝通、了解其學習情況,而學生也會認為老師不夠關心自己,這樣也就造成了學生不愛上課,遲到、翹課等現象時常發生,學習效果自然不會好。學生的學習則變成了以應付考試為目標,從而不能做到從根本上提高學生的綜合素質。
(二)工程實踐性教學薄弱
冶金工程是一門要求理論與實踐結合,科學與工程并重的學科。工程實踐是冶金工程教學必不可少的一部分。實踐教學的目的是為了通過實驗、實習、設計等環節的教學提高學生對所學知識應用的能力以及自主思考、獨立動手的能力,讓學生更好地掌握專業技能、技巧,完善專業知識構架,使之成為社會需要的人才。目前,許多院校冶金工程專業的實踐性教學存在不完善之處,其具體表現在:課程設置缺乏實踐性,基礎實踐多;太注重基礎理論知識的教授,安排給學生的創新時間少,沒有做到理論實踐兩手抓;師資隊伍偏向學術性等。
(三)考核方式欠完善
有人說過“考核方式不改變,素質教學無法開展。”如今我國教育考核方式的不完善體現在兩個方面:① 對于教師課堂教學的考核。在大部分高校中,學校對教師教學質量的評價一般來自所教班級最終的考試成績、教學內容是否符合大綱要求、重點突出、系統性強,講授是否熟練、思路清晰、表達準確,課件是否合理、制作精良、有吸引力,學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的創新,也成了教學改革的攔路虎。② 對于學生課程學習成績的評定。大多學校采用的都是平時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,有平時表現,有考試成績,是一個很科學的考核方式。其實不然,這種考核方式中很少有明確的規定平時成績如何評定,大多數老師依舊按期終考試的成績給平時成績,平時成績與平時表現并無直接掛鉤。這種考核從根本上來說還是一考定乾坤。這樣導致了學生以最終考試為學習目的,應試性太強,學習知識也不全面,學生的綜合能力也無法提高的問題。
二、冶金工程課程教學改革的實踐
筆者參與了湖南省精品課程“冶金設備學”建設和中南大學“傳遞過程原理”精品示范課堂的教學。在對我校冶金工程專業相關班級的教學過程中,從三個方面嘗試教學改革,以尋找能夠解決上述問題的方法。
(一)課堂教學模式的改革
(1)優化師生比,采取團隊互促學習。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"照顧到所有學生。采取團隊分組學習的方式,每組7 人左右,并配有一位指導老師和助理研究生。在團隊組建時充分考慮學生的基本情況,成績優異與基礎較差的學生組隊共同學習,鼓勵學生驕而不傲恐后爭先,互相幫助同勉共進。
(2)摒棄“一言堂”,改進師生互動方式。教師在教學中充分理解、尊重學生的人格、情感、思想等,確立學生的主體地位,給學生以發現、探索、創造的空間,讓他們通過“自主、探究、合作”的學習方式,促進學生充分、自由、自主和全面的發展。
在師生互動環節,教師由主講變為主導。拿出總課時數的15~25%用于學生課程講解、提問、老師點評等,促使學生充分利用課外時間和學習資源,整理筆記、拓展知識、觀察現象,在課堂上由學生來講解和解釋課程中的一些原理在生活、實際工藝生產中的實際應用。例如“傳遞過程原理”中引入了同學們生活中關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動流體流動與能量守恒之間的關系;例如“冶金設備”中結合認識實習的現場實感以及專業課程的知識背景,通過鋁酸鈉溶液蒸發結晶獲取氫氧化鋁的生產工藝,掌握了“單效”與“多效”蒸發的原理,“濃縮結晶”與“冷凍結晶”的區別。如此等等,改變了被動的接受性學習,學生更容易接受,同時也加強了課程的實踐性和應用性,更能激發同學對各類問題的思考,提高自主學習能力,最終讓學生的認知水平和創新思維得以提升。
(3)學生的認知及成果。筆者在進行上述教改后,對冶金工程專業的152 名學生了進行了一系列問卷調查,得到表1 和表2 結果。其中,全程參與課改的學生達89 人,其余學生則參加了部分課程教學改革的過程。
由表1 發現,學生更認同改革后教學方式,超過九成的學生接受這樣的課堂教學設置,五成以上的學生認為這種教學模式學習效果更好。從表2 可以看出,絕大部份學生認為改革后的互動課堂很大程度上提高了他們學習的興趣,在興趣的驅使下能夠自主的進行學習。從課堂內到課堂外,從課本知識到相關課外知識,學生都能主動去學習,極大地擴大了其知識掌握的深度和廣度。
(二)加強實踐環節的培養
在課程學習中注重課堂內外培養相結合,采用實用專題案例分析的學習方式,緊密結合學科特色,從開課前就啟動了貫穿整個課程的專題案例研究。在該環節中,要求學生在老師和助研的指導下完成案例選題、研究方案制訂并結合課程教學內容對案例進行研討和總結,并且在課程教學結束后采取文檔報告和ppt 演示、答辯的形式驗收學生專題學習的成果。在案例分析報告的整理過程中,通過實地調研能夠讓學生切實了解行業現狀,提升學生對專業的興趣。同時,報告演示及答辯也能使學生的語言表達、人際交流、學術思維以及辯識能力等都得到了很好的鍛煉。
針對這一環節是否取得成效,通過問卷調查得到了圖1 結果。
