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[摘要] 通过对冶金工程专业的“传递过程原理”和“冶金设备”等专业课程的本科教学改革,探索实施新的师生互动教学模式,加强学生实践环节的培养,并建立起独立的考核方式。课程改革实践证明,教学质量得到了提升,大大激发了学生对专业课程自主学习的热情,收到了很好的教学效果。
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关键词] 课程;教学模式;考核方式;互动课堂
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2014)05?0049?03
[收稿日期] 2014-06-16;[修回日期] 2014-06-26
[基金项目] 中南大学2013 年开放式精品示范课堂计划(中大教字[2013]54 号)
[作者简介] 何静(1962-),女,湖南株洲人,中南大学教授,主要研究方向:湿法冶金,稀散金属提取,高等教育改革.
一、传统冶金工程教学方式的不足
传统的教学方式在一定程度上有着教学信息量大、老师讲解透彻、课堂秩序好等优点,但其缺点在以下三方面十分突出。
(一)课堂教学形式简单
首先,课堂上是教师的一言堂,教师占据了绝对主导地位,缺乏师生间的互动以及忽视了学生能力的培养。另一方面,师生比例太大,常常是一个教师要面对100 多位学生进行课堂教学,教学中无法顾及到每位学生[1]。长此以往师生间缺乏交流,教师不能及时与学生沟通、了解其学习情况,而学生也会认为老师不够关心自己,这样也就造成了学生不爱上课,迟到、翘课等现象时常发生,学习效果自然不会好。学生的学习则变成了以应付考试为目标,从而不能做到从根本上提高学生的综合素质。
(二)工程实践性教学薄弱
冶金工程是一门要求理论与实践结合,科学与工程并重的学科。工程实践是冶金工程教学必不可少的一部分。实践教学的目的是为了通过实验、实习、设计等环节的教学提高学生对所学知识应用的能力以及自主思考、独立动手的能力,让学生更好地掌握专业技能、技巧,完善专业知识构架,使之成为社会需要的人才。目前,许多院校冶金工程专业的实践性教学存在不完善之处,其具体表现在:课程设置缺乏实践性,基础实践多;太注重基础理论知识的教授,安排给学生的创新时间少,没有做到理论实践两手抓;师资队伍偏向学术性等。
(三)考核方式欠完善
有人说过“考核方式不改变,素质教学无法开展。”如今我国教育考核方式的不完善体现在两个方面:① 对于教师课堂教学的考核。在大部分高校中,学校对教师教学质量的评价一般来自所教班级最终的考试成绩、教学内容是否符合大纲要求、重点突出、系统性强,讲授是否熟练、思路清晰、表达准确,课件是否合理、制作精良、有吸引力,学生的到课率以及课堂秩序性等方面。这种考核束缚了老师对课堂教学的创新,也成了教学改革的拦路虎。② 对于学生课程学习成绩的评定。大多学校采用的都是平时成绩和终考成绩的综合测评,期终考试占了很大一部分。表面看上去,有平时表现,有考试成绩,是一个很科学的考核方式。其实不然,这种考核方式中很少有明确的规定平时成绩如何评定,大多数老师依旧按期终考试的成绩给平时成绩,平时成绩与平时表现并无直接挂钩。这种考核从根本上来说还是一考定乾坤。这样导致了学生以最终考试为学习目的,应试性太强,学习知识也不全面,学生的综合能力也无法提高的问题。
二、冶金工程课程教学改革的实践
笔者参与了湖南省精品课程“冶金设备学”建设和中南大学“传递过程原理”精品示范课堂的教学。在对我校冶金工程专业相关班级的教学过程中,从三个方面尝试教学改革,以寻找能够解决上述问题的方法。
(一)课堂教学模式的改革
(1)优化师生比,采取团队互促学习。课改课堂以“小班制”上课,师生比降为4∶30,使教师能"更好更全面地"照顾到所有学生。采取团队分组学习的方式,每组7 人左右,并配有一位指导老师和助理研究生。在团队组建时充分考虑学生的基本情况,成绩优异与基础较差的学生组队共同学习,鼓励学生骄而不傲恐后争先,互相帮助同勉共进。
