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关键词 技能偏好型技术进步;企业参与职业教育;动力结构;价值取向
中图分类号 G719.2 文献标识码 A 文章编号 1008-3219(2016)31-0039-06
伴S着“工业4.0”“中国制造2025”时代的到来,以工业机器人为代表的新技术不仅有效提升了企业生产效率,更对企业组织形式,特别是人力资源培训与需求产生了重要影响。科学技术进步及其对产业生产模式和生产水平的影响,极大刺激了企业对技能型人才的需求。在此背景下,技术进步与技能之间的关系成为了理论界关注的热点。企业技能内生性需求对企业技能培训动机产生的影响,将会对企业培训行为带来重大影响,这对充分发挥企业在技能培养中的重要作用,以及进一步促进企业参与职业教育,具有重要的启示意义。
一、技能偏好型技术进步视角下企业参与职业教育的动力结构
从人类社会发展历史看,技术进步是推动现代社会发展的主要动力,更是现代企业发展的重要影响变量。技术进步不仅改变了企业的生产模式,提升了企业的生产效率,也在很大程度上改变了企业对技能型人才的需求格局,进而对技能人才供给产生影响。随着科学技术的不断发展以及技术哲学的进步,关于技术与技能之间是互为互补的关系而非简单的替代关系,技能需求随着技术进步而逐步增强的观点得到了实践的广泛验证。技术进步逐步表现出明显的技能偏好性特点。技能偏好型技术进步发展趋势的确立,强化了企业提供技能培训的意愿。而技能变动带来的工资挤压效应将会降低企业对培训成本的忧虑,从而使企业提供技能培训成为可能。这种可能在由企业个体属性所决定的企业培训成本承受能力的影响下决定了企业提供技能培训的具体模式,见图1。
(一)技能偏好型技术进步增强企业追逐技能的意愿
长期以来,理论界存在一种观点,认为技术进步与技能人才之间存在一定的替代关系,技术进步最终将会导致技能需求的退化。但从世界各国的经济发展历程来看,进入20世纪下半叶以后,伴随着技术进步和包含着前沿技术的设备资本品投资的大规模增长,技术进步对技能的替代性作用大幅下降,并出现明显分化。一方面,技术进步造成了企业对低技能人才需求的不断减少,与此同时,技术进步使对高技能人才的需求明显增加[1]。这是因为随着技术的不断进步,追求利益最大化的企业将会选择引进能够有效提高生产效率的新设备,而淘汰旧的设备和技术。这样企业就必须要求劳动者学习和掌握新的技术来保证新设备的正常运行。高技能人才往往接受过较高级别教育,学习能力较强,能较快掌握新技术,从而较好地应对技术进步带来的工作环境和工作形式的变化。而低技能劳动者往往接受过的教育层次水平较低,学习能力较差,学习新技能的速度相对较慢,对技术进步带来的工作环境和工作形式的适应性较差。因此,教育发展、知识经验积累以及天赋等个体差异引致的人力资本异质化特征,随着技术进步和经济增长而更加凸显[2]。同时,高技能对技术进步也显示出明显的促进作用。一方面,高技能人才的高生产率驱使经济体显示出对高技能人才的偏爱,另一方面,高技能人才的高生产率使技能对技术进步的贡献呈现出迅速增长趋势[3],并导致技术进步沿着以高技能基础的路径发展[4],呈现出明显的技能偏好性特点。
在我国,改革开放以来生产率的提高和技术的不断进步增加了企业对技能型劳动力的需求,无论是中性、非中性还是资本体现式的技术进步,都显示出技能偏好性特征[5]。伴随着创新发展战略、加快转变经济发展方式和调整优化产业结构战略等一系列国家战略的制定,特别是“中国制造2025”战略的提出,依靠技术进步和提高劳动者素质来提升经济进步的质量,成为了我国经济发展的必然选择。而经济增长对技术进步依赖程度的不断提高以及技术进步速度和质量的不断提升,则为我国技术进步的技能偏好发展趋势的强化提供了良好的发展环境。因此,可以预期,未来我国经济社会发展将更加偏向于对知识和技能的需求,而不会出现因为技术进步对技能型劳动的替代而降低对技能型劳动力需求的现象。此时,能够掌握和运用先进技术的高技能工人将成为企业获取竞争优势的关键因素,而追逐技能将逐渐成为企业未来发展的战略选择。
(二)技能内生性决定的工资挤压效应提升企业提供技能培训的动机水平
技能偏好型技术进步发展趋势的确立,意味着技能将随着技术进步而不断变化。技能不再是一个固定的外生常量,而成为一个内生性变量。技能内生性属性对企业的发展具有重要意义。对于企业来说,内生性技能的变动不仅意味着工人边际生产效率的提升,更意味着企业将有可能通过工资挤压效应获得超过提供技能培训成本的超额收益。
工资挤压效应是不完全市场条件下工人边际生产效率和工资增长刚性导致的工资挤压作用所导致的结果。在完全竞争市场条件下,工人工资水平的高低取决于其劳动生产力水平,随着劳动力技能提升而带来的边际生产率的提升会带来工人工资水平的相应提升。因此,企业只对专用性技能具有投资的动机,一般技能只由员工自己买单。即使在信用市场,员工没有能力投资一般技能培训,不得不由企业提供一般培训的情况下,企业也会通过支付培训期员工低于边际生产效率的工资方式,用剩余部分弥补企业支付的培训成本。但由于现实中存在的雇主市场垄断力量,劳动力流动成本,劳动力市场关于劳动力数量和能力的信息不对称以及雇主与劳动力之间的信息不对称等因素的影响,技能所处的市场具有不完全竞争市场的特点[6]。在不完全竞争市场中,工人的边际生产效率随着技能的提升而增长,而工人工资受不完全竞争市场中一些不利因素的影响,并不能像在完全竞争市场一样,与边际生产效率保持同步增长,从而导致在不完全竞争市场中,边际生产效率的增长率快于工资的增长效率而产生工资挤压效应[7]。
由于边际生产效率与技能提升之间有着密切联系,技能的提升有效地促进了工资挤压效应的提升。也就是说,工资挤压效应是技能这一变量的一个函数。随着内生性技能的提升,工资挤压效应也在不断增强,从而使企业获得的利益不断增多。当技能提升到一定水平时,工资挤压效应会使企业通过技能提升获得的额外收益超过企业提供技能培训可能发生的成本。受此影响,企业将有动机提供除了一般技能培训之外的专用技能培训。
而技能偏好性技术进步发展趋势的确立,意味着技能提升将与技术进步保持同方向变化。技能偏好型技术进步与技能水平关系密切意味着,伴随着技能偏好性技术进步的发展,当技能提升到一定程度时将会使工资挤压效应超过培训成本成为可能,催化了企业追逐技能人才方式的转型。
(三)个体禀赋决定的培训成本承受能力决定了企业提供技能培训的具体模式
技能偏好性技术进步与工资挤压效应,为企业直接提供培训提供了可能。但企业追逐技能人才的具体方式还与资本实力、规模等企业的个体性因素密切相关[8]。这是因为,企业在资本实力、规模等方面的个体禀赋决定了企业承受培训设备、培训师资、培训费用以及培训期间工人生产效率的降低等培训成本的能力水平。
企业追逐利益最大化的本质决定了其行为受成本和收益两方面因素的影响。资本充足、规模足够大的企业,具有较强的培训成本承受能力和显著的技能培训规模效益,这些优势的存在使企业更倾向于将技能培训纳入企业内部,通过内部培训的方式提供技能培训。而对于绝大部分企业来说,即使有不断增加的工资挤压效应,受资本充足程度和企业规模的影响,企业承担培训成本的能力也是有限的,这就导致企业没有足够的能力独自提供技能培训。面对这种情况,在追逐提供技能培训以获取技能型人才的诉求驱动下,在交易成本节约和外部资源因素的影响下,企业有动机通过契约、联盟等方式,采取业务外包、股份制合作、一体化运作、集团化等模式与职业院校建立合作关系,根据企业对技能人才的需要,有机地整合职业院校等外部的专业技能培训资源,弥补自身承担技能培训成本能力有限的不足,提升企业获得与技术进步相适应的技能人才的能力[9]。
因此,企业参与职业教育实际上是技能偏好型技术进步、工资挤压效应以及企业个体能力等多因素共同作用的结果。从逻辑关系上讲,企业在技术进步影响下对技能的追逐是企业参与职业教育的最根本原因,而技能变动带来的工资挤压效应使提供技能培训取代市场自由选择成为企业获取技能的行为选择,企业个体禀赋导致的培训成本承受能力的差异与交易成本、外部资源等因素共同作用,使企业提供技能培训呈现出包括企业内部培训在内的不同模式。这些模式分布于劳动力市场自由获取和企业内部培训两个端点之间,形成一系列程度不同、形式多样的企业参与职业教育的模式。
二、技能偏好型技术进步视角下企业参与职业教育的价值取向变迁
(一)企业参与职业教育的价值取向内涵
企业参与职业教育的价值在于企业参与职业教育所能满足企业需求的程度。企业参与职业教育的价值取向则是根据企业需求,企业主体参与职业教育的价值倾向。企业参与职业教育的价值取向是企业对参与职业教育的需求和企业参与职业教育所获得满足相互作用的结果[10]。根据企业参与职业教育偏好的不同,企业参与职业教育的价值取向可以分为技术进步偏好价值取向和成本偏好价值取向两种类型。两种价值取向反映出企业主体对企业参与职业教育的价值判断基础上,根据自身需求来进行企业参与职业教育价值选择时所表现出对技术进步和培训成本的不同价值倾向性。技术进步偏好价值取向是指企业参与职业教育的主要目标在于获取能够适应和推进企业技术进步的技能型人才;成本偏好价值取向是指企业参与职业教育的主要目标在于节约企业自身的用工成本或节约企业提供技能培训的成本。
之所以企业会存在着两种完全不同的价值取向,与不完全竞争市场条件下的工资挤压效应有着密切的联系。如前所述,工资挤压效应的形成是边际生产效率提升和工资挤压作用共同作用的结果。两者具有完全不同的形成机制。边际生产效率的提升与技术进步、技能水平有着密切联系,而工资挤压作用却与雇主谈判能力和制度因素相关。迥异的形成机制使企业参与职业教育可能存在两种价值取向。企业既可以通过提高技术和技能水平促进边际生产效率提升、扩大工资挤压效应,也可以选择通过制度或者机制的设计限制工资增长实现相同的目标,或者同时采用两种兼顾的价值取向。前者表现出对技术和技能的明显偏好,而后者则表现出明显的成本偏好。