從圖1 中我們能清楚的看出,在調查的152 名學生中,大部分的學生都表示在實踐動手能力、創新能力、自主學習能力、組織能力以及團隊合作精神的五個方面都有提高。因此,加強實踐性的教學是提高學生綜合素質的有效途徑,在以后的教學改革中是必不可少的重要環節。
(三)獨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。對于學生,其學習成績評定包括三種形式:平時成績、機考和筆試,明確成績的評判標準。加大了平時成績的權重,強化平時學習和綜合能力的提升,平時成績由占總成績的30%提高到45%,其中師生互動課堂15%、課堂出勤、作業練習和實驗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%,考試內容以理論計算、實際應用和案列分析的主觀題為主,考察學生的綜合應用能力;同時增加了機考方式,成績占總成績的25%,考察學生對課程內容的基本原理、概念、經典理論知識的掌握情況,以其較完整客觀地反映學生的學習狀況和基礎水平。通過核方式的改變,使得學生課外學習熱情更高漲,興趣更濃厚,平時的表現更佳,不再是為了考試而學習,而是為了更好地靈活運用知識而學習。
對于教師,教學質量的考核也有了重新界定。主要考核教師教學目標的設定、執行,教學內容的選擇、設計,在教學過程中是否更多地利用心理學原理來激發學生的好奇心、調動課堂的活躍氣氛、促進師生的互動等。這科學直觀地了解教師在教學過程中的表現,對老師的評價更為客觀和準確。通過對學生以及常年從事冶金教學工作的15名教師進行調查統計,師生對教學考核方式改革的看法如圖2 所示。
圖2 顯示,接近90%的學生滿意改革后新的考核方式,由圖(A)和(B)可知,64%的學生和93%的教師非常贊同及滿意這種考核方法,僅有一名教師認為改革后的考核方式并不是十分有效。在調查過程中筆者也從學生口中得知,考核方式的改變徹底改變了學生對學習的看法,他們從只看重最終考試變得注重平時學習和能力的展示、培養。在這樣的考核方式下,學生能夠學到更多知識,綜合能力也得到了很好的培養。
三、幾點思考
(1)互動課堂教學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,有助于激發學生的自主學習興趣,同時使學生的獨立思維能力得到了鍛煉。取得了良好的教學效果,但在實踐中也發現了一些問題,如由學生充當教師的角色時不能營造出課堂的嚴肅性,這就要求教師能夠權衡好教學自由與嚴肅的尺度,只有創造一個好的、有序的教學環境才能確保教學有序的進行,達到更好的學習的目的。
(2)課程考核模式多樣化。課程考核是任何教育、培養中重要的一個環節,是檢驗課堂教學質量以及學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行有針對性的改革,具體可從兩個方面入手,一是加大平時考核比重,進行方式多樣化的考核;二是改革課程考核內容,突出對學生能力和素質的考核,引導學生進行系統化知識學習,從而培養學生的創新能力和綜合素質。
(3)加強實踐教學,知識來源于實踐,能力在實踐中得到提升。在這次課程改革中,充分認識到了實踐教學在培養學生實踐、創新創業能力和綜合素質方面的重要作用。通過專題案例分析、專業實習等環節的教學提了高學生自主思考、獨立動手的能力,能讓學生更好的掌握專業技能、技巧,完善專業知識構架,使之成為社會需要的人才。
四、結語
當今是我國冶金工業急需突破的階段,需要大量冶金工程方面優秀的人才。課程改革的良好推進是人才輸送質量的保障。以改革課堂教學方式、建立獨立的考核方式、加強實踐能力的培養為主要內容的教學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質量,培養更具創新精神的大學生。如今我們的教學模式的改革已初見成效,我們應遵循科學的理論,腳踏實地,認真做事,貫徹實施好改革的方針,為我國高等教育的建設及完善添上精彩的一筆。
參考文獻:
關鍵詞:技工;冶金專業;建設;研究
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)16-0188-02
冶金專業主要為企業培養生產、服務、管理等第一線的實用性綜合型復合技能型人才,要求學生能發現問題、分析問題、解決問題,不僅會動手而且要會動腦。能根據一些特征現象分析生產中要發生的問題,能快速判斷問題產生的原因并及時處理問題。這些都對冶金專業的學生提出了更高的要求。而冶金專業還存在著許多特殊情況,如工作環境差,工作強度大,工作污染性危險性大,溫度高,在高溫下還要穿厚厚的工作服等,這又使得冶金專業的學生都是不情不愿的,出現了學習熱情差,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學生的學習雪上加霜。因此,如何探討一個可行的并能改善這些情況的方法至關重要。我校根據企業實際用工情況,根據集團下屬企業用工主要是鋁行業的特點,取有色金屬冶金中鋁方向進行專業設置,增強了針對性,改變了常規冶金專業什么金屬都學什么金屬都不專的特點,使得學生的學習范圍減小,熱情增高,為冶金專業在技工學校大力發展取得了一些經驗。