(2)摒弃“一言堂”,改进师生互动方式。教师在教学中充分理解、尊重学生的人格、情感、思想等,确立学生的主体地位,给学生以发现、探索、创造的空间,让他们通过“自主、探究、合作”的学习方式,促进学生充分、自由、自主和全面的发展。
在师生互动环节,教师由主讲变为主导。拿出总课时数的15~25%用于学生课程讲解、提问、老师点评等,促使学生充分利用课外时间和学习资源,整理笔记、拓展知识、观察现象,在课堂上由学生来讲解和解释课程中的一些原理在生活、实际工艺生产中的实际应用。例如“传递过程原理”中引入了同学们生活中关注却不知何解的问题:像足球中的“香蕉球”“火车为什么能吸人”,等等,形象生动地解释了运动流体流动与能量守恒之间的关系;例如“冶金设备”中结合认识实习的现场实感以及专业课程的知识背景,通过铝酸钠溶液蒸发结晶获取氢氧化铝的生产工艺,掌握了“单效”与“多效”蒸发的原理,“浓缩结晶”与“冷冻结晶”的区别。如此等等,改变了被动的接受性学习,学生更容易接受,同时也加强了课程的实践性和应用性,更能激发同学对各类问题的思考,提高自主学习能力,最终让学生的认知水平和创新思维得以提升。
(3)学生的认知及成果。笔者在进行上述教改后,对冶金工程专业的152 名学生了进行了一系列问卷调查,得到表1 和表2 结果。其中,全程参与课改的学生达89 人,其余学生则参加了部分课程教学改革的过程。
由表1 发现,学生更认同改革后教学方式,超过九成的学生接受这样的课堂教学设置,五成以上的学生认为这种教学模式学习效果更好。从表2 可以看出,绝大部份学生认为改革后的互动课堂很大程度上提高了他们学习的兴趣,在兴趣的驱使下能够自主的进行学习。从课堂内到课堂外,从课本知识到相关课外知识,学生都能主动去学习,极大地扩大了其知识掌握的深度和广度。
(二)加强实践环节的培养
在课程学习中注重课堂内外培养相结合,采用实用专题案例分析的学习方式,紧密结合学科特色,从开课前就启动了贯穿整个课程的专题案例研究。在该环节中,要求学生在老师和助研的指导下完成案例选题、研究方案制订并结合课程教学内容对案例进行研讨和总结,并且在课程教学结束后采取文档报告和ppt 演示、答辩的形式验收学生专题学习的成果。在案例分析报告的整理过程中,通过实地调研能够让学生切实了解行业现状,提升学生对专业的兴趣。同时,报告演示及答辩也能使学生的语言表达、人际交流、学术思维以及辩识能力等都得到了很好的锻炼。
针对这一环节是否取得成效,通过问卷调查得到了图1 结果。
从图1 中我们能清楚的看出,在调查的152 名学生中,大部分的学生都表示在实践动手能力、创新能力、自主学习能力、组织能力以及团队合作精神的五个方面都有提高。因此,加强实践性的教学是提高学生综合素质的有效途径,在以后的教学改革中是必不可少的重要环节。
(三)独立考核方式的必要性
课改中课程采用的考核方式,有异于其他课程。对于学生,其学习成绩评定包括三种形式:平时成绩、机考和笔试,明确成绩的评判标准。加大了平时成绩的权重,强化平时学习和综合能力的提升,平时成绩由占总成绩的30%提高到45%,其中师生互动课堂15%、课堂出勤、作业练习和实验15%、大型专题案例分析15%。降低了期末笔试成绩的比例,由原来70%降为30%,考试内容以理论计算、实际应用和案列分析的主观题为主,考察学生的综合应用能力;同时增加了机考方式,成绩占总成绩的25%,考察学生对课程内容的基本原理、概念、经典理论知识的掌握情况,以其较完整客观地反映学生的学习状况和基础水平。通过核方式的改变,使得学生课外学习热情更高涨,兴趣更浓厚,平时的表现更佳,不再是为了考试而学习,而是为了更好地灵活运用知识而学习。