(二)技能偏好型技术进步影响下企业参与职业教育的价值取向变迁分析
一般来说,工资挤压作用更多决定于制度因素和劳动力市场决定的雇主在工资谈判中的强势地位等外部因素,而边际生产效率的提升则与企业自身的技术技能依赖程度密切相关。因此,对技术技能的依赖程度成为企业参与职业教育价值取向的决定因素。
在培训成本一定的条件下,技能依赖性强的企业可以通过技能提升带来的边际生产效率的提升扩大工资挤压效应。当技术技能达到一定水平时,工资挤压效应将超过培训成本,企业参与职业教育的动机将有可能转化为现实,并显示出明显的技能偏好倾向。对于技术技能依赖性较低的企业来说,企业对技术技能的需求较低并且提升缓慢,通过边际生产效率提升获得工资挤压效应的空间有限,此时通过雇主在劳动谈判中的强势地位、工资刚性等制度因素限制甚至压低工人工资水平,获得工资挤压效应成为企业唯一选择,其参与职业教育则显示出明显的成本偏好性。
然而,在劳动力市场上,制度和工资是具有刚性的,短时间内是难以随意调整的。这既是工资挤压作用产生的制度原因,同时也决定了工资挤压作用变动在一定时间范围内是相对固定、难以变动的。而技术技能进步却较少受到这种制度刚性的约束。这就意味着,企业参与职业教育成本偏好价值取向的挤压效应增长空间是有限的。与成本偏好的价值取向相比,技能偏好的价值取向为工资挤压效应提供了一个相对广阔的发展空g,这为企业参与职业教育的价值偏好由成本偏好向技能偏好变迁提供了可能。
伴随着技术进步的快速发展和技能偏好型技术进步发展趋势的确立,技能成为企业获取竞争优势的关键要素。快速的技术进步引起技能的变动,将导致企业追逐技能人才和提供技能培训欲望水平的增加。虽然企业由于个体差异导致培训成本承受能力不同,但获取与技术进步相适应的技能人才已经取代追求获取廉价劳动力而逐渐成为企业参与职业教育更为主要的价值取向。企业参与职业教育的价值取向逐步由培训成本偏好向技术进步偏好转变。从本质上说,这种转变不是一种价值取向完全替代另一种价值取向,而只是价值取向重心的转移。这就是说,在企业逐步确立起技术进步偏好性价值取向后,并不意味着企业对培训成本价值偏好的丧失。只是说,技术进步偏好价值取向发挥着更为决定性的作用。
(三)我国企业参与职业教育价值取向的现实判断
当前,中国经济经过多年的高速增长,已经步入了一个产业结构升级、转变经济发展方式的关键时期。与发达国家的工业化进程相比,我国工业化进程是在资源、能源、环境约束、全球经济一体化、科技不断突破等国际形势下,不断“追随、模仿”的结果。随着经济全球化进程和世界金融危机的影响,全球进入到新一轮产业转移和转型周期;从国内看,“追随、模仿”的经济发展方式无法改变我国长期处于世界分工末端的现实,人口红利逐渐消退使中国特色的工业化道路面临着一个关键的转型时期。这种转型以转变经济发展方式,优化升级产业结构为重心,注重实施创新发展战略,依靠技术进步和劳动者素质提升[11]。因此,伴随着以技术创新为驱动的经济发展方式逐步成为我国经济发展的主旋律,技术进步偏好性企业参与职业教育的价值取向将逐渐成为企业参与职业教育的主流追求,这将加大技术进步通过技能影响企业参与职业教育价值取向的变迁进行,从而对企业参与职业教育的具体行为产生深刻影响。
三、技术进步偏好价值取向下企业参与职业教育的模式分析
伴随着企业参与职业教育价值取向的变迁,企业参与职业教育诉求的重点将逐步从对交易成本节约、外部资源需求的外部利益层面的诉求,转向为追逐与技术进步相适应的技能人才的诉求。为了保证企业获取技能能够满足企业技术M步的需求,企业有足够的动机通过全方位、有效的方式参与职业教育,不断强化企业在职业教育中的话语权,积极将技术进步带来的技能工人标准引入职业教育人才培养过程,以确保企业技术进步偏好性价值诉求的有效达成,见图2。这在国内外企业参与职业教育的实践经验中得到了充分证实。
(一)参与国家职业教育战略制定,促使职业教育面对产业需求
政策法规是职业教育发展的外部环境,而行政组织体系则是职业教育治理体系的重要组成部分。为了积极介入职业教育发展,促进职业教育能够满足行业企业技术进步的需要,加入职业教育决策机构、职业资格标准制定和认定机构、课程开发机构等职业教育管理组织,参与职业教育政策法规、宏观战略制定,创建影响职业教育政策和发展方向关键点的组织体系成为宏观层面行业企业参与职业教育的有益经验。
随着我国职业教育的快速发展,在政府的有效介入下,行业组织的发展得到了充分重视。近年来,教育部牵头成立了59个行业教学指导委员会,并出台了《教育部关于充分发挥行业指导作用推进职业教育改革发展的意见》等相关的政策制度,以规范和保证行业组织的正常发展。作为企业参与职业教育的重要组织形式,行业组织和协会成为了连接教育与产业的重要桥梁和纽带,在促进产教结合、校企合作,将职业教育纳入行业产业发展规划,将产业需求和技术标准引入职业教育,有效密切教育与产业的联系等方面,以及在职业教育发展规划、教育内容、培养规格、人才供给适应产业发展实际需求,开展职业教育质量评价与督导等方面发挥着不可替代的作用。
(二)举办或参与职业院校办学,引导职业院校响应企业技能需求
在技术进步偏好性发展趋势的影响下,企业愿意以提供技能培训的方式来获取技能型人才,而由于企业个体性差异导致的企业承受培训成本能力的不同,导致企业具体提供技能培训的形式多样化。由实际情况来看,作为职业教育办学的重要主体,直接举办职业教育成为许多企业参与职业教育的重要方式。除此之外,更多的企业根据自身能力和需要,充分发挥处于生产技术变革和设备更新的前沿优势,通过资金投入、设备捐赠、实训基地共建、员工培训、合作科研等方式,采取冠名班、定单班、校中厂、厂中校、校企一体化办学、集团化办学等不同模式,不同程度地参与到职业院校办学过程中,引导职业院校面向产业需求办学,促进产业链、教学链的有机整合。
其中,有的企业采取捐赠设备或资金的方式,以外包的形式将企业的技能人才培养通过冠名班、订单班的形式委托于职业院校,借助职业院校的办学条件、师资,按照专门的培养方案,实施定制式培养,培养与企业技术水平相适应的、发挥企业技术优势所需要的技能人才。有的企业则通过租用厂房、土地等形式,采取校中厂 、厂中校的模式,通过在职业院校或企业开设生产性工厂和生产性实训基地,将企业的生产性实践活动与职业院校教学活动有机整合,使企业技术进步对技能人才培养实现零距离对接。还有的企业,采取股权方式与职业院校合作成立产教一体化实体性办学机构,全方位增强企业在职业院校办学中的决策权和话语权,依托职业院校人才培养、技术创新与服务的职能优势,完成企业的技术创新、技能人才培养和员工培训的发展诉求。近年来,出现了一种新型的企业参与职业教育模式,即一些企业按照产业规律,将企业集团化经营模式引入职业教育,充分整合政府、行业、企业、院校,组建职教集团、实施集团化办学,整合资源,实现资源共享,促进教学链、产业链、利益链的有机衔接[12]。
[关键词]冶金史;再建制化;研究现状;发展方向
[作者简介]谢乾丰,北京科技大学冶金学院冶金与材料史研究所2006级博士生,云南农业大学教师,北京100083
[中图分类号]TF
[文献标识码]A
[文章编号]1672―2728(2007)07―0127―04
目前,国内设有“冶金史”硕士点的高校有两所:北京科技大学与郑州大学;设有博士点的只有北京科技大学(以2007年全国硕士、博士研究生招生目录为准)。当然,从事冶金史研究的其他单位或个人还有许多,如中国科学院自然科学史研究所、上海博物馆等以及著名的冶金史专家华觉明先生等等。北京科技大学的冶金史研究起步较早,它是目前国内从事冶金史研究的最早机构与权威机构之一,现在北京科技大学冶金与材料史研究所的前身为原北京钢铁学院的冶金史组,它成立于1974年,1982年更名为冶金史研究室,中国科学院院士、北京科技大学教授柯俊先生担任顾问。该研究中心成立以来,在冶金史研究领域取得了一系列重大的研究成果,为中国的冶金史研究博得了世界性的声誉。
综国内目前的冶金史研究,在其研究方法上,主要是采取“实地考察、抽取样品~实验分析一文献印证一得出结论”的研究程序,即科技史研究领域所谓的实证性研究方法;从其研究所涉及的内容来说,按科技史研究界的通俗分类,处于内史的研究阶段。