一、以就業為導向,縮減專業范圍
技工學校主要是培養動手能力強、責任心強的一線操作人員,基于這種想法,我校組織冶煉專業的骨干教師于2011年深入各冶金企業進行調研,并形成了《企業用人情況調研報告》。從調查情況看,我校學生都是到云南鋁業股份有限公司、云南涌鑫鋁業有限公司、云南文山鋁業有限公司、云南澤鑫鋁業有限公司和云南潤鑫鋁業有限公司等鋁業方面公司從事氧化鋁生產、鋁電解車間控制和生產,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聯不大,因此把有色金屬冶金(鋁方向)作為我校的主要冶金專業研究方向,形成以拜耳法、燒結法生產氧化鋁-熔鹽電解法生產金屬鋁液-熔煉與鑄造加工技術生產鋁箔等一條龍的鋁板塊教學,提高了針對性,改變了傳統性的冶金專業什么金屬都學,但什么都不精通的弊病,減輕了技校生因基礎差而學習困難的問題,滿足了定向企業的用人要求,為企業培養了技能型、應用型、復合型的人才。
二、以思想為契機,培養冶金品質
由于冶金行業的特殊性,如工作環境差,勞動強度大,污染性危險性大,工資待遇相對較低,生產一線噪音、空氣、高溫等都會讓學生望而卻步,就是到了企業也對生產現場有種種意見,一有機會就會選擇跳槽換工作,造成企業培養成本高,學校培養積極性差等。為此,我校加強了思想教育,以冶金行業在社會發展中的不可替代的重大作用喚醒學生的社會責任感,以冶金人的優秀品質樹立自己人生價值觀。如要求學生脊梁像鋼釘,在鐵錘的敲打下牢牢地扎根企業;要求學生堅韌像小草,無論環境多差,多少人的踩踏都能夠直立起身子;要求學生努力像蝸牛,雖然我們起點低、爬得慢、背負沉重的壓力,但我們永遠不會停止前進的腳步,總有一天我們會征服一個個難關一個個高山。具備了上述品質,我們才能夠適應各種各樣的環境。
三、以實用為目的,優化學習內容
由于我校只針對鋁方向進行教學,傳統的學科設置不能適應我校的實際情況,根據必要性、夠用性的原則,我們壓縮了公共課,僅設置了化學、德育、體育、三生教育與應用文寫作、計算機三合一;而專業基礎課為培養專業素質,打下堅實的專業基礎功底,設置了有色冶金概論、冶金企業管理、冶金設備、機械制圖、安全生產與環境保護。專業課主要體現了實用性和針對性,分為了三大教學模塊,主要是氧化鋁生產、電解鋁生產、鋁及鋁合金加工。每個模塊包括理論教學和專業實踐教學兩方面。理論方面以氧化鋁生產工藝、氧化鋁生產設備、鋁電解生產技術、電解鋁生產工藝與設備、鋁合金熔煉與鑄造技術、鋁及鋁合金連續鑄軋帶坯生產、鋁箔生產及深加工、電解鋁液鑄軋生產板帶箔材為主,實踐教學方面重點講授生產一線的工藝流程、機械設備、控制技術、操作技術等。發展以綜合性應用理論為基礎,以企業現場實際操作為目的的專業性教學。
四、以仿真為手段,身臨其境教學
冶金過程是一個復雜而龐大的工業過程。因此,讓學生學習好專業理論知識的同時,又能在學習中培訓實踐操作技能,進行實訓教學是必不可少的。通過實訓教學,使學生能夠在教室里進行實訓作業,認識各種生產裝置,并親手進行操作。這樣通過實訓讓學生理解所學的專業理論知識,完成了安全經濟的各種實訓任務。學校采購了氧化鋁生產工藝仿真實訓軟件和鋁電解仿真實訓軟件,購置了熔煉、干燥、傳熱、鑄軋、壓延等實訓裝置,通過仿真實訓實驗室,滿足了學生的理論學習和技能訓練的要求。
五、以實踐為重點,強化現場操作
企業需要的是動手能力強的學生,如何培養學生實際動手能力成為冶金專業的重中之重,同時冶金企業缺乏能迅速適應工作崗位的技術人員,這就要求學生在校期間就能夠做到上崗前的培訓,做到“入廠就入崗”。我校每節課都以實際動手為指導思想,以操作技能為目標,通過老師深入到企業進行攝像,利用錄像和圖片對相應的內容進行解說,以學校現有的模型進行實物演示,同時每學期開學時到企業進行參觀實習,在教學中學習理論一段時間后,根據所學的到企業進行跟班學習,到二年級結束時到企業頂崗實習一年的時間,真正做到和企業不脫鉤,零距離的接觸。我校冶金05班的10個學生到涌鑫鋁業有限公司只經過了三天簡單培訓時間就直接跟師上崗了。
六、以提高為責任,加強師資建設
我校冶金專業為新專業,但教師質量很高,目前專業課的教育都是在企業工作過有著實踐經驗的老師,具有研究生學歷教師占60%,既有深厚的理論功底,又有豐富的實踐經驗。學校每年都安排專業教師去企業進行崗位培訓,知道企業所需,又能根據所需進行教學。另一方面聘請相關企業的技術骨干或企業高工到校進行兼職。真正做到培養是為了提高,提高教師的專業水平才能提高學生的技術水平。
只有充分認識技工學校開展冶金專業存在的問題和困難,結合職業教育的特點,縮減專業范圍,合理進行課程設置,開發職業教育的特色教育,靈活安排教育內容,重視教學方法和實際操作能力的培養,加強師資建設和實訓設備投入,才能在當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。
參考文獻:
[1]陳福亮,陳利生,徐征,余宇楠,李柏村.淺談高職院校冶金工程專業的教學現狀和教學改革的對策[J].中國校外教育,2010,(52).