对于教师,教学质量的考核也有了重新界定。主要考核教师教学目标的设定、执行,教学内容的选择、设计,在教学过程中是否更多地利用心理学原理来激发学生的好奇心、调动课堂的活跃气氛、促进师生的互动等。这科学直观地了解教师在教学过程中的表现,对老师的评价更为客观和准确。通过对学生以及常年从事冶金教学工作的15名教师进行调查统计,师生对教学考核方式改革的看法如图2 所示。
图2 显示,接近90%的学生满意改革后新的考核方式,由图(A)和(B)可知,64%的学生和93%的教师非常赞同及满意这种考核方法,仅有一名教师认为改革后的考核方式并不是十分有效。在调查过程中笔者也从学生口中得知,考核方式的改变彻底改变了学生对学习的看法,他们从只看重最终考试变得注重平时学习和能力的展示、培养。在这样的考核方式下,学生能够学到更多知识,综合能力也得到了很好的培养。
三、几点思考
(1)互动课堂教学模式是改革的重头戏。通过互动课堂,师生得到了良好的知识交流,有助于激发学生的自主学习兴趣,同时使学生的独立思维能力得到了锻炼。取得了良好的教学效果,但在实践中也发现了一些问题,如由学生充当教师的角色时不能营造出课堂的严肃性,这就要求教师能够权衡好教学自由与严肃的尺度,只有创造一个好的、有序的教学环境才能确保教学有序的进行,达到更好的学习的目的。
(2)课程考核模式多样化。课程考核是任何教育、培养中重要的一个环节,是检验课堂教学质量以及学生知识能力掌握情况的重要手段,我国高校冶金工程课程考核必须进行有针对性的改革,具体可从两个方面入手,一是加大平时考核比重,进行方式多样化的考核;二是改革课程考核内容,突出对学生能力和素质的考核,引导学生进行系统化知识学习,从而培养学生的创新能力和综合素质。
(3)加强实践教学,知识来源于实践,能力在实践中得到提升。在这次课程改革中,充分认识到了实践教学在培养学生实践、创新创业能力和综合素质方面的重要作用。通过专题案例分析、专业实习等环节的教学提了高学生自主思考、独立动手的能力,能让学生更好的掌握专业技能、技巧,完善专业知识构架,使之成为社会需要的人才。
四、结语
当今是我国冶金工业急需突破的阶段,需要大量冶金工程方面优秀的人才。课程改革的良好推进是人才输送质量的保障。以改革课堂教学方式、建立独立的考核方式、加强实践能力的培养为主要内容的教学模式的改革对于课程改革有着巨大的意义。它能够有效地提高教学质量,培养更具创新精神的大学生。如今我们的教学模式的改革已初见成效,我们应遵循科学的理论,脚踏实地,认真做事,贯彻实施好改革的方针,为我国高等教育的建设及完善添上精彩的一笔。
参考文献:
关键词:技工;冶金专业;建设;研究
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)16-0188-02
冶金专业主要为企业培养生产、服务、管理等第一线的实用性综合型复合技能型人才,要求学生能发现问题、分析问题、解决问题,不仅会动手而且要会动脑。能根据一些特征现象分析生产中要发生的问题,能快速判断问题产生的原因并及时处理问题。这些都对冶金专业的学生提出了更高的要求。而冶金专业还存在着许多特殊情况,如工作环境差,工作强度大,工作污染性危险性大,温度高,在高温下还要穿厚厚的工作服等,这又使得冶金专业的学生都是不情不愿的,出现了学习热情差,基本对冶金不感兴趣等一系列情况。这些情况都使得冶金专业学生的学习雪上加霜。因此,如何探讨一个可行的并能改善这些情况的方法至关重要。我校根据企业实际用工情况,根据集团下属企业用工主要是铝行业的特点,取有色金属冶金中铝方向进行专业设置,增强了针对性,改变了常规冶金专业什么金属都学什么金属都不专的特点,使得学生的学习范围减小,热情增高,为冶金专业在技工学校大力发展取得了一些经验。
一、以就业为导向,缩减专业范围