实践证明,在科技史研究的历程中,内史的研究首先是科技史研究的重要领域与首要关注点,这是符合事物发展的客观规律的。因为人们认识事物,首先总是从认识其本身而开始的。浏览一下目前国内唯一的国家级的科技史期刊《自然科学史研究》,我们就会发现:从其创刊伊始直至1999年,该刊所公开刊登的科技史学术论文绝大多数都是属于内史的研究范畴,即驻足于史料的收集考辨或论证的阶段,特别是在其20世纪80年代所刊登的科技史论文,几乎概莫能外,而对于与科技史密切相关的社会政治、经济、文化等外在的因素则很少涉及。这是我国国内科技史研究初创时期的研究大气候、大环境、大氛围,所以这也必然影响到冶金史研究的小气候、小环境、小氛围,或者我们也可以这么说:正是由于众多的犹如冶金史研究一样的其他科技史研究的小气候、小环境、小氛围,而最终形成了当时国内科技史研究的现状。其实,目前国内科技史的研究的大气候、大环境、大氛围仍然还裹足于内史研究的阶段,还处于蹒跚前进之状态。然而,放眼国外的科技史研究同行,他们早已走出内史研究的圈子,而关注于和科技本身密切相关的一切外在因素――经济、政治、文化、思想、哲学等等。例如苏联物理学家赫森1931年发表的《牛顿(原理)的社会经济根源》和默顿于1938年发表的《17世纪英格兰的科学、技术与社会》,其实就标志着科技史研究之外史研究的转向。前者后来发展为以贝尔纳为代表的科学学,后者发展为以默顿为代表的在西方有着重大影响的科学社会学。这两者都把科技的发展作一种外在的、社会学的理解,从而开创了科技史研究的新领域,而且此领域的研究也取得了众多的伟大的研究成果。例如贝尔纳的《科学的社会功能》、李约瑟的《中国科学技术史》等等,成为科技史研究领域的经典研究之作,并形成了所谓的贝尔纳学派;而以默顿为代表的科学社会学,或称之为默顿学派,除默顿本人的成名作及其《科学界的规范结构》和《科学发现的优先权》之外,其他代表性研究人物及其著作还有本・戴维德的《科学家在社会中的角色》、戴安娜・克兰的《无形学院――知识在科学共同体的扩散》以及科尔兄弟的科学界社会分层研究等;同时,从其中还发展出了所谓的“后默顿”传统,即以爱丁堡学派为代表的兴起于20世纪70年代的科学知识社会学的研究。它的出现,不仅在科学社会学领域取得了话语霸权,而且在科学社会学界、科学哲学界、科学史界乃至更广泛的范围内产生了巨大的影响。所以,外史研究的转向,能给科技史研究提供更广泛的研究视野与研究领域。其实,国外除了从社会学的视角研究科学技术之外,从哲学的视野来研究科学技术也是硕果累累的。从逻辑主义历史主义新历史主义后现代思潮;从石里克、卡尔纳普波普库恩、费耶阿本德、拉卡托斯劳丹、夏佩尔这一连串如雷贯耳、耳熟能详的“主义”与名字中,我们确实感到了我国科技史研究的滞后。于是乎,我国著名的科学史家刘钝先生提出了新世纪科学技术史研究的“再建制化”问题,按笔者的理解:“再建制化”问题除了是科技史研究机制的继续提高与完善之外,更应该是科技史研究方法的再建制。
事实证明,作为一门连接文理学科的跨学科研究――科技史研究,在经历了目前萦绕于科技史研究界的那种“目前中国科技史似乎没有什么可以再搞”的梦魇之后,我们的研究视野、研究领域必须跨出内史的门槛,走向与科技史密切关联的社会政治史、经济史、文化史、思想史等等一切相关的领域,从而探讨它们之间的直接或间接关系,寻找自己更大的生存空间与发展领域,并借鉴其他学科的研究方法,如人类学、民俗学的研究方法,拓展自己的研究视野,开创新的研究思路,走向与外史研究相结合之路、走向外史的研究之路,这也许是目前国内科技史研究也包括冶金史研究在内的研究方法“再建制化”的发展方向。
目前国内冶金史研究的学术论文,还大都遵循“矿冶遗址考察、抽取样品一实验分析一文献印证一得出结论”之研究范式[从严格意义上来说,这只是冶金考古(archaeometallurgy)的研究范畴,而非严格意义上的冶金史(history of metallurgy)研究],不能否认,这种实证性的研究方法曾为国内冶金史研究的进步起了重大的推进作用,并取得了一系列重大的研究成果,而且受到了国际冶金史研究同行学人的高度赞誉。然而,作为对人类文明三大标志之一的冶金技术的研究却抛开与之密切相关的社会政治、经济、文化等外因因素而进行纯冶金内史的研究,视野确系过于狭窄。因为科技史本身发展的历程表明:任何一项科技的发展并不是孤立的,它与社会的经济发展、政治变革、文化思想等密切关联。因此,今后开展冶金史与社会经济、政治、文化之间的关系的研究以及其他一些目前还没有涉及或很少涉及的研究,或许是其在新世纪取得更大研究成果的研究新领域。
笔者认为,今后国内的冶金史研究除继续从事所谓的内史研究之外(这种内史性的研究是不可或缺的,因为随着国内科技考古遗址的逐年发掘、新的矿冶遗址或者新的冶金文物的出土,都需对它进行内史性的研究与考证),还可以而且是必须从以下一些方面进行研究:
1.中国古代冶金史与中国古代文明的关系
冶金技术的发明作为人类文明出现的三大标志之一(其他两项标志分别是文字的发明与城市的出现),它在促进中国古代文明历史的进程中起着非常重要的作用。在某种程度上甚至可以这样说:中华民族的文明史其实也是一部冶金技术不断迭进的历史。从早期的铜、铁、锡、铅等的冶炼而造就的中国古代辉煌灿烂的青铜器文明到今天现代化的钢铁冶炼而形成的钢铁文明等,一直渗透着中华民族的智慧与聪明才智。在此期间,中华民族冶金技术的许多次世界领先,充分体现了中华民族在这一领域的独步天下的豪气。因此,通过冶金史的研究,有利于使人们更好地理解中国古代文明史的形成、发展与兴盛的历史进程。
2.冶金史与各个朝代的社会生产力之关系
人类从最初的刀耕火种发展到青铜农具特别是铁制农具,大大地促进了社会生产力的发展,因为这不仅使国家富强、人民生活富足,而且也大大地提高了人类认识自然、改造自然的本领。与此同时,社会生产力的发展,反过来又促进了冶金技术的发展,所以冶金技术与社会生产力之间的关系是密不可分的,两者互相促进、互相发展。因此,如果割裂这种联系而只是单纯地研究各个朝代的冶金技术的发展情况,确实有一种历史的单薄感。
3.冶金技术思想(史)研究
中国是一个拥有浓厚哲学思维与历史文化积淀的国度,一部中国文明史,其实也是一部中国思想史。作为时代中人,不论之于达官贵人抑或是从事被称为“雕虫小技”的如从事冶金技术操作的卒与徒,都不能不受到社会思潮或思想的浸,而这种影响的结果,便是体现于他们劳动产品或技术产品中的各种各样的技艺或工艺。例如常见于商代中晚期及西周早中期青铜器上的饕餮与夔龙纹饰,这一方面给人以威严恐怖之感,另一方面又仿佛是沟通人神的化身,含有巨大的原始宗教力量,体现出超越现世间的权威神力的观念,但春秋中期以后,青铜器的纹饰从那些威震一时的饕餮、夔龙等种种神灵,已经变成了搏斗、武士刺虎、妇女采桑、弋射飞雁等形象,充分反映了人与自然界的题材开始大量涌现,这其实表明了人的价值开始被认识,社会生活的内涵成为青铜器纹饰的一个重要母题。这种变化,其实体现了中国古代从以神为中心到以人为中心的价值思想观念的变化。此外,中国古代的“五行说”、“阴阳说”、道教、宋明理学等等传统思潮都曾对中国的冶金技术有着深厚的影响。例如灌钢技术的发明,就与中国古代“和”的哲学思想有着密切的关系。《天工开物・五金・铁》记载:“凡铁分生、熟,出炉未炒则生,既炒则熟。生熟相和,炼成则钢。”在这里,作者用“生熟相和,炼成则钢”这一简洁有力的语言,不仅是对这种灌钢工艺所作的生动描述,同时也是用“和”的哲学思想对冶炼技术所作的精辟总结。推究其原因,就在于人们通晓了生铁与熟铁的各自属性,同时又受到“和”这种哲学思想的影响,因此通过多年的亲身实践后,发明了“灌钢”这一工艺技术,这对中国古代冶金技术产生了重要的影响。
4.冶金史与社会政治之关系
综观中国古代冶金史的发展历程,冶金史也像其他事物的发展一样,有也有其低迷的时期。这其中与历朝历代的政治制度及其所推行的政治意识形态有着不可分割的联系。宋代的矿冶业之所以如此发达,这就得益于宋朝政府对矿冶业的重视的国家政策,例如宋政府对矿冶业的鼓励开发的告发政策、矿产品的售卖政策以及对矿冶业的管理政策等,都为宋代矿冶业的兴隆提供了政治上的保障;但在清末,由于清政府政治上的腐败、矿冶管理政策的失误以及当时国外近现代冶金技术的引进等原因,导致了中国冶金技术在清末的逐渐衰弱与萎缩。
5.中外冶金技术交流史研究
正如任何事物的发展与其同类其他事物的发展存在着密切的交流与联系一样,中国的冶金技术也必然与国外的冶金技术存在着一定程度的交流。不论是驼铃声声的塞上古道之丝绸之路,还是碧波荡漾的海上丝绸之路,都曾带去了中国古代的冶金技术,同时也捎回了国外先进的冶金技术。科技交流史研究表明:中国古代同阿拉伯国家、日本、朝鲜、越南等周边国家确实存在着冶金技术的交流。例如梅建军教授认为:由砷铜的存在及铜器的特征,可以初步肯定,甘青地区在齐家和四坝文化阶段同新疆及欧亚草原地带存在文化上的联系及相互影响。所以进行这方面的研究可以丰富我们的视野,同时也可以澄清中国古代冶金技术的起源问题。
6.多学科多视野的综合研究之路
因为科技史本身就是一个边缘性、交叉性的学科,这也就决定了对它的研究必须采取多学科多视野的综合研究,而“冶金史的研究涉及到采矿、冶金、材料、历史、考古等多学科的知识和物理及化学组成分析研究手段与方法,因此这不仅要求冶金史研究者本身要不断学习,扩大知识面,改进知识结构,同时多学科的结合,更是开展冶金史研究的重要途径”。在现阶段,冶金史研究与考古或者说是科技考古结合得较为紧密,依靠这种结合,冶金史研究取得了一系列较为重要的研究成果。例如对古代铜镜表面“黑漆古”生成原因和机理的研究成果便是其中典型的一例。其实,从更广泛的学科综合来看,冶金史研究还可以与其他学科进行结合,即除了传统的“矿冶遗址实地考察一实验分析一文献考证一结论”的研究思路之外,我们还必须吸收或借鉴其他学科的优势方法,例如人类学、文化学、民俗学等方法,融冶金史的文化价值及社会价值之综合取向,从而拓展我们的研究领域与研究空间。例如从民俗学的角度研究冶金史就是一个非常新颖且充满生机的研究领域。在此方面,对西南民族地区的铜鼓研究就是一个充满生机的研究领域,但目前对铜鼓的研究,也还处于铜鼓制造技术、铜鼓金属成分分析等方面,从民俗学的视野进行研究尚待来日。
7.对国外冶金技术进行研究
由于语言的限制、文献的不足以及金属器物的缺乏等原因,目前国内冶金史的研究几乎没有涉及对国外冶金技术的相关研究,然而在国外,却有相当一批冶金史研究者对中国古代冶金技术进行研究,这除了与中国古代的金属器物流失海外而给国外的研究者提供了实物考证之便之外,还同他们有着充足的研究经费密切相关。所以,目前国内冶金史研究的这种现状,也就决定了国内的冶金史研究者很难与国际同行进行高水平、全方位的对话与交流,这种状况其实也是国内目前整个科技史研究的窘境。
8.对近现代的冶金技术进行研究
“厚古薄今”是中国科技史研究的一贯传统,也是其研究特点,所以中国科技史研究的“国家队”――中国科学院自然科学史研究所近几年来力倡对中国近现代科技史进行研究。例如从2000年底开展了“中国近现代科技发展综合研究”,其研究成果已以《中国近现代科学技术史丛书》的面目出现,但其中缺失中国近现代冶金史研究这一环节,因此作为冶金史研究者,应该义不容辞地承担这一历史性任务,从而补上这一缺失的环节。