[2]于鈞,苑中國,王宏啟,焦圣喜.淺談高職院校冶金工程專業的改造[J].中國冶金教育,2003,(01).
【關鍵詞】卓越計劃 材料工程 專業
研究生培養
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2012)12C-
0048-03
根據《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》和《教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見》,國家決定實施“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”),促進工程教育改革和創新,全面提高我國工程教育人才培養質量。“卓越計劃”實施的專業包括傳統的產業和戰略性新興產業的相關專業,遵循“行業指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則,重視國家產業結構調整和發展戰略性新型產業的人才需求。實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層次,培養現場工程師、設計開發工程師和研究型工程師等多種類型工程師后備人才。同時,作為適應我國經濟社會快速發展形勢的新舉措,教育部決定自2009年起擴大招收全日制專業學位碩士研究生的范圍和規模。全日制專業學位碩士研究生與學術型碩士研究生屬同一層次的不同類型,它主要培養有特定職業背景的高級專門人才,其中工程碩士專業學位因培養目標、培養模式、教學理念與評價標準等方面均緊密契合教育部推進的“卓越計劃”,因此被納入計劃之中。
桂林理工大學近年來對工程碩士專業學位研究生的培養模式進行了積極的探索,2012年被教育部列入“卓越計劃”。全校共有3個本科專業和4個工程碩士專業領域(含材料工程)獲批開展“卓越計劃”,成為了廣西唯一獲得研究生層次“卓越計劃”的高校。本文以桂林理工大學材料工程專業為例,探討在實施“卓越計劃”的情況下,如何結合廣西經濟社會發展要求,改革材料工程專業碩士研究生的培養模式。
一、廣西實施“卓越計劃”材料工程專業碩士的環境與條件
全日制工程碩士專業學位教育是研究生教育發展到一定階段的產物。由于工程碩士教育培養的是高層次應用型人才,因此必須在教育、科技、經濟緊密結合的框架內開展,亦即需要大學、企業、職業界、社會以及政府之間的良好合作與互動才能實現。目前高等教育依然沿習著計劃經濟體制下的教育模式,高等教育仍是一個相對封閉的體系,對外部需求的了解不夠,因此人才培養難以適應當前市場經濟發展的需要。設立工程碩士專業學位就是為了改變工科研究生培養規格單一的局面,通過明確不同于學術型研究生的培養制度(如雙導師制、企業參與、社會評價、與職業資格掛鉤等)實現培養制度的變革。但目前這一宏觀管理體制改革尚未完成,工程碩士專業學位教育制度環境仍然存在諸如產學研機制不健全、市場調節機制不完善、質量保證機制不科學和缺乏專業認證制度等問題,這些情況在經濟尚不發達的廣西更為嚴重。因此,需要廣泛借鑒發達國家、國內發達地區的經驗,充分發揮主觀能動性,創造性地開展工作。
事實上,工程碩士教育在西方發達國家也經歷了曲折和探索過程。美國的工程碩士研究生教育產生于第二次世界大戰后,其蓬勃發展始于20世紀80年代中后期。美國的工程碩士計劃實質是四年本科計劃的拓展,其宗旨是為工業界培養高水平的實踐型專業人才,它注重工程設計和學生在工程實踐中提出問題、發現問題能力的培養。值得注意的是,美國工程碩士的教學計劃和教材與學術型碩士研究生完全一致,這表明實踐經驗與較高的學術水平并重是工程碩士在美國獲得認可的重要因素。歐洲大學和企業在培養工程師的工程能力方面有比較成熟的合作運行機制。來自企業的工程師能夠實質性地參與教學計劃和課程體系的設置,其中一般包括不少于3個月的職業實習以及3個月以上的實戰性研究論文或設計項目。此外,發達經濟體還普遍將專業認證和職業資格準入制度與高等工程教育掛鉤,如在美國未經ABET認證的工程專業學生很難獲得注冊工程師資格;在歐洲,進入FEANI認可的工程專業學習是獲得工程師資格的基本條件;在日本,JABEE認可的工程專業畢業生可以免試通過技術士資格考試的初試;在英國,工程教育更是以取得專業資格作為培養的主要目標。由此可見,工程碩士教育在發達國家已經形成了其突出應用性的定位,并與各類專業資格掛鉤。