技工学校主要是培养动手能力强、责任心强的一线操作人员,基于这种想法,我校组织冶炼专业的骨干教师于2011年深入各冶金企业进行调研,并形成了《企业用人情况调研报告》。从调查情况看,我校学生都是到云南铝业股份有限公司、云南涌鑫铝业有限公司、云南文山铝业有限公司、云南泽鑫铝业有限公司和云南润鑫铝业有限公司等铝业方面公司从事氧化铝生产、铝电解车间控制和生产,还有浩鑫铝箔有限公司从事金属加工等工作,与其他冶金方面知识关联不大,因此把有色金属冶金(铝方向)作为我校的主要冶金专业研究方向,形成以拜耳法、烧结法生产氧化铝-熔盐电解法生产金属铝液-熔炼与铸造加工技术生产铝箔等一条龙的铝板块教学,提高了针对性,改变了传统性的冶金专业什么金属都学,但什么都不精通的弊病,减轻了技校生因基础差而学习困难的问题,满足了定向企业的用人要求,为企业培养了技能型、应用型、复合型的人才。
二、以思想为契机,培养冶金品质
由于冶金行业的特殊性,如工作环境差,劳动强度大,污染性危险性大,工资待遇相对较低,生产一线噪音、空气、高温等都会让学生望而却步,就是到了企业也对生产现场有种种意见,一有机会就会选择跳槽换工作,造成企业培养成本高,学校培养积极性差等。为此,我校加强了思想教育,以冶金行业在社会发展中的不可替代的重大作用唤醒学生的社会责任感,以冶金人的优秀品质树立自己人生价值观。如要求学生脊梁像钢钉,在铁锤的敲打下牢牢地扎根企业;要求学生坚韧像小草,无论环境多差,多少人的踩踏都能够直立起身子;要求学生努力像蜗牛,虽然我们起点低、爬得慢、背负沉重的压力,但我们永远不会停止前进的脚步,总有一天我们会征服一个个难关一个个高山。具备了上述品质,我们才能够适应各种各样的环境。
三、以实用为目的,优化学习内容
由于我校只针对铝方向进行教学,传统的学科设置不能适应我校的实际情况,根据必要性、够用性的原则,我们压缩了公共课,仅设置了化学、德育、体育、三生教育与应用文写作、计算机三合一;而专业基础课为培养专业素质,打下坚实的专业基础功底,设置了有色冶金概论、冶金企业管理、冶金设备、机械制图、安全生产与环境保护。专业课主要体现了实用性和针对性,分为了三大教学模块,主要是氧化铝生产、电解铝生产、铝及铝合金加工。每个模块包括理论教学和专业实践教学两方面。理论方面以氧化铝生产工艺、氧化铝生产设备、铝电解生产技术、电解铝生产工艺与设备、铝合金熔炼与铸造技术、铝及铝合金连续铸轧带坯生产、铝箔生产及深加工、电解铝液铸轧生产板带箔材为主,实践教学方面重点讲授生产一线的工艺流程、机械设备、控制技术、操作技术等。发展以综合性应用理论为基础,以企业现场实际操作为目的的专业性教学。
四、以仿真为手段,身临其境教学
冶金过程是一个复杂而庞大的工业过程。因此,让学生学习好专业理论知识的同时,又能在学习中培训实践操作技能,进行实训教学是必不可少的。通过实训教学,使学生能够在教室里进行实训作业,认识各种生产装置,并亲手进行操作。这样通过实训让学生理解所学的专业理论知识,完成了安全经济的各种实训任务。学校采购了氧化铝生产工艺仿真实训软件和铝电解仿真实训软件,购置了熔炼、干燥、传热、铸轧、压延等实训装置,通过仿真实训实验室,满足了学生的理论学习和技能训练的要求。
五、以实践为重点,强化现场操作
企业需要的是动手能力强的学生,如何培养学生实际动手能力成为冶金专业的重中之重,同时冶金企业缺乏能迅速适应工作岗位的技术人员,这就要求学生在校期间就能够做到上岗前的培训,做到“入厂就入岗”。我校每节课都以实际动手为指导思想,以操作技能为目标,通过老师深入到企业进行摄像,利用录像和图片对相应的内容进行解说,以学校现有的模型进行实物演示,同时每学期开学时到企业进行参观实习,在教学中学习理论一段时间后,根据所学的到企业进行跟班学习,到二年级结束时到企业顶岗实习一年的时间,真正做到和企业不脱钩,零距离的接触。我校冶金05班的10个学生到涌鑫铝业有限公司只经过了三天简单培训时间就直接跟师上岗了。
六、以提高为责任,加强师资建设
我校冶金专业为新专业,但教师质量很高,目前专业课的教育都是在企业工作过有着实践经验的老师,具有研究生学历教师占60%,既有深厚的理论功底,又有丰富的实践经验。学校每年都安排专业教师去企业进行岗位培训,知道企业所需,又能根据所需进行教学。另一方面聘请相关企业的技术骨干或企业高工到校进行兼职。真正做到培养是为了提高,提高教师的专业水平才能提高学生的技术水平。