9.对冶金史研究的理论与方法进行研究,即冶金史基础理论的研究或冶金史元研究。从而建立起冶金史研究的理论框架
[关键词]仿真软件;冶金技术;教学模式;应用
[中图分类号]G712
[文献标识码]A
[文章编号]2095-3712(2015)14-0032-03
[作者简介]林忠(1970―),男,广西南丹人,本科,广西现代职业技术学院教师,冶金高级工程师。
一、前言
近几年来,随着计算机技术开发与应用的发展,冶金仿真技术在企业职工培训和高等教育教学上也得到了迅速发展。仿真是指利用相关模型对真实物体或系统的生产过程进行实验和研究,当所进行的生产实践或实验研究成本较高、生产的危险性较大或需要的时间过长时,仿真技术是一种实用的、有效的研究手段。将冶金仿真软件引入高职院校的实践教学环节中,就是将计算机应用技术、数字自动控制技术、视频图像技术、实践生产技术融于仿真软件中。形象地模拟冶金企业实际生产工艺过程及各冶炼生产工序的主要技术经济指标,通过大量企业现场生产操作过程的图像和视频,让每个学生通过电脑都能够在非常逼真的生产现场进行相应的生产操作;学生经过亲自动手操作,可以有效了解各生产工序的技术指标及生产要求,同时,企业实际生产现场的相关设备结构特点,又能形象地展现在学生面前。这就使学生对冶金生产过程有深刻了解,大大地调动了学生的学习积极性和主动性,这种理论与实践相结合的互动教学模式的课堂氛围,使学生既能加深专业理论知识学习又能提高专业实践操作技能。
二、传统冶金技术实践教学的弊端
实践教学环节在职业教育中占有相当重要的地位,职业教育培养的是适应现代化建设需要的高技能专业人才,要求具有一定的实践技能和创新能力。长期以来,受相关条件的限制,我国高职冶金技术专业一直沿用比较传统的教育教学模式。教学过程沿用传统的“三段式”教学模式,即基础课、专业基础课和专业课,理论教学与实践教学没能有效地结合在一起,同时,专业课程教学内容与企业生产实际相差很大,实践教学少,学生实践操作技能缺乏,没能真正学到相应的专业操作技能,毕业后不能适应企业生产岗位的需求。由于教学过程枯燥,很多学生上课不想学、不愿学,教师教学过程单一,学生就业不理想,企业难招聘到适用人才。另一方面,在专业课教学活动中重理论、轻实践,实践操作教学还只是理论教学的辅助手段,教学过程采取先进行课堂理论知识学习,然后再进行短暂的实践教学。这样的教学模式,使学生很难把学过的理论知识与生产实践结合起来,从而提高他们自身的实践操作能力、巩固他们的专业基础知识。把理论教学与实践教学隔离开来,达不到预期的实习效果。实习方式完全由教师包办,带领实习。为了保证学生安全和企业生产安全,学生在企业岗位上真正实践操作得很少。这种实习过程使学生的动手能力和创新思维受到严重制约,从进入冶金企业生产岗位进行实习到结束,整个实习过程都由教师和企业的相关人员组织安排,学生只能看岗位工人的操作过程,真正动手的机会很少,这使学生的实践操作技能没能得到有效提高。学生在整个实习过程中,仍如课堂教学一样,只是被动地接受知识,没能在实习岗位上去实践操作,把学过的理论知识与实践结合起来,使实践操作能力的培养受到制约,影响了学生实习的兴趣。
冶金生产是一个高危行业,生产的连续性强,生产的环境恶劣,生产的条件苛刻,生产的技术含量高。在高职院校中,受各种条件的限制,冶金技术专业在实践教学中存在以下弊端:
1.冶金实践教学课程开设少
冶金生产过程规模大、投资大,设备种类多,生产工艺流程长,生产技术条件苛刻。在实验室内不可能进行相关生产操作实验,实践教学课程难以开设。只能进行某些简单的、单一的生产工序演示实验,同时,学校由于经费有限,实验室设备配置也无法满足学生单人单机的需要。实验课通常是由教师在课堂上介绍实验原理、实验要求、实验步骤以及安全注意事项,然后再到实验室进行实验操作。由于设备有限,有些实验是几个学生甚至十几个学生围在一起进行一套实验装置操作。另外,由于实验室设备与企业实际生产的设备相差甚远,学生不能学到生产实际操作技能,而且学生动手机会少,动手能力差。专业理论知识不能与生产实践相结合。
2.冶金实验的危险性大
冶金生产过程的条件苛刻,一般都是在高温、高压或酸、碱等条件下进行的,生产过程中也会加入一些有毒有害的介质进行反应。在实验室进行实验,会使用高温电炉、高压反应釜等危险设备。这些设备时开时停,长时间不使用也会增加设备的危险性。另外,这些设备操作要求高,错误的操作极易引发重大事故。同时,实验过程需用到一些有毒有害的化学药品,实验过程不可避免会产生有毒有害的废气和废渣,这些废气、废渣处理不好,必将直接影响师生的身体健康,同时也会对环境造成污染。在企业实际生产中这些废气、废渣必须经过处理达标,才能排放。但实验室由于条件有限,不可能按实际生产要求进行处理。因此,教师在实践教学活动中,为安全起见,一些有危险性的实验都不敢进行教学操作,只能进行演示实验。学生本应学习的操作技能,由于实验条件的限制无法进行。
3.校外冶金实训基地实训效果有待提高
冶炼企业的生产过程是―个复杂而庞大的系统过程,学生要学到相应的专业实践操作技能,必须进入企业生产岗位进行生产实训。但是,到企业进行生产实训存在很多无法解决的实际问题:(1)冶金企业大型化、自动化的特点,决定了生产过程整体性强、各生产工序衔接度高,生产设备庞大,工艺流程长。学生在企业实习,受时间的限制不可能各个工序都能进行在岗实习,只能走马观花,简单了解整个企业生产情况,无法了解主要设备的结构及各生产工序的生产要求。(2)冶金生产过程必须连续稳定,不可能让学生在生产岗位上进行实践操作,更不可能让学生亲自动手进行相关生产事故、故障的处理工作,学生到现场只能看和听,根本达不到提升实践操作技能的目的。(3)冶金生产过程不可避免会使用或排放一些有毒、有害物质,同时,冶金生产过程是在高温、高压、高腐蚀等工作环境进行的。安全生产是企业的头等大事,学生年轻好动,很多企业为安全起见,都不愿意让学生进入企业进行生产实习,常常以各种理由拒绝学生到企业进行实训。
三、冶金仿真软件在实践教学上的作用
2011年至2013年我院冶金技术专业得到中央财政专项资金支持建设冶金实训基地,通过参观区外院校冶金技术专业建设情况,并结合区域实际情况,学院与东方仿真、北京金恒博远钢铁生产仿真合作,引进了湿法炼锌仿真软件、铝冶金仿真软件和钢铁生产仿真软件,并建设了一间拥有五十台电脑的多媒体仿真实训室。湿法炼锌工艺仿真软件包括:锌精矿氧化焙烧工序、中性浸出工序、热酸浸出工序、预中和工序、沉铁工序、净化工序、电积工序。铝冶金仿真软件包括:氧化铝生产工艺仿真软件以拜尔法氧化铝生产工艺为原型,以氧化铝生产的开车、停车及事故处理为主体内容,由原矿浆制备、管道溶出、赤泥洗涤、晶种分解、多效蒸发、苏打苛化和氢氧化铝煅烧七个单元操作组成。铝电解虚拟仿真实训软件具有设备演示、工艺演示、工艺仿真操作以及铝电解生产知识及其考核等功能。钢铁生产仿真软件分为炼铁、炼钢、轧钢三大板块,及烧结生产仿真实训、炼铁生产仿真实训、转炉炼钢生产仿真实训、电炉炼钢生产仿真实训、LF精炼生产仿真实训、板坯连铸生产仿真实训、方坯连铸生产仿真实训、中厚板轧制生产仿真实训、热连轧轧制生产仿真实训、冷轧带钢轧制生产仿真实训、棒轧制生产仿真实训等工序。这些冶金仿真软件通过大量的现场高清视频、图片,采用3D和2D技术,形象展现生产现场、重要设备参数和结构,生动再现企业实际生产的全过程。主要工艺过程的三维虚拟场景,可对工艺过程和设备动作细节进行景进入和自由浏览。辅助大量生动详实的教学资源,把相关知识点串联并形象化讲解,彻底解决了“认知实习”中的教学难点问题。分工种仿真实训模块,直观的操作界面让学生更加便于对工序的设备运行状态进行监控。齐全的设备操控窗口使学生对设备操作技能培训得以强化。学生可以通过操作界面输入相关技术指标,对每一工序的运行状态进行有效操作,真实地再现冶金操作实况;同时,通过完善的报表系统,可随时查阅历史操作数据,总结操作过程的得失,不断提高操作技能。尤其是促
进学生理解操作中各个技术参数相互影响的关系,进而提高发现问题与解决问题的能力。真正实现了“在做中学、在学中做”的新型教学模式。让学生能学到相关技能和进行生产实践操作,通过仿真实训,使学生能亲身体验生产过程,通过模拟操作掌握操作技能,真正实现了理论与实践相结合。让学生不仅学到了专业知识,同时又提升了实践操作技能,为其今后上岗提供了良好的锻炼机会。这样的人才也正是企业所急需的。
四、结束语
应用冶金生产仿真实训软件系统进行教学,使学生不用到企业生产一线,在校内就能完成相关冶金实训任务。学生在电脑上亲自动手进行操作,可以全面了解整个生产操作规程和各生产工序的主要技术经济指标,通过视频或3D影像技术可以对主体设备的内部结构有更深刻的了解。同时,教师可以根据需要设定相应的事故故障,让学生进行处理、排除,从而安全、经济、有效地完成各种冶金技术实训任务,仿真实训也必将成为冶金技术专业校内实训的重要发展方向。作为教学部门的专业教师,我们要深刻地认识到,随着科学技术的不断发展,冶金技术也在不断创新和进步,冶炼方法的多样性使得不同冶金企业在生产工艺流程和设备选择上不尽相同。我们在教学中运用的仿真软件也会随着冶金技术的发展而滞后,这就要求学院专业教师在实际教学中要不断提高自身的专业知识水平,及时更新相关知识内容。加强与仿真软件公司及生产企业的联系,与时俱进,使仿真生产实训教学内容始终紧跟先进冶金技术;在教学过程中不断完善和充实冶金技术教学资源,为社会培养更多的具有一定专业理论知识和一定实际操作技能的冶金专业人才,为服务地方经济建设提供人才资源,从而促进地方经济的迅速发展。
参考文献:
[1]张文美,毛丹红.仿真技术在职业院校实践教学中的应用[J].无锡职业技术学院学报,2006(12).