國內一些首批加入“卓越計劃”的高校在工程碩士培養方面也進行了一系列有益的探索。如南京大學實施了分級課程體制,突出講座、沙龍、實戰模擬、案例教學等內容的比重,學位論文則強調以案例研究為主;還通過自我評價體系,對“卓越計劃”實施情況進行經常性的研討與測評。河海大學對其特色專業—水利工程專業的專業學位研究生教育進行全面的探索。他們提出了“重理論,強實踐”的理念,在課程內容上強調與學術型有所區別,注重案例和研討式教學,通過“頂崗實踐”獲得工程實踐能力,其學位論文的可以是規劃、勘探、設計、施工、項目管理、產品研發和應用研究等。
雖然廣西屬于西部欠發達地區,但已經提出了“14+4”千億元產業發展計劃,力爭包括食品、汽車、石化、電力、有色金屬、冶金、機械、建材等14個產業的產值達千億元,同時培育包括新材料、新能源、節能與環保、海洋等4個新興產業。材料學科是實現該計劃不可或缺的技術支撐,而具有較強工程實踐能力的材料工程專業碩士則是最為急需的高級人才。雖然目前廣西有能力持續支持實施“卓越計劃”的大型企業不多,但亟待技術升級的企業則比比皆是。
二、桂林理工大學材料學科發展現狀與材料工程專業碩士培養存在的問題
桂林理工大學材料工程專業,其前身可追溯到1992年桂林冶金地質學院的地質專業,以后逐步增設了無機非金屬材料、高分子材料與工程、金屬材料工程、冶金工程和材料科學與工程等專業,基本上涵蓋了材料科學與工程專業的主要學科。該學科目前擁有材料科學與工程和冶金工程兩個一級學科碩士點,高分子化學與物理二級學科碩士點,同時招收材料工程專業碩士。其中,材料學為省級重點學科,并于2009年成為教育部批準的博士點授權建設學科。
通過多年建設,桂林理工大學材料學科已經形成了基礎研究與應用研究并舉的格局,其主要研究方向包括無機非金屬材料的合成與制備新技術、高性能聚合物基復合材料、新型電、磁功能材料及能源功能材料、綠色建材及生態環境材料等,密切結合廣西優勢有色金屬、礦物和植物資源等設立和發展起來的,具有較為鮮明的地方特色。學科目前擁有省部共建國家重點實驗室培育基地、教育部重點實驗室、廣西壯族自治區重點實驗室等科研平臺,還與廣西10多家大型企業建立了產學研合作關系,科研成果應用獲得直接經濟效益10億余元,并獲得包括國家技術發明二等獎、廣西科技進步一等獎、廣西自然科學二等獎等重要研究成果。
但是,材料工程碩士培養仍然存在著許多亟待解決的問題,表現為:第一,現行的材料工程專業碩士的人才培養方案中雖設置了實踐環節,卻缺少相應的強化訓練內容,在課程設置上與學術型研究生差別不大;第二,材料工程碩士自身的認可程度不高,所錄取的學生一般是成績未達到學術型研究生要求的,學生容易產生自卑情況,而且自費上學的比例偏高;第三,研究生導師對培養工程碩士的積極性也不高,因為學生在完成一年的理論課學習后就要到企業去實習,對導師的實驗室研究作用甚小;第四,近年來追求學科全面發展成為普遍的趨向,使得桂林理工大學原來的有色金屬行業背景明顯淡化,在材料學科上表現為涉及領域寬,科研工作大多集中在功能材料、復合材料或納米材料等新材料領域,而傳統的金屬材料和冶金工程反而成了弱項;第五,缺乏必要的“行業指導”,為“卓越計劃”工程碩士的培養帶來了較大的困難。
三、創新材料工程專業碩士培養模式,校企合作,全程互動實施“卓越計劃”
“卓越計劃”為全面提升材料工程專業學位研究生的培養質量提供了最佳的契機,而創新人才培養模式必須要切合廣西社會經濟發展要求。為此,我們提出了培養工藝設計與新產品研發兩類材料工程專業碩士的新思路。廣西工業技術落后,主要依靠資源生產初級產品,生產過程高消耗、高污染。工藝設計類工程碩士的培養則針對這些問題發展,將相關的技術改造與工藝設計作為工程碩士的畢業論文(或設計)內容,依托產學研基地和重點實驗室的研究平臺,為企業解難題、創效益,進而提高社會對工程碩士的認可程度,強化高校與企業的聯系;而新產品研發類工程碩士的研發工作主要是服務于落戶在廣西的新材料、新能源、節能與環保和海洋等新興產業的需求,開展新產品研發或進行擴大實驗,實現研究成果的轉化。根據論文工作的內容和要求的不同,靈活安排實習時間和畢業論文的形式。如以工藝或流程設計為主的工程碩士要在企業實習至少半年,其畢業論文以工藝或流程設計為主;而以新產品研發為主的工程碩士則留在實驗室,借助本學科的儀器設備完成相關研發工作。
在培養標準上,我們提出要圍繞工程基礎教育(技術基礎和專業基礎)和工程專業教育(工程實踐和設計創新)兩個中心環節層層遞進,培養具有較強技術知識、推理能力、解決實際工程問題能力、項目與工程管理能力和有效溝通與交流能力,同時具備較高職業道德、職業素養與社會責任的高級工程技術人才。充分利用雙導師制,把高校研究生教學中的專業基礎教育優勢與企業導師在工程設計與實踐方面的經驗相結合,共同指導學生完成工藝設計和新產品開發,培養學生解決工程實際問題的能力和技術開發過程的組織能力,有效促進“卓越計劃”在材料工程碩士層面的貫徹與實施。基于材料學科的特點,材料工程專業碩士在材料學基礎理論方面同樣需要扎實的基礎。因此,基礎課程的教學內容要與學術型碩士相同,但專業必修課和選修課的教學內容則要突出材料加工與工程設計等方面,這部分教學任務可優先安排給有“雙師證”(即教師證和工程師證)或有過企業工作經歷的教師。此外,還專門開設了實踐環節,用于實驗技能實訓及現場實習等。