只有充分认识技工学校开展冶金专业存在的问题和困难,结合职业教育的特点,缩减专业范围,合理进行课程设置,开发职业教育的特色教育,灵活安排教育内容,重视教学方法和实际操作能力的培养,加强师资建设和实训设备投入,才能在当前社会形势下培育出一批“下得去、上手快、留得住、用得上”的新型冶金技能人才。
参考文献:
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【关键词】卓越计划 材料工程 专业
研究生培养
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2012)12C-
0048-03
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》,国家决定实施“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”),促进工程教育改革和创新,全面提高我国工程教育人才培养质量。“卓越计划”实施的专业包括传统的产业和战略性新兴产业的相关专业,遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原则,重视国家产业结构调整和发展战略性新型产业的人才需求。实施的层次包括工科的本科生、硕士研究生和博士研究生三个层次,培养现场工程师、设计开发工程师和研究型工程师等多种类型工程师后备人才。同时,作为适应我国经济社会快速发展形势的新举措,教育部决定自2009年起扩大招收全日制专业学位硕士研究生的范围和规模。全日制专业学位硕士研究生与学术型硕士研究生属同一层次的不同类型,它主要培养有特定职业背景的高级专门人才,其中工程硕士专业学位因培养目标、培养模式、教学理念与评价标准等方面均紧密契合教育部推进的“卓越计划”,因此被纳入计划之中。
桂林理工大学近年来对工程硕士专业学位研究生的培养模式进行了积极的探索,2012年被教育部列入“卓越计划”。全校共有3个本科专业和4个工程硕士专业领域(含材料工程)获批开展“卓越计划”,成为了广西唯一获得研究生层次“卓越计划”的高校。本文以桂林理工大学材料工程专业为例,探讨在实施“卓越计划”的情况下,如何结合广西经济社会发展要求,改革材料工程专业硕士研究生的培养模式。
一、广西实施“卓越计划”材料工程专业硕士的环境与条件
全日制工程硕士专业学位教育是研究生教育发展到一定阶段的产物。由于工程硕士教育培养的是高层次应用型人才,因此必须在教育、科技、经济紧密结合的框架内开展,亦即需要大学、企业、职业界、社会以及政府之间的良好合作与互动才能实现。目前高等教育依然沿习着计划经济体制下的教育模式,高等教育仍是一个相对封闭的体系,对外部需求的了解不够,因此人才培养难以适应当前市场经济发展的需要。设立工程硕士专业学位就是为了改变工科研究生培养规格单一的局面,通过明确不同于学术型研究生的培养制度(如双导师制、企业参与、社会评价、与职业资格挂钩等)实现培养制度的变革。但目前这一宏观管理体制改革尚未完成,工程硕士专业学位教育制度环境仍然存在诸如产学研机制不健全、市场调节机制不完善、质量保证机制不科学和缺乏专业认证制度等问题,这些情况在经济尚不发达的广西更为严重。因此,需要广泛借鉴发达国家、国内发达地区的经验,充分发挥主观能动性,创造性地开展工作。