关键词:应用型本科;人才培养;冶金技术
中图分类号:TN91-4;G642.0
一、应用型本科与普通本科和高职高专教育的区别
本科教育与高职高专教育是我国高等教育发展中出现的两个高等教育类型。为了满足经济社会发展对人才的需求,应用型本科是我国高等教育由精英教育向大众化教育转变而催生出的一种新的教育类型[1]。
普通本科培养的是研究型、设计型人才。要求“厚基础、宽专业、强能力、高素质”,要有较高的文化素养和科学精神。高职高专教育,其职责主要是培养应用型的高技能人才。基础理论知识遵循“必需、够用”的原则,以应用为目的,课程设置注重理论知识的实用性、针对性。应用型本科教育,主要面向生产生活实践,培养大批应用型高级专门人才。 主要培养高科技部门、技术密集产业的高级工程技术应用型人才;培养技术工程师、技术管理人员和技术研究人员等人才;培养生产第一线需要的管理者、组织者等。应用型本科教育除普通高等教育的一般要求外,要突出“能设计、会施工、懂管理”的应用型人才特点,要掌握本行业生产原理和操作技术、管理运行技术、营销与服务技术、技术谈判和商务谈判技术等[2]。
二、高职院校承办应用型本科人才培养模式探究
高职院校开办本科教育有着其自身的优势,也存在着短板。应用型本科首先强调的是应用,也就是我们说的实践能力,其次才是本科。高职院校一直以来注重对学生实践动手能力的培养,从实践方面来看,高职院校在师资、实训设备等都强于普通本科院校。但从理论知识和科研方面来看,我们与普通本科有着一定的差距。那么,高职院校如何办好应用型本科教育就成了我们急于探索的问题。下面,结合我院办学实践,就应用型本科办学模式作如下探究[3]。
1、应用型本科专业定位
内蒙古是国家最大的能源基地,也是国家最重要的冶金生产加工基地。能源、冶金产业是内蒙古经济建设和社会发展的支柱产业。在全国建设期间,学院紧紧围绕内蒙古能源、冶金产业对高素质高级技能型人才的需求,将冶金技术专业列为重点建设专业。经过几年的建设期,冶金技术专业在师资、设备、实训场所等方面都有着明显的优势。学院结合实际,再一次将冶金技术专业定为应用型本科招生专业,并提出:“地方性、应用型”的办学定位。
2.应用型本科人才培养定位
应用型本科首先是强调应用型,其次才是本科层次。应用型本科人才面向生产第一线,毕业后在生产技术岗位上必须能够解决实际问题,开展技术创新。应用型本科的人才培B应按照社会需要为导向、德育为先、能力本位全面发展”来引导人才定位,以专业岗位或岗位群的需要,在学习能力、实践能力、创新能力、交流能力和社会适应能力等方面全面培养。近几年,内蒙古大力发展从粉煤灰中提取氧化铝产业,我院冶金技术本科专业适应社会需求,培养具有良好职业道德、敬业精神、创新创业意识,具备生产、管理、技术应用和研发能力,能从事粉煤灰提取氧化铝生产、电解铝生产、铝硅合金冶炼、铝合金加工等生产一线设备运行、维护、检修和生产管理、技术研发、化学检验等方面工作的人才。
3.课程体系设置
应用型本科对人才的培养强调适应社会需要、理论知识要扎实,实践动手能力要强,同时注重学生的德育能力,创新能力等。围绕学生需要具备的以上能力,我院冶金技术专业课程设置如下:
(1)“十二五”期间,内蒙古顺应国家发展环保、循环经济号召,开发从粉煤灰中提取氧化铝项目,并取得成功,以内蒙古大唐国际再生资源为首的一大批企业成立。冶金技术专业为适应社会需要,及时调整方向,将粉煤灰提取氧化铝作为主要人才培养方向。在课程设置上开发出五门核心课程,分别是《粉煤灰提取氧化铝生产》、《电解铝控制与生产》、《矿热炉控制与生产》、《铝及铝合金加工》和《粉煤灰利用分析技术》。同时,为了增加学生对冶金行业相关知识储备,我们又开设了《钢铁冶金》、《有色金属冶炼》等课程。
(2)区别于传统本科教育,应用型本科更为强调学生的实践动手能力。我们与大唐国际再生资源等企业合作,设置《企业认识实习》、《跟岗实习》以及《顶岗实习》课程。经过阶段性的在企业跟着企业师傅学习,极大的培养了学生的动手能力。
(3)为了培养学生的创新能力,我们系部成立实践创新部门。由老师确定项目,再由学生自己动手实践。比如我们由学生自己制作的高炉炼铁模型、转炉炼钢模型都获得专家的好评。另外,我们也带领学生参加各项技能大赛。近几年,我们在全国有色金属大赛、钢铁冶炼大赛、沙盘大赛都取得了优异的成绩。通过这些实践项目,很大程度上提高了学生的创新能力。
4、师资队伍建设
师资队伍建设是人才培养模式实施的关键,应用型本科人才培养要求建设一支具有较高理论知识和丰富实践经验的“双师型”教师队伍。学院为了进一步提高教师的理论和实践知识,每年要求老师下厂实践锻炼一个月,和企业员工吃在一起,工作在一起。同时,为了提高我们的理论专业知识,学院定期组织老师去本科院校听课,和本科院校老师进行学术交流。
高职院校办应用型本科,其突出的优势就是实践。高职院校有本科院校所不具备的良好的实习实训设备、稳定的实习企业。我们在充分发挥我们优势的前提下,要积极努力弥补自身的不足。在探究应用型本科培养模式这条路上,我们要积极探究,总结经验,取长补短,将应用型本科办好、办强。
三、 参考文献
[1] 朱科蓉. 应用型大学开展院校研究的必要性及其对策[J].北京联合大学学报(自然科学版),2005,(4):92-96.
[2]管天球.地方高校本科应用型人才培养模式研究与实践[J].中国高等教育,2008:69-70
[3]潘懋元,车如山.略论应用型本科院校的定位[J].高等教育研究,2009(30):35-38
作者简介:
姓名:胡小龙 出生年:1983年 性别:男 单位:内蒙古机电职业技术学院 民族:汉族 籍贯:内蒙古呼和浩特市 学历:硕士研究生 研究方向:冶金技术
地址:山东省菏泽市中华西路万象城A6一单元24001室 徐浩东(收)
1.课程体系构建。按照冶金工程卓越人才应具备的知识、能力、素质要求,按照理论与实践有机结合、课内与课外有机结合、校企联合授课与校内单独授课相结合、知识传授与能力培养相结合、学习习惯与创新思维培养有机结合“五结合”原则,坚持“面向工程、宽基础、强能力、重应用,校企深度合作”的基本思想,对课程体系进行一体化设计。(1)公共基础课及素质拓展教育课。政治理论课14.0学分、大学外语16.0学分、高等数学11.0学分、大学物理8.0学分、物理实验4.0学分、大学计算机基础2.0学分、体育8.0学分、工程导论2.0学分、形势与政策1.0学分、军事理论1.0学分、就业与创业指导1.0学分。(2)专业基础课。C语言程序设计3.0学分、线性代数3.0学分、概率论与数理统计3.0学分、工程力学6.0学分、画法几何与机械制图3.0学分、机械设计基础3.0学分、电路与电子技术4.0学分、电路与电子技术实验2.0学分、普通化学3.0学分、普通化学实验1.0学分、物理化学6.0学分、物理化学实验2.0学分、材料科学基础4.0学分、冶金传输原理6.0学分、工程应用法律实务2.0学分、工业工程与管理2.0学分。(3)专业必修课。冶金物理化学(双语)5.0学分、冶金学Ⅰ(双语)5.0学分、冶金学Ⅱ(双语)5.0学分、有色金属冶金学(双语)2.0学分、冶金工程实验技术2.0学分、冶金流程工程学2.0学分、现代冶金工程设计原理2.0学分、专业英语阅读与写作2.0学分、钢铁冶金环境保护与综合治理2.0学分、技术经济分析2.0学分、综合实验4.0学分。(4)专业选修课。冶金反应工程分析基础、冶金过程数值模拟、纯净钢生产技术(双语)、冶金工程新技术(双语)、冶金过程检测与自动控制、轧材质量性能控制、矿物材料加工技术、铁矿球团还原技术(双语)、冶金辅助原料技术、金属压力加工(双语)、粉末冶金概论、复合材料概论、冶金机械、能源工程、冶金企业生产安全、工程数学。专业选修课程每门2学分,选修10学分以上。2.校内实践教学。冶金工程专业的校内实践是以一级项目(现代冶金工程设计)为主线,以二级项目(软件综合设计项目、工程素养训练项目、综合工程素质训练项目、创新设计项目、专业拓展训练项目)为支撑,三级项目以核心课程为基础,如冶金传输原理、冶金物理化学、冶金学等。将主干核心课程和整个课程体系统一起来,结合学生的自我学习能力、人际交往和团队协作能力,以及掌握、运行和调控能力进行全面培养。对于学生来说,设计项目的具体性可以深化理论知识的理解,设计项目的探索性能够激发学生主动学习的兴趣,增强社会、历史、道德和文化的认知力、批判力和传承力,使学生不仅在专业修养上,而且在创新能力、团队精神,适应与调控能力,以及企业文化感知等多方面同时得到培养和提高。3.企业实践教学。企业实践教学累计时间为40周,40学分。企业培养阶段主要包含工程实践(I-V)、岗位实践、现代冶金工程设计和毕业设计(论文)等四个部分。(1)工程实践。工程实践共计18周,18学分。
工程实践I设在第二学期,时间为3周。培养学生掌握金属加工的工艺与过程,包括切削加工、压力加工、焊接、钳工、数控与特种加工等;掌握简单零件加工方法选择和工艺分析;熟悉相关设备的安全使用及操作;培养学生看图、识图及了解技术条件的能力;培养学生良好的工作习惯、团队协作精神及理论联系实际的严谨作风。工程实践II设在第三学期,时间为2周。培养学生了解企业文化、企业发展规划目标、运营及管理模式、营销策略等。在采矿与选矿现场,参观铁矿石生产,使学生了解铁矿石的品位、性质及相关生产指标等。工程实践III设在第四学期,时间为2周。使学生了解焦炭、耐火材料的评价指标和生产指标。了解炼铁、炼钢、精炼、连铸、轧钢等生产环节的工艺特点、评价指标以及生产中容易出现的质量问题等。使学生初步了解钢铁冶金企业的系统构成、各系统之间的作用、联系和特点,建立钢铁冶金生产流程整体概念,了解钢铁冶金行业文化沿革,培养学生的工程意识。工程实践IV设在第五学期,时间为1周。参观烧结、球团等生产现场,使学生掌握烧结矿和球团的生产工艺及评价指标。工程实践V设在第六学期,时间为2周。使学生掌握轧钢生产工艺及设备,了解冶金工程的能源动力及冶金机械制造过程,了解现代冶金产品和工艺的研发态势及流程。工程实践I-V主要以现场参观和企业教师讲解为主。最后由企业教师、专业技术人员和校内教师共同组成考核组,对学生实习纪律、实习报告、实习内容的掌握,以及创新思维的展现等进行综合考核评价,确定企业实践成绩。(2)岗位实践。岗位实践设在第七学期,时间为6周。使学生熟悉炼铁、铁水预处理、炼钢、炉外精炼和连铸等钢铁生产工艺,掌握生产工艺和产品质量控制的技术要点,了解设备的运行和管理维护方法等,能够进行生产操作。学生通过教师现场授课、生产操作、技术报告、专题调研、流程参观和工程问题讨论等环节完成岗位实践,最后由考核组对学生的工程实践能力,特别是操作能力和创新精神进行综合考核评价,确定岗位实践成绩。(3)现代冶金工程设计。现代冶金工程设计设在第七学期,时间为6周。在工程实践的基础上开展,要求学生充分了解现代钢铁生产流程特点和功能,综合运用工程基础和工程专业知识,完成来源于实际的钢铁厂炼铁或炼钢的工程计算与设计,让学生在一定程度上掌握工程设计的理念和方法,拓展学生知识面,加强工程概念,培养团队合作意识。在集中讲授的基础上,学生分组,合作完成实际设计任务,聘请企业或设计院技术人员共同指导,最后由考核组对学生的设计方案、设计内容、绘图能力、团队配合、表达能力、技术运用能力,特别是创新能力进行综合考核评价,确定现代冶金工程设计成绩。(4)毕业设计。毕业设计(论文)阶段是卓越工程师培养的重要环节,是加强学生实践创新能力的有效途径。毕业设计设在第八学期,时间为18周。内容要能够体现冶金行业发展前沿趋势,反映冶金产品研发态势和特点,符合区域产业和经济社会发展需求,并充分展现学生对冶金文化的领悟和创新思维特质。在毕业设计过程中,学生要在充分了解国内外冶金行业现状的基础上,根据项目目标要求,撰写开题报告,充分阐述项目的可行性和项目进度分析,成果效益预测分析等。每周向指导教师至少汇报一次工作情况。企业和学校的指导教师共同负责学生的毕业设计工作,有责任就毕业设计情况进行指导、督促和检查,每位指导教师每周要与学生交流一次设计进展情况。毕业设计完成后,学生提交答辩申请,经校、企指导教师共同确认同意后,由教务部门组织学生答辩。毕业设计考核成绩由三部分组成:企业高级技术人员评价占30%,学校教师评价占30%,答辩小组评价占40%。在答辩小组中,企业高级技术人员比例不能低于40%。在评审未通过时,学生可申请延长该阶段时间,指导教师重新认定后,再申请答辩。学生在对评审结果有异议时,可向学校学术委员会提出申请复议,由学校重新组织答辩。