在考核標準與評價體系方面,材料工程專業碩士也與學術型碩士有所不同。材料工程專業碩士畢業不要求在省級以上正式學術期刊,考核主要集中在畢業論文(或設計)所體現的工作量、創新性和實施效果等方面。在研究生評優和獎學金評比中,主要考核工程碩士自主知識產權、專利申報或方案實施所取得的經濟效益等情況,并使之與學術型碩士所發表的學術論文有可比性,創建公平競爭的環境。
在校企合作辦學方面,桂林理工大學與桂林地質礦產研究院、廣西三環企業集團有限公司、廣西魚峰集團有限公司、廣西金山銦鍺冶金化工有限公司和廣西新未來信息產業股份有限公司等一批具有實力的企業建立了穩定(下轉第54頁)(上接第49頁)的產學研基地。學生在企業進行實習實踐時,要求企業要以“準員工”的標準對待,嚴格要求且給予一定的生活補貼,而相關企業也有優先挑選畢業生的權利。桂林理工大學經過資格和能力評審,第一批共聘請了15位企業導師,均為企業高層或具有高級職稱人員。企業導師要對在企業進行的工程實踐培養內容和培訓標準,如企業高級技術人員授課、生產現場學習與安全培訓、參與新產品研發和工程設計等提出了較為詳細的要求,企業教學完成后相關企業應為學生提供培養質量鑒定。
為了確保材料工程專業碩士的培養能夠符合“卓越計劃”的要求,桂林理工大學提出了校企合作、全程互動的理念,并成立了“卓越計劃”領導小組,下設領導小組辦公室、校級專家小組及二級學院教學工作小組等組織機構,并為每個試點專業提供專項經費。學校在鼓勵相關試點專業大膽改革、積極探索的同時,特別強調教學質量。為此,材料工程專業也建立了教學質量監控與信息反饋機制,對現行的材料工程教學內容和教學效果進行定期評估,并征求學生的反饋意見。此外,還通過校內導師定期與相關企業保持溝通,了解材料工程碩士研究生在課題執行方面的情況,發現問題及時處理并向對方企業通報,真正做到“全程互動”。
總之,實施“卓越計劃”對創新材料工程專業碩士的培養有顯著的促進作用。桂林理工大學將依照校企合作、全程互動的理念,扎實做好“卓越計劃”材料工程專業碩士試點工作,努力實現高校與企業的雙向共贏,更好地服務廣西經濟的新發展。
【參考文獻】
[1]于福瑩等.以實施“卓越計劃”為契機探索全日制工程碩士培養途徑[J].學位與研究生教育,2012(2)
[2]姜爾林,宋恭華.工程碩士教育制度環境的不足及對策[J].學位與研究生教育,2011(1)
[3]陳興德,王翠娥,王晟.美國工程碩士研究生教育歷史、現狀與反思[J].學位與研究生教育,2011(6)
[4]顧建民.美國工程專業學位的現狀分析與前景展望[J].機械工業高教研究,1999(3)
[5]陳樂,王沛民.課程重建:歐洲工程教育改革的啟示[J].高等工程教育研究,2006(5)
[6]汪輝.美歐日高等工程教育質量評估機制的比較[J].高等工程教育研究,2006(2)
【基金項目】新世紀廣西高等教育教改工程項目(2011JGA050,2010JGA031);桂林理工大學教改工程項目(2010B06)
關鍵詞:石油焦;脫硫;煅燒
前言:
對于石油焦而言,其質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,加之石油劣質化的影響,使得優質原油的數量在不斷減少,無法滿足低雜質和低硫含量的要求。鑒于石油焦在行業中的關鍵地位,要積極探索高溫煅燒石油焦、中低溫摻入添加劑煅燒,明確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用提供有力的支持。
1對試驗的介紹
在實驗中,主要的材料為石油焦的雜質元素,極具典型,是高硫焦的一種;將試驗的部分一分為二,分別為高溫煅燒和中低溫煅燒。其主要的標準為:首先,將石油焦原理的質量設定為每份5克。其次,將其置于陶瓷坩堝中,采取填埋焦進行覆蓋,而后進行煅燒。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,溫度點的保溫時間控制在2小時之內;實驗中涉及的主要設備為測硫儀。
2針對高溫煅燒的探討
2.1 系統分析煅燒溫度對石油焦脫硫變化產生的影響