事实上,工程硕士教育在西方发达国家也经历了曲折和探索过程。美国的工程硕士研究生教育产生于第二次世界大战后,其蓬勃发展始于20世纪80年代中后期。美国的工程硕士计划实质是四年本科计划的拓展,其宗旨是为工业界培养高水平的实践型专业人才,它注重工程设计和学生在工程实践中提出问题、发现问题能力的培养。值得注意的是,美国工程硕士的教学计划和教材与学术型硕士研究生完全一致,这表明实践经验与较高的学术水平并重是工程硕士在美国获得认可的重要因素。欧洲大学和企业在培养工程师的工程能力方面有比较成熟的合作运行机制。来自企业的工程师能够实质性地参与教学计划和课程体系的设置,其中一般包括不少于3个月的职业实习以及3个月以上的实战性研究论文或设计项目。此外,发达经济体还普遍将专业认证和职业资格准入制度与高等工程教育挂钩,如在美国未经ABET认证的工程专业学生很难获得注册工程师资格;在欧洲,进入FEANI认可的工程专业学习是获得工程师资格的基本条件;在日本,JABEE认可的工程专业毕业生可以免试通过技术士资格考试的初试;在英国,工程教育更是以取得专业资格作为培养的主要目标。由此可见,工程硕士教育在发达国家已经形成了其突出应用性的定位,并与各类专业资格挂钩。
国内一些首批加入“卓越计划”的高校在工程硕士培养方面也进行了一系列有益的探索。如南京大学实施了分级课程体制,突出讲座、沙龙、实战模拟、案例教学等内容的比重,学位论文则强调以案例研究为主;还通过自我评价体系,对“卓越计划”实施情况进行经常性的研讨与测评。河海大学对其特色专业—水利工程专业的专业学位研究生教育进行全面的探索。他们提出了“重理论,强实践”的理念,在课程内容上强调与学术型有所区别,注重案例和研讨式教学,通过“顶岗实践”获得工程实践能力,其学位论文的可以是规划、勘探、设计、施工、项目管理、产品研发和应用研究等。
虽然广西属于西部欠发达地区,但已经提出了“14+4”千亿元产业发展计划,力争包括食品、汽车、石化、电力、有色金属、冶金、机械、建材等14个产业的产值达千亿元,同时培育包括新材料、新能源、节能与环保、海洋等4个新兴产业。材料学科是实现该计划不可或缺的技术支撑,而具有较强工程实践能力的材料工程专业硕士则是最为急需的高级人才。虽然目前广西有能力持续支持实施“卓越计划”的大型企业不多,但亟待技术升级的企业则比比皆是。
二、桂林理工大学材料学科发展现状与材料工程专业硕士培养存在的问题
桂林理工大学材料工程专业,其前身可追溯到1992年桂林冶金地质学院的地质专业,以后逐步增设了无机非金属材料、高分子材料与工程、金属材料工程、冶金工程和材料科学与工程等专业,基本上涵盖了材料科学与工程专业的主要学科。该学科目前拥有材料科学与工程和冶金工程两个一级学科硕士点,高分子化学与物理二级学科硕士点,同时招收材料工程专业硕士。其中,材料学为省级重点学科,并于2009年成为教育部批准的博士点授权建设学科。
通过多年建设,桂林理工大学材料学科已经形成了基础研究与应用研究并举的格局,其主要研究方向包括无机非金属材料的合成与制备新技术、高性能聚合物基复合材料、新型电、磁功能材料及能源功能材料、绿色建材及生态环境材料等,密切结合广西优势有色金属、矿物和植物资源等设立和发展起来的,具有较为鲜明的地方特色。学科目前拥有省部共建国家重点实验室培育基地、教育部重点实验室、广西壮族自治区重点实验室等科研平台,还与广西10多家大型企业建立了产学研合作关系,科研成果应用获得直接经济效益10亿余元,并获得包括国家技术发明二等奖、广西科技进步一等奖、广西自然科学二等奖等重要研究成果。
但是,材料工程硕士培养仍然存在着许多亟待解决的问题,表现为:第一,现行的材料工程专业硕士的人才培养方案中虽设置了实践环节,却缺少相应的强化训练内容,在课程设置上与学术型研究生差别不大;第二,材料工程硕士自身的认可程度不高,所录取的学生一般是成绩未达到学术型研究生要求的,学生容易产生自卑情况,而且自费上学的比例偏高;第三,研究生导师对培养工程硕士的积极性也不高,因为学生在完成一年的理论课学习后就要到企业去实习,对导师的实验室研究作用甚小;第四,近年来追求学科全面发展成为普遍的趋向,使得桂林理工大学原来的有色金属行业背景明显淡化,在材料学科上表现为涉及领域宽,科研工作大多集中在功能材料、复合材料或纳米材料等新材料领域,而传统的金属材料和冶金工程反而成了弱项;第五,缺乏必要的“行业指导”,为“卓越计划”工程硕士的培养带来了较大的困难。
三、创新材料工程专业硕士培养模式,校企合作,全程互动实施“卓越计划”