建立长期跟踪追加培养机制
关键词:冶金传输原理;教学手段;启发式教学;教学设计
中图分类号:G482 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)27-0135-02
一、课程的性质、内容与任务
本课程是冶金工程专业本科学生必修的专业基础课,通过学习《冶金传输原理》,可以使学生掌握动量传输、热量传输和质量传输的基本概念理论以及研究分析方法,具备分析、研究冶金过程中传输问题的能力。理解“三传”过程的内在联系及本质区别,能够应用该课程中的知识研究冶金过程中实际流体的传输问题,具备一定的计算能力,为冶金工程专业课程的学习和从事专业技术研究打下坚实的基础。
《冶金传输原理》课程主要包括动量传输、热量传输和质量传输三部分,故称之为“三传”。动量、热量和质量的传输过程既有区别,又有紧密的联系。课程内容中有大量的理论推导,包括各种守恒方程式的推导,如质量守恒定律下的连续性方程及动量守恒定律下的欧拉方程、N-S方程等。这些基本理论是在单独的相关部分中讲解的,因此部分公式推导不可避免地会出现重复,有时显得凌乱,缺乏传输原理的系统性。除此之外,学习该课程要有扎实的数学基础,学生普遍反映学习难度大,学习效率低。作为该课程的主讲教师,笔者结合近几年的教学经验和体会,对该课程的教学做出以下几方面的改革尝试,使学生在课程所规定的学时内,能够较好地掌握该课程的基础知识和基本原理,取得较好的教学效果。
二、教学方法的改进
《冶金传输原理》是冶金工程专业最主要的专业基础课程之一,该课程的最大特点是理论性非常强,涉及冶金过程的流体动力学原理、衡算方程式的推导及各种流体流动状态下的“三传”现象。在学习该课程的过程中,如果高等数学、无机化学、物理化学等课程掌握得不扎实,学习《冶金传输原理》就会感到有些吃力。针对上述情况,应对《冶金传输原理》进行教学设计和课堂教学方面的进一步改进。
1.课堂教学方面的改进。课堂教学是有计划、有步骤地实行的。课程的每一堂课必须毫无例外地按照教学大纲和教案完成规定的教学进度,只有这样才能按学时完成所有的教学课程任务。不管学生是否知道、掌握或提高,“赶”着学生按照指定的步骤“走”,完成教案内容,达到教学目的,这种教学方法实际上存在一定的封闭性,会使课堂教学变得程序、呆板和教条化,缺乏生趣和兴趣,最终必然会导致僵化。因此,作为高校教师,重要的是要培养他们分析问题、解决问题的能力。所以在课堂教学中,应充分开展课堂讨论,采用启发式教学,提高学生自主思考、主动学习的能力。在讲授新内容时,教师可以针对生活中的现象、冶金生产提出问题,然后再介绍如何解决这些问题以及解决这些问题需要具备怎样的理论知识,由此引出要讲解的新内容。(1)根据教学大纲,讲深讲透重点内容。例如,“稳定导热”内容的教学中,需要掌握平壁、圆筒壁的一维稳态导热及不稳态导热的基本概念及薄材、半无限大物体、有限厚物体的不稳态导热的基本方程。讲解过程中,首先针对钢铁企业普遍存在的传热现象提出问题,包括热风管道的传热、烟囱壁和热烟气之间的热交换等,然后介绍要解决这个问题就必须了解流体与壁面之间的热传递过程,从而引出传热过程的学习内容。在讲解连续性方程、传热微分方程等基本公式时,应注重讲解基本公式推导的思路、方法以及公式中每个物理量的具体的应用与意义。在课堂教学时,应避开复杂的数学公式推导,把授课重点放在基本概念的理解、公式推导方法的掌握及具体应用等方面,化烦琐为简单。(2)采用启发式教学,注意培养学生自主思考、主动学习的能力。启发式教学是任课教师在授课过程中依据学生学习的客观规律,使学生积极主动、自发地掌握基本知识点的教学方法。启发式教学在教育教学改革研究和实际学习中取得过许多成果。实行讨论式和启发式教学,可提高教学质量,培养学生独立思考和创新的意识,是发展素质教育对教育教学提出的新要求之一。如何落实讨论式和启发式教学的新要求,特别是怎样行之有效地实施启发式和讨论式教学需要认真的研究探讨。比如,在介绍质量传输时,在讲解完学习内容后,应再将提出的问题作为课堂讨论的内容,要求学生提出解决方案。大量的实践表明,这种发现问题、提出问题并逐步层层展开、剖析的启发式教学会大大地激发学生主动思考问题的自觉性和学习兴趣,提高分析和解决问题的能力。(3)注重课堂形象教学。《冶金传输原理》所包含的基本概念、相关公式比较抽象,学生很难在短时间内理解。所以在课堂教学中,应注重形象教学。随着计算机的普及,计算机虚拟技术在冶金传输原理实验中得到充分应用,同时提供寓教于乐的教学环境。多媒体授课无疑有着许多优点,可形象地展示图形、图像、生产工艺等教学内容,因此采用PPT、CAI、Matlab仿真工具等软件制作多种类型的电子课件是丰富教学形式、完善教学内容从而进行形象化教学的重要途径。但由于《冶金传输原理》课程的特殊性,概念、公式、理论扩展分析等内容则很难充分而完整地通过多媒体软件进行展示,因此在教学过程中应充分利用多媒体展示的同时,适时采用板书教学能够得到完美补充。(4)重视实践性环节。《冶金传输原理》课程的授课过程中应重视相关理论要联系工程实际,将具体的冶金生产流程和动态形象的3D动画素材贯穿于理论教学的各个章节,将教师的科研成果和理论教学相结合,通过例题和习题巩固工程观点,开展习题课讨论式教学。如“流体流动”一章,首先让学生观看模拟结晶器内钢水的流动过程,使学生了解钢水流动过程及其凝固原理。在介绍压缩气体流动时,以气体流速达到音速为重点,使学生充分认识氧枪达到超音速气流的条件。实践环节是对理论教学的重要补充。通过不同形式的实验,使学生增强对理论知识的理解,提高动手能力,通过金工实习、认识实习和生产实习,充分认识钢铁冶金的生产过程,增加感性认识,强化工程观点,为学生由学校到工厂、由理论到实践架起一座“桥梁”。通过冶金实验研究方法课程的学习和专业课程设计,提高学生理论基础知识与工程实际问题相结合的能力,将原来的经验设计改为优化设计,将过去的工艺和设备校验扩展成工艺设计、设备校验、经济评价和绘制工艺设备流程图等“一条龙”设计,从而真正使学生得到工程设计的综合锻炼。(5)严格考核制度。严格考核制度能够提高学生的学习积极性,培养严谨、科学的学习态度和脚踏实地的作风,同时也能够提高理论知识的学习水平。在过去,课程的考核要依据期末考试来反映学生的学习情况,面对新形势下高素质实践型、创新型人才的社会需求,必须改革现阶段应试教育的考核模式,可将期末总成绩分为平时和卷面成绩两项。各部分的比例由任课教师灵活掌握。平时考核成绩约占总成绩的30%,包括学生的课堂精神面貌、课堂回答问题情况、课下答疑情况、出勤率、作业完成情况等;卷面成绩占70%左右,试卷命题可选择多种题型,全面覆盖知识点。经过两个学期的实践,这种新形式的考核办法对“教”和“学”都具有良好的促进作用,有利于教学水平和效果的全面提高。
2.教学设计和管理的改进。在教学设计中,始终坚持“以学生为主体”、与时俱进的教学理念。从课程和学生的实际情况出发,精心准备教学内容,丰富课堂知识,采用多种教学方法和手段,采用通俗易懂的语言,联系生产和科研实例,运用例题和习题分析等新颖活泼的形式,活跃教学气氛,启发学生思考,增强教学效果,充分发挥学生的主体作用,激发学生学习的积极性和创造性。例如,学习“三传”中的动量传输的目的是要解决冶金过程中煤气流局部阻力损失和沿程阻力损失的问题,学习热量传输的目的是要提高冶金加热炉、保温设备的热效率和降低热损失问题,学习质量传输的目的是要思考如何使冶金反应速率最大化的问题,从而提高传质速率。在介绍热量传输中的辐射传热部分时,对炼铁车间热风炉如何提高风温的实际问题进行讲解。学习完本章课程后,回过头重新看原来提出的问题,让学生自己提出方案来解决此类问题,并将其作为课堂讨论内容。明确学习目的的学习方法是非常切实有效的。在实践环节的教学设计中,注重加大学生的实践动手能力,培养发现问题和分析、解决问题的能力以及创新能力。通过6周的生产实习,进一步学习冶金生产的过程,使学生最大限度地掌握冶金过程动力学的基本知识点和重难点,为下学期冶金工程的专业课学习奠定坚实的理论基础。
近年来,在冶金行业电力拖动自动化技术应用型人才的培养愈来愈受到高等院校的广泛重视。但大多高校电力拖动自动化技术应用型人才培养采用教材与实验相结合或相同高校相近专业的培养模式,有的甚至是全盘照搬过去十几年前的培养模式。由于电力拖动自动化技术人才培养目标不同,以及师资、实验设备、生源质量等条件的不同,在教学过程中产生了许多问题,主要表现在以下几个方面。
第一,知名高校为研究型大学,其自动化拖动专业培养的是具有扎实理论基础和研究型拖动控制设计、智能化系统设计人才,且大部分学生毕业后的目标是考研究生或出国留学。我校信息工程学院自动化专业培养的是面向生产企业的本科应用型人才,大部分学生毕业后面临的是从事自动化控制。因此,采用依托重点高校的培养模式,其结果可能是理论上不去,实践动手又下不来,应用能力不强,最后必然是就业困难。
第二,一般高校自动化专业培养的通常是通用型自动化设计、电气工程人才,其培养目标强调的是宽口径、复合型人才,其课程体系宽,基础课多,专业课少。我校主要是根据冶金、石油企业和市场需求,确立的专业方向为“冶金自动化与石油自动化”,如果照搬普通高校的培养模式,就难以建设专业特色。
第三,传统高校的培养模式也存在不足之处,例如部分教学内容陈旧过时,没有反映最新的技术发展内容和市场需求,不能满足现代冶金企业等用人单位的要求,其典型例子就是自动化教材反映板带材可逆冷轧机压、四辊异步可逆轧机系统技术、钢板加速冷却系统和步进式加热炉集散控制系统等知识内容没有提到或介绍较少,导致学生基于冶金工业自动化控制应用的设计能力和开发能力不强;概述性课程较多,其结果是什么都学,什么都不精通;实践性、应用性课程和学时均较少,导致学生实际能力不高。