對于粒度為-0.105毫米的石油焦原料,對其進行不同溫度的煅燒。溫度需要設置為幾個參數,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行觀察。由此可以發現,隨著煅燒溫度的提升,脫硫率呈現不斷上升的趨勢。當溫度控制在1000攝氏度-1200攝氏度之間的時候,石油焦的脫硫率始終處于10%之下的狀態,極限值在7.76%。對煅燒溫度進行提升,達到1300攝氏度-1400攝氏度的時候,脫硫率出現較為顯著的升高,其數值能夠達到25.57%以上,甚至最高值能夠達到72.06%。一旦煅燒溫度達到實驗設置的最高值,也就是1500攝氏度,脫硫率此時處于最高峰狀態,達到86%。
2.2對石油焦粒度對煅燒脫硫產生的影響的分析
針對這一問題,在實驗中,選取幾種規格的石油焦,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,其中煅燒溫度設置為1300攝氏度,而后進行煅燒,觀察煅燒完成后的硫含量。在實驗中發現,石油焦粒度越小,脫硫率越高,形成一種趨勢。脫硫率出現快速增長的粒度節點為0.105-0.08毫米,形成脫硫率變化的漸變點。但是,如果粒度在0.048毫米以下,脫硫率呈現不變的狀態。主要原因是,如果石油焦的粒度不處于較細的狀態,無法完全暴露嵌在石油焦內部碳骨架上的噻吩類有機硫,很難全面發生反應,同時從石油焦顆粒中進行脫出。但是,粒度在0.048的時候,硫元素處于暴露的最大臨界點,如果力度出現過細的情況,同時在0.048毫米以下,就無法實現更大量的硫元素進行脫出。
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試劑,對石油焦脫硫率的影響存在差異。在實驗中,主要選取五種化學試劑,即NaCl、FeCl3、AlCl3、Na2CO3和NaHO,數量為0.5克,石油焦的粒度為0.105-0.08毫米,化學家與石油焦進行混合,保證均勻,而后進行干燥處理。在完成干燥處理之后,檢測硫含量以及脫硫率。在檢測中可以發現,不同的化學劑對脫離率產生差異化的影響,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。當溫度處于1000攝氏度的時候,Na2CO3能夠實現較好的脫硫效果。為此,將Na2CO3與粒度在0.105-0.08毫米范圍的石油焦進行混合煅燒,設置不同的溫度,通常為700-1100攝氏度,而后進行化學劑的清洗,完成干燥,對脫硫率進行監測發現,脫硫率的變化趨勢為增大到平穩的趨勢。在700攝氏度的時候,脫硫未發生。在800攝氏度的時候,脫硫效果明顯,迅速增加,在滿足900攝氏度的時候,脫硫率最高,達到58.30%的數值。而在達到100攝氏度之后,脫離率處于58%-60%之間進行波動,但是,不會再出現上升的情況。也就是說,900攝氏度的時候,Na2CO3達到最佳的脫硫效果。
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進行混合,摩爾濃度分別設置為0.4,0.8,1.2,1.6,2.0以及1.2摩爾/升,同時,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,在常溫下進行攪拌,而后進行浸潤處理,時間為24小時,達到完全浸潤之后,進行過濾和干燥處理,使得石油焦顆粒的外面被Na2CO3。將包裹物置于陶瓷坩中,溫度設置為900攝氏度進行煅燒。對煅燒后的石油焦進行清洗,干燥處理之后進行硫含量的檢測。隨著Na2CO3濃度的增加,脫硫率出現先增后穩定的狀態。其中,脫硫率最高的時候,溶液濃度為0.8摩爾/升,如果濃度繼續增大,脫硫率處于66%-67%的幅度之間,也就是說0.8摩爾/升的濃度的時候,溶液包裹能力最大。
結束語:
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現,在高溫煅燒環境下,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,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,效果較好的化學試劑為Na2CO3,尤其是在溫度滿足900攝氏度的時候,脫硫率達到穩定值。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,達到67.03%的脫硫率。
參考文獻:
[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,2011.