因此,研究、改革、创建具有冶金工业技术特色的人才培养模式,对提高我校人才培养质量,提高毕业生的就业率具有重要的意义。
二、人才现状与需求调研
为确定专业方向和人才培养模式,我们走访了东北大学自动化研究中心、北京科技大学轧钢控制实验室、重庆钢铁集团公司轧钢厂、上海宝钢集团公司、重庆大学等有关教学单位、生产厂家和用人单位,对我国冶金工业技术现状与发展、用人单位对人才知识结构和能力的需求规格,以及当前培养模式存在的问题进行了广泛的调研。
(一)冶金工业自动化技术人才的工作岗位分类
1.初级冶金工业自动化技术人才
初级冶金工业自动化技术人才是指在生产岗位上承担冶金工业自动化控制系统装置的具体操作及日常简单维护工作的技术工人,在冶金工业自动化技术岗位中约占70%,是目前需求量最大的冶金工业自动化技术人才。
2.中级冶金工业自动化技术人才
中级冶金工业自动化技术人才是指在生产岗位上承担冶金工业自动化控制系统装置设置人员和系统计算机控制中心维护、维修人员,这类人员在冶金工业自动化技术岗位中约占20%,其中控制系统装置设置人员占10%,计算机控制中心维护、维修人员占10%。
3.高级冶金工业自动化技术人才
高级冶金工业自动化技术人才是指具备并精通冶金工业自动化控制系统装置操作、系统参数设置和自动控制系统维护、维修所需要的综合知识,并在实际工作中积累了大量实际经验,精通冶金工业自动化控制技术和冶金专业知识、系统电气设计,掌握冶金工业设备系统统调,能自行完成冶金工业自动化控制系统的选型、装置系统的安装、调试、维修和精度优化以及冶金工业技术数字化改造,适合于担任企业的技术负责人或冶金工业自动化控制装置产品开发的设计主管,其市场需求为5%。
(二)对冶金工业自动化技术人才的知识结构要求
对于初级冶金工业自动化技术人才,应以传统的工业自动化技术(电机原理与控制、电力电子技术、自动控制原理、电力拖动自动控制系统、计算机基础、检测与转换技术等)为基础,学习掌握工控机技术以及可编程控制器PLC软件。
对于中级冶金工业自动化技术人才,有两种情况:冶金工业自动化控制系统软件人员应更加熟悉冶金生产工艺,精通自动控制计算机软件编程;冶金工业自动化装置系统维修人员要以机、电、光和液(气)控制技术为基础,掌握冶金工业自动化技术维护与维修的技术和技能。
对于高级冶金工业自动化技术人才,必须具有较扎实的冶金和自动化专业基础,较全面地掌握冶金工业自动化系统维护、冶金自动化专用设备的相关原理与技术,具备冶金工业自动化设备研制与开发能力,还必须具有较高的外语水平。
(三)冶金工业自动化技术教育发展现状与问题
虽然我国各类院校加大了培养工业自动化技术人才的力度,但始终不能满足现代钢铁行业的需求,主要原因有以下几个方面。
1.课程设置和教学内容不能满足现代冶金企业需求
我国工业自动化类专业的课程设置近几年虽有所改进,但教学内容仍较陈旧,学生所学到的知识、技能与企业的要求尚存在差距。例如,板带材可逆冷轧机压下计算机控制系统和步进式加热炉集散控制系统的教学还较薄弱;部分学校因实验条件所限,仍以理论讲授为主,企业急需的冶金工业自动化控制系统的编程、操作、维护的培训效果较差。
在实践技能培训方面,很多院校把实训重点放在交直流调速系统的简单操作上,而对轧钢系统、冶炼工艺(如冶炼基本原理、冶炼控制技术、冶炼参数设置等)、计算机控制设计、可编程控制器与数控编程、冶金自动化数控设备调试技术、系统的维护、维修等专业技术能力训练不够。
2.冶金工业自动化专业(方向)师资数量不足,素质不高
同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的冶金工业自动化专业师资严重不足,尤其缺乏熟悉冶金企业生产实际,并能够承担冶金工业自动化技术教学工作的“双师(教师、工程师)型”专业教师,严重制约着现代冶金工业自动化技术人才培养水平的提高。
三、培养模式的研究、改革、创新与实践
(一)指导思想
在就业竞争日趋激烈的今天,特别是对培养应用型人才的重庆科技学院而言,培养模式的改革和创新应紧紧围绕“增强学生动手能力、提高毕业生就业率”这个主题来进行。因此,改革、创新培养模式的指导思想为:以就业为导向,以提高技能和动手能力为主线,突出专业特色,全面改革课程设置和课程内容,加强实践性教学,增强实际应用能力,创建具有重庆科技学院特色的人才培养模式。
(二)确立专业方向和核心专业要求
根据市场调研,确立冶金工业自动化专业方向和特色为“轧钢与冶炼控制”,即在培养通用型的电机控制技术、自动控制原理、电力拖动自动控制技术人才的基础之上,培养能从事冶金工业自动化控制技术、冶炼控制技术、轧钢数字控制技术与系统维修维护方面的专业应用人才。
核心专业要求也就是学生应具有的核心专业能力是具有基于计算机控制技术的冶金工业自动化软硬件的设计能力。
1.确立专业方向课程体系
我院开设的工业自动化专业冶金自动化方向的课程包括:冶炼过程控制系统设计、冶金控制系统综合实训、自动化仪表及DCS、交流调速系统、冶金过程控制、过程控制系统及装置、直流调速控制系统、常用电气技术与PLC、电力电子与电力传动、集散控制系统与现场总线技术、单片机系统综合训练、过程控制系统综合训练。这些课程构成了本专业的课程体系。
电力电子与电力传动课程原来讲授通用的电力传动控制技术,现改为以轧钢传动控制为实验平台,重点讲授电力电子技术、伺服控制、PLC控制。直流调速控制系统课程是对电力拖动自动控制系统课程的巩固和提高。冶炼过程控制系统设计、冶金控制系统综合实训课程是对冶金自动化技术知识水平的巩固和提高。通过过程控制系统综合训练课程,学生才能真正掌握好冶金工业自动控制技术。单片机系统综合训练课程包括单片机原理和软件编程能力培养,并增加了1周的单片机软件设计过程。
2.确立核心专业能力课程体系
计算机辅助仿真设计(Matlab)、计算机电子电路设计(Protel)、计算机C++语言、DSP原理与应用、EDA原理与应用等课程构成了培养学生基于计算机的仿真设计与计算机控制软硬件设计能力的核心专业能力课程体系。计算机辅助仿真设计(Matlab)软件在生产实际中应用非常广泛,是现代工业自动控制技术必须掌握的一个工具。计算机电子电路设计(Protel)和EDA原理与应用也是在生产实际中应用非常广泛的软件,作为选修课,对进一步提高学生基于计算机的软硬件设计和控制能力,拓展学生的就业空间都有重要作用。
(三)坚持以冶金行业为主、自动化与冶金相结合的专业内涵
在整个课程设置体系中,自动化类课程约占40%,计算机类(软件、硬件、芯片)课程占30%,冶金自动控制系统与检测占30%。之所以这样设置,原因主要有以下两点。
首先,几乎所有冶金企业的冶炼类岗位和自动控制系统类岗位是分开设置的,没有对应的冶炼技术与自动控制系统技术融合岗位,因此,必须坚持以冶金自动化装置控制技术为主,学生才好就业。但是,大量的冶金自动化高技术设备又要求自动化,这类技术人员必须既懂冶炼,又懂控制,而不是以往传统的纯自动化类技术人员。因此,自动化必须结合冶炼技术是冶金工业自动化专业的内涵。
其次,我校冶金类专业在西南地区是相当知名的,有强大的师资和学科支撑,因此,利用好这种优质资源来打造品牌专业是具备条件的。
1.冶金控制过程主干课程
冶炼过程控制系统设计、冶金控制系统综合实训、自动化仪表及DCS、冶金过程控制、过程控制系统及装置、过程控制系统综合训练等课程构成了培养学生设计能力的主干课程。
2.自动化控制主干课程
电工电子技术、数字电子技术、电机控制技术、自动控制原理、电力电子技术、电力拖动自动控制技术、自动检测技术等课程构成了培养学生加工制造能力的主干课程。
3.计算机主干课程
PLC原理与应用、单片机及控制系统设计、课程设计、单片机及控制系统设计、集散控制系统与现场总线技术、单片机系统综合训练、DSP原理及应用、EDA原理及应用、计算机仿真、C++语言等课程构成了培养学生计算机控制等方面应用能力的主干课程。
(四)加强专业学习,强化专业能力和专业特色
长期以来,各重点高校的培养目标都是宽口径、复合型人才,采用的是粗放式的培养模式,其指导思想是使毕业生的就业面更宽,能从事的职业更广。因此,在其培养计划中,学习的课程门数、学科和专业基础课、概述性课程均较多,专业课较少,因而也淡化了专业特色和学校特色,削弱了学生的专业能力。在这种情况下,加强专业课的学习和专业能力的培养,强化专业特色,反而更有利于学生就业。我们采取的措施是:减少通识课、学科基础课的学时,增大专业课的学时比例将原有的电机原理与拖动、电工原理、模电技术、数电技术课程压缩,课时由110学时减为80学时。删去工厂供电、常用电气技术等基础课。电力拖动自动控制系统由88学时减为64学时,增加30学时的DSP原理及应用和EDA原理及应用,强化计算机仿真的核心专业能力。改革后,通识课所占学时比例由36.75%降为31.5%,学科基础课和专业基础课由28%降为20.5%,而专业课则由10.25%提高到22.75%。
(五)加强实践性教学,增强学生的实际应用能力
实践性教学环节包括实验、上机等非集中性实践教学和电气综合实习、两性实验、参观实习、课程设计、生产实习、毕业设计等集中性实践教学。集中性实践性教学环节学时由28周增加到改革后的42周,增加了34%。主要增加了1周的冶金控制系统综合实训、2周的单片机系统综合训练、1周的过程控制系统综合训练、2周的自动控制课程设计以及其他课程设计周数。为充分保证实践性教学的质量和效果,学校投入大量的实验设备,建成了拥有先进技术的电工技术实验中心、自动化实验创新基地。实验和上机等非集中性实践教学学时由原计划的202学时增加到改革后的290学时,增加幅度约为43%。
(六)加强课程衔接的科学性及合理性
将变频器技术与应用由原来的第6学期讲授改在与电力电子技术课程同步的第5学期讲授,所有课程设计均在学习了相应课程后立即进行。直流调速系统由原来的第6学期讲授改为第5学期讲授,作为一门专业基础课,提前上更科学合理。
(七)改革教学方法
将一些应用性较强的课程(如电力拖动自动控制系统、变频器技术及应用等)的部分学时由教室改在实验室或实训基地进行,实行现场教学。将操作性较强的软件课程,如EDA、计算机电子设计(Protel)等,由课堂讲授改在机房进行,教师边讲授,学生边操作,以提高教学效率和教学效果。
(八)加强实训教材、大纲、指导书的编写
关键词:金属收得率;能源化处理;循环利用;节约能源;余热利用中图分类号:G648文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)12-0018-011.绿色冶金新模式
冶金工程是我国国名经济的支柱产业之一,为社会的发展做出了重要贡献。然而冶金企业造成的环境污染与资源浪费也是相当严重的。由于冶金工业产生的污染物数量大、毒性强、品种多,造成的环境问题极为严重,因此对冶金工业污染的处理和对能源的合理化利用有着巨大的环境价值、经济价值和社会价值。