1實驗材料與方法
實驗用鋼采用50kg真空感應爐熔煉,化學成分如表1所示。采用Thermo-Calc軟件進行熱力學計算實驗鋼的相變點,其Ac1、Ac3、Ms點溫度分別為650、726和170℃。實驗鋼澆鑄成錠并鍛造成100mm×60mm×40mm的鍛坯,鍛坯經1200℃保溫1h后熱軋,開軋溫度1150℃,經五道次軋制,終軋溫度為870℃,卷取溫度為660℃。熱軋板經酸洗除磷后冷軋,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。先將實驗鋼在兩相區奧氏體化退火,然后淬火至160℃,接著在400℃進行配分處理,最后淬火至室溫。連續退火工藝在ULVACCCT-AY-Ⅱ型板材退火模擬試驗機上進行,退火溫度分別為650、670、690和710℃。根據國標GB/T228.1-2010,將熱處理后的鋼加工成50mm標距的標準拉伸試樣,并在室溫下進行拉伸試驗,對每種狀態的拉伸試樣進行兩次拉伸測試,性能指標取其平均值。退火后鋼板的金相試樣經機械拋光和4%硝酸酒精侵蝕后,在ZEISSAX10光學顯微鏡(OM)和QuantaFEG450熱場發射環境掃描電鏡(SEM)下觀察其顯微組織形貌和各相的形態分布。EBSD技術用于決定殘留奧氏體相分布,高分辨率EBSD圖片在步長為50nm放大倍數為10000×條件下獲得,并用HKLChannel5軟件進行數據處理。
2實驗結果及討論
2.1退火溫度對組織的影響
實驗鋼經兩相區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,晶粒尺寸達到了亞微米級別,光學顯微鏡的分辨尺度下很難辨認組織的細節與狀態。隨著退火溫度的升高,白色區域逐漸減少,深色區域逐漸增多。圖3為實驗鋼Q&P處理后的SEM照片。經歷兩相區退火后,從圖中可以看出,深色塊狀下凹區域為鐵素體,細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,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晶區和彌散的未溶碳化物顆粒;高于Ac1退火時,隨退火溫度升高,未再結晶區和碳化物逐漸減少,馬氏體/殘留奧氏體逐漸增加。當退火溫度為670℃時,形變基體的再結晶程度增加,同時有塊狀馬氏體/殘留奧氏體組織增多,說明退火溫度已經處于兩相區的溫度范圍;當退火溫度為690℃時,超細化的馬氏體/殘留奧氏體彌散的分布在基本再結晶的基體上,同時未溶解的滲碳體已經很少;當實驗鋼在710℃退火時,基體中基本不存在碳化物。
2.2退火溫度對力學性能的影響
圖4為不同退火溫度下實驗鋼工程應力應變曲線。實驗鋼在彈性變形結束后,出現了不同的加工硬化現象,當退火溫度為650℃以及670℃時,實驗鋼拉伸曲線的塑性變形階段呈現出雙曲的特征,即曲線在塑性變形的初期即開始出現局部變形,拉伸曲線逐漸下降,隨后又產生一定的加工硬化,拉伸曲線逐漸上升,直至斷裂;當退火溫度為690℃時,應力應變曲線出現了呂德斯類型臺階,這與局部應變有關,應變局部存在于狹窄的變形帶中[11],當應變約為0.09時,由于應變積累到一定程度,殘留奧氏體發生馬氏體轉變產生加工硬化出現了第一個臺階,當應變積累達到約0.23時,實驗鋼發生失穩斷裂。當退火溫度達到710℃時,出現了明顯的加工硬化現象,這主要是因為710℃時鋼中殘留奧氏體含量較多,殘留奧氏體相變產生TRIP增塑效應的結果,之后應力應變曲線呈鋸齒狀,這稱為PLC效應,直至失穩斷裂。退火溫度為650、670和690℃時,隨溫度升高,斷后伸長率逐漸升高,抗拉強度和屈服強度逐漸降低,這是因為隨退火溫度升高鐵素體回復再結晶程度增大,且滲碳體逐漸減少。圖5不同退火溫度Q&P鋼的力學性能Fig.5MechanicalpropertiesofthesteeltreatedbyQ&Pprocessatdifferentannealingtemperatures圖5是實驗鋼不同退火溫度條件下力學性能對比。從圖看出,隨退火溫度升高,抗拉強度有下降的趨勢,但變化幅度不大,而斷后伸長率呈現先上升后下降的趨勢,且在690℃達到最大,峰值為23.5%。由圖中可知,退火溫度為690℃時,強度和塑性達到最佳結合,強塑積最大,達到28GPa•%。
2.3殘留奧氏體的XRD測量結果
采用X射線衍射技術對不同退火溫度處理后樣品中殘留奧氏體含量進行了測定。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,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。這主要是因為退火溫度升高,兩相區得到的殘余奧氏體增多,在隨后的淬火和配分中,C配分穩定的奧氏體含量大于奧氏體分解或相變的量。留奧氏體體積分數逐漸升高。退火溫度為650℃時,奧氏體中碳含量最大,這主要是因為此時殘留奧氏體含量較少,因此TRIP效應不明顯導致塑性較差,說明此時殘留奧氏體體積分數是影響塑性的主要因素。退火溫度在650℃以上時,殘留奧氏體碳含量先升高后降低,在690℃時達到最大,這和圖5斷后伸長率表征結果趨勢一致,說明當退火溫度在Ac1以上時,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分析
殘留奧氏體在Q&P鋼中至關重要,其體積分數、化學成分、尺寸、形貌、以及位置都是影響殘留奧氏體穩定性的因素。殘留奧氏體對塑性有3個效應,一個是TRIP效應,另一個是阻礙微裂紋擴展(BMP)效應,最后是殘留奧氏體吸收位錯(DARA)效應[12]。圖8是通過HKLChannel5數據處理軟件得到的FCC相和BCC相分布結果。圖中灰色和黑色是由于位錯密度等缺陷導致的襯度不同所致,其中灰色為鐵素體,黑色為位錯密度高馬氏體,藍色塊狀為殘留奧氏體,綠色線條代表2°~15°晶界,一般認為是亞晶界,黑色線條為>15°晶界,一般認為晶界。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,達到最大,這是由于隨退火溫度升高,退火時兩相區奧氏體含量逐漸升高,相當一部分被保留在室溫成為殘留奧氏體。但是由于710℃時,殘留奧氏體塊較大且分布不均勻,導致殘留奧氏體穩定性下降,因此此溫度下塑性較差。而690℃時,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,此時奧氏體碳含量也相對較高,因此,殘留奧氏體也相對穩定,塑性最好。
4結論