绿色冶金正是关于钢铁行业耗能大、能源浪费严重、污染环境严重这一事态而提出的新型的工业生产模式。汲取目前冶金行业生产钢铁时产生的弊端,我们应当改善现有的钢铁生产模式,调整生产体系,一方面,从对排放物质及能源在能源化处理、在资源化循环使用,再进一步做到尽可能小的无害化处理。另一方面,从对钢铁工业节能降耗与余热利用做起,争取走上优化结构、转变产能增长方式的科学的发展道路,向资源节约型、环境友好型的方式前进。
2.冶金工业对环境的污染及其治理措施
2.1大气污染物及其治理措施。钢铁冶炼业在其生产过程中需要消耗大量的能源,并排放大量的污染物,钢铁工业废气排放量大、污染面广,每生产1t钢要产生废气10000m?,粉尘100kg,废气中含有二氧化碳、二氧化硫及氧化铁粉尘等有害物质。排放的烟尘颗粒细,比表面积大,吸附力强,易成为吸附有害气体的载体。并且废气温度高,治理难度大。钢铁生产排出的废气虽然对环境有害,但高温烟气中的余热可通过热能回收装置转换为蒸汽或电能,可燃成分如煤气可作为燃料,净化过程收集的尘泥多数富含氧化铁,可以回收利用。
2.2水污染及其治理措施。钢厂工业用水量很大,每生产1吨钢的总耗水量为100~300t。虽然水的循环利用率已大大提高,但每吨钢需要处理的废水一般仍达50t左右,废水中带有大量有害的悬浮泥渣及溶解物质,而且温度较高,直接外排会造成热污染。废水成分较复杂、污染物多,废水水质变化大,造成废水处理难度大。水中含有酚、氰等要有毒有害物质,这种水不允许直接排放。因此必须进行处理,一般可采用石灰碳化法和石灰药剂法治理高炉煤气洗涤水,可以做到洗涤水的循环使用。高炉炼铁生产中产生大量的炉渣,处理方法通常是利用水将炽热的炉渣急冷水淬,粒化成水渣,以便作为水泥的原料加以利用。因此,采用这种节水和治理措施后可以减少炼铁厂用水量,提高废水的重复利用率,做到少排或不排废水,对于节约水资源保护环境具有重大意义。
2.3固体废物污染及其治理措施。钢铁工业固体废物是指钢铁生产过程中产生的固体、半固体或泥浆废弃物。生产消耗的原材料和燃料多,所以80%以上的消耗又以各种形式的废物排出,而且种类繁多。由于原料多为各种元素共生矿物。废物中蕴含着各种不同的有价元素,如:铁、锰、钒、铬、钼、铝等金属元素和钙、硅、硫等非金属元素。因此钢铁工业固体废物是一项可再利用的二次资源。有些固体废物稍加处理即可成为其他生产部门的宝贵原料,如高炉渣经水淬处理成为粒化高炉矿渣,是生产矿渣水泥的重要原料。尤其,含铁固体废物即是钢铁厂内部循环利用的金属资源,不仅综合利用价值高,而且减少废物外排,有利于减少污染。钢铁工业除金属铬与五氧化二钒生产过程产生的水浸出铬渣和钒渣、特殊钢厂铬合金钢生产过程中产生的电炉粉以及碳素制品厂产生的焦油、轧钢过程废水治理产生的含铬污泥等少量有毒有害废物外,其他固体废物,如尾矿、钢铁渣、含铁尘泥等,虽然量大,但基本属于一般工业固体废物。因而,比起易燃、易爆、有腐蚀性、有毒等危险固体废物更易于收集、输送、加工、处理,也便于作为二次资源加以利用。
3.节能与余热利用
3.1提高二次能源利用,实现负能炼钢。自21世纪以来,我国钢铁企业通过"三干"(干熄焦、高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘)、"系统节水"、"发电"等措施,逐步进入到全面深入地充分开发钢铁制造流程的"能源转换功能"时期。同时,要积极开发新型节能技术,努力将现有技术条件下无法回收利用的二次能源运用新技术加以回收利用,实现负能炼钢。
3.2装备的大型化,减少总体节能差距。在钢铁企业中,长期存在着大型装备与小型设备节能减排效果的巨大差异。小型设备环保设施缺乏,导致粉尘、二氧化硫等污染物排放量大,环境污染严重;一次能源消耗量大,而且二次能源回收利用率低;由于小型设备工艺落后、装备水品差,现有的成熟节能技术基本上无法应用,这也正是现在存在高耗能的一个主要原因。
3.3发展能源转化功能建立资源节约型环境友好型企业。如高炉炉顶煤气余压发电,不消耗任何燃料,就可转化回收很多电力,即降低噪音,又保护环境;利用干法熄焦的余热发电,可回收红焦显热,还起到节水、改善环境、提高焦炭质量的作用;利用燃气-蒸汽联合发电,可大量减少煤气的放散,并起到提高热电转换效率、减少环境污染的作用;利用焦炉煤气作燃料,可生产高纯度氢气,可用于冷轧生产过程中保护气体处理,可进一步加工成二甲醚,作液态能源、氢电池等新一代电源;利用焦炉、高炉处理城市废塑料和城市生活垃圾,既节约能源又为社会处理大宗废弃物,向清洁生产、绿色钢铁厂,直至成为资源节约型环境友好型的循环经济社会的重要成员转变。参考文献:
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摘要:冶金行业的发展和人们生活水平的提高使冶金工程中使用的施工方法逐渐丰富,冶金的外形和类别也在逐渐扩展,人们在最求冶金工程施工质量增加的同时还对冶金的外观有力更高的要求。随着人们对冶金审美性要求的提高,冶金外墙装饰施工技术的日益丰富对冶金美观性的提升具有十分重要的意义,装饰技术的类型也在逐渐丰富,冶金外墙装饰施工技术是冶金外墙施工技术中的一种,本文将对冶金外墙装饰职工中存在的问题及其解决对策进行简要分析和探讨。
关键词:冶金;外墙装饰;施工
冶金外墙装饰施工技术在冶金工程中的应用能够极大提升冶金外观的美观程度,同时也能够为冶金外墙质量提升奠定基础,在增强冶金稳定性的同时也能大大提高冶金的审美性。由于冶金外墙装饰施工技术在我国建设施工中的应用并不是十分成熟,其中还存在很多不足之处,这些问题对冶金外墙装饰行业在我国的发展具有极大的阻碍作用,只有对这些问题进行合理分析并找出有效的措施才能为该行业水平的提高提供有力保障,进而推动我国冶金行业发展。
1冶金外墙装饰施工过程中常见的问题分析
1.1冶金幕墙的质量问题。首先,外墙装饰中冶金幕墙的材料不规范。冶金幕墙铝型材立柱及横梁壁厚达不到规范要求,同时,有些材料的不符合防腐的要求。立柱与主体的连接件选用普通碳素钢已严重锈蚀,影响节点连接的安全性和牢固性;其次,冶金幕墙构件制作质量不合格。铝合金型材的切割精度较差,相邻构件装配间隙过大。玻璃切割后,边缘未做倒棱倒角处理,造成边角应力集中,玻璃碎裂。再次,冶金幕墙施工现场安装质量问题。多数工程投有做预埋件或位置不正确,采用膨胀螺栓而未做拉拔试验。有的工程冶金幕墙立柱上、下两点固定,无伸缩变形余地,造成立柱受压。有的工程防火措施达不到使用要求,有火灾安全隐患,防火层只做一半,防火材料直接与玻璃接触。避雷系统不完善,连接不合理,按照要求冶金幕墙防冒应自成体系,立柱与立柱、立柱与横梁、立柱与连接件间应采用跨接连接方式。
1.2在施工中使用涂料的技术问题。冶金外墙涂料随着我国科学技术的不断提高,其成本不断降低,性能不断的提高。但是在工程建设的过程中,施工人员的技术没有更新,按照以往的技术对新的外墙涂料进行处理,这样导致涂料不能充分的发挥其作用,同样造成涂料在颜色、光泽上出现很大的偏差。首先,施工人员在施工过程中没有按照科学的配置方法对腻子进行配置,以至于腻子的耐水性和强度严重的不达标,在使用后,腻子与墙体的粘度不够造成脱落,还有就是施工人员对腻子的使用厚度掌握不到位,腻子过后或过薄。如果腻子批割的很厚,而且没有经过长时间的晾晒,就刷上油漆,这样就把腻子成分中的白水泥的碱性封在底层,在雨水进入后,将碱性传给了油漆,导致油漆的变色,导致墙体表层涂料的花脸。其次,由于墙体是外露的,很容易受到自然因素的影响。在长时间的风吹日晒后,墙体表层的涂料会受到严重的影响,造成褪色、变色,使墙体表面失去光泽,严重影响了冶金外墙的装饰效果。
2优化冶金外墙装饰施工的对策
2.1强化冶金幕墙施工的质量
材料是工程施工的基础,若想提高冶金工程施工的质量首先需要从材料方面入手,只有确保冶金幕墙施工材料的质量才能促进冶金幕墙最终施工效果增强。对于施工材料的控制相关工作人员需要从多个环节入手,从采购环节、到材料进场再到投入施工前的复检环节,每一个步骤都需要对材料质量进行反复核验,这样确保材料质量达标以及冶金材料在施工时的绝对安全
2.1.1为提高冶金幕墙在施工过程中的安全系数,在施工中所使用的施工原料一定要与国建相关材料质量标准向匹配。在采购原料的过程中负责采购的工作人员在选择选购材料时一定要要求商家出具相关的质量检验合格证明,并对其质量证明材料进行严格的审核,确保材料质量合格后才能选择购买。另外,在材料进场之后材料检验人员也要每一批材料的质量进行严格检验,在正式投入施工使用之前还要对这些材料进行复查,将不合格的材料剔除出去,这样才能使冶金幕墙的施工寿命及稳定性得到保证。
2.1.2在冶金幕墙施工正式开展之前要核查冶金工程图纸,同时还要对已经建设完成的工程进行检测,并按照检测数据对幕墙施工中的一些设计细节及方案进行调节,在得到工程监理认可并同意施工后再能进行冶金外墙装饰材料的拼接操作。另外,还要确保已经施工完成的主体结构完全满足冶金幕墙的施工条件之后工程才能进入幕墙施工环节。
2.1.3冶金幕墙施工环节共由四个步骤组成,这四个步骤分别包括冶金板材加工、幕墙节点横梁装配、装置立柱和冶金板安置,这四项操作步骤每一步都具有各自的操作规范,在整个施工过程中施工人员及工程管理人员应该在严格按照相关规范进行施工的同时对施工过程进行严格监督,及时发现施工过程中不符合设计及施工标准的部分,并对其进行修正,每一个步骤都要确保完全合格后才能执行下一个步骤的施工操作。
2.2严格控制表层涂料的质量
表层涂料是幕墙施工过程中非常重要的一种材料,能够大大提高外墙的美观性,但是为保证工程使用安全及施工质量,施工单位应该对材料的质量进行严格控制。在进行涂料选择时要对涂料的性能及质量进行严格的考量和审核,防止在外墙施工中使用不合格材料的问题发生。另外,在外墙施工过程中,操作人员一定要保持谨慎的态度,熟练施工技术,增强工程外墙面的强度,提高外墙与涂料表层的粘合程度,延长表层涂料的有效期间。
2.3严格的控制施工时的程序
在建设的过程中,需要用到很多的材料,每个材料都有自身适用的规则,只有正确合理的遵守这些材料的规则才能在使用中使其发挥最好的效果。施工单位不能因为干时间或其他原因打乱材料的规则及施工人员对工程建设的顺序。在建设的过程中还要根据天气情况进行施工。冬天是胶体粘度最小的时期,尽量避免在天冷的时候开工建设,避免使用添加剂来争强材料的粘度,下雨天气不易施工,因为雨水对材料有着强烈的破坏性。结束语总而言之,冶金外墙施工是工程中非常重要的一个组成环节,其施工质量会对整个工程的施工质量及工程效率具有关键性影响。冶金外墙装饰施工技术作为一种主要的冶金外墙施工技术,其施工过程中的工程管理水平会对工程的整体施工质量造成影响;因此,为确保工程施工质量,制定科学的施工方案并执行严格的工程管理工作有利于弥补冶金外墙装饰施工领域内的不足,促进其施工水平提升,从而推动冶金外墙装饰行业技术水平增强,为我国冶金行业平稳健康发展创造前提。
参考文献
[1]韩晓莉.冶金外墙装饰施工中的问题及策略[J].现代装饰:理论,2012(11).