“卓越计划”为全面提升材料工程专业学位研究生的培养质量提供了最佳的契机,而创新人才培养模式必须要切合广西社会经济发展要求。为此,我们提出了培养工艺设计与新产品研发两类材料工程专业硕士的新思路。广西工业技术落后,主要依靠资源生产初级产品,生产过程高消耗、高污染。工艺设计类工程硕士的培养则针对这些问题发展,将相关的技术改造与工艺设计作为工程硕士的毕业论文(或设计)内容,依托产学研基地和重点实验室的研究平台,为企业解难题、创效益,进而提高社会对工程硕士的认可程度,强化高校与企业的联系;而新产品研发类工程硕士的研发工作主要是服务于落户在广西的新材料、新能源、节能与环保和海洋等新兴产业的需求,开展新产品研发或进行扩大实验,实现研究成果的转化。根据论文工作的内容和要求的不同,灵活安排实习时间和毕业论文的形式。如以工艺或流程设计为主的工程硕士要在企业实习至少半年,其毕业论文以工艺或流程设计为主;而以新产品研发为主的工程硕士则留在实验室,借助本学科的仪器设备完成相关研发工作。
在培养标准上,我们提出要围绕工程基础教育(技术基础和专业基础)和工程专业教育(工程实践和设计创新)两个中心环节层层递进,培养具有较强技术知识、推理能力、解决实际工程问题能力、项目与工程管理能力和有效沟通与交流能力,同时具备较高职业道德、职业素养与社会责任的高级工程技术人才。充分利用双导师制,把高校研究生教学中的专业基础教育优势与企业导师在工程设计与实践方面的经验相结合,共同指导学生完成工艺设计和新产品开发,培养学生解决工程实际问题的能力和技术开发过程的组织能力,有效促进“卓越计划”在材料工程硕士层面的贯彻与实施。基于材料学科的特点,材料工程专业硕士在材料学基础理论方面同样需要扎实的基础。因此,基础课程的教学内容要与学术型硕士相同,但专业必修课和选修课的教学内容则要突出材料加工与工程设计等方面,这部分教学任务可优先安排给有“双师证”(即教师证和工程师证)或有过企业工作经历的教师。此外,还专门开设了实践环节,用于实验技能实训及现场实习等。
在考核标准与评价体系方面,材料工程专业硕士也与学术型硕士有所不同。材料工程专业硕士毕业不要求在省级以上正式学术期刊,考核主要集中在毕业论文(或设计)所体现的工作量、创新性和实施效果等方面。在研究生评优和奖学金评比中,主要考核工程硕士自主知识产权、专利申报或方案实施所取得的经济效益等情况,并使之与学术型硕士所发表的学术论文有可比性,创建公平竞争的环境。
在校企合作办学方面,桂林理工大学与桂林地质矿产研究院、广西三环企业集团有限公司、广西鱼峰集团有限公司、广西金山铟锗冶金化工有限公司和广西新未来信息产业股份有限公司等一批具有实力的企业建立了稳定(下转第54页)(上接第49页)的产学研基地。学生在企业进行实习实践时,要求企业要以“准员工”的标准对待,严格要求且给予一定的生活补贴,而相关企业也有优先挑选毕业生的权利。桂林理工大学经过资格和能力评审,第一批共聘请了15位企业导师,均为企业高层或具有高级职称人员。企业导师要对在企业进行的工程实践培养内容和培训标准,如企业高级技术人员授课、生产现场学习与安全培训、参与新产品研发和工程设计等提出了较为详细的要求,企业教学完成后相关企业应为学生提供培养质量鉴定。
为了确保材料工程专业硕士的培养能够符合“卓越计划”的要求,桂林理工大学提出了校企合作、全程互动的理念,并成立了“卓越计划”领导小组,下设领导小组办公室、校级专家小组及二级学院教学工作小组等组织机构,并为每个试点专业提供专项经费。学校在鼓励相关试点专业大胆改革、积极探索的同时,特别强调教学质量。为此,材料工程专业也建立了教学质量监控与信息反馈机制,对现行的材料工程教学内容和教学效果进行定期评估,并征求学生的反馈意见。此外,还通过校内导师定期与相关企业保持沟通,了解材料工程硕士研究生在课题执行方面的情况,发现问题及时处理并向对方企业通报,真正做到“全程互动”。
总之,实施“卓越计划”对创新材料工程专业硕士的培养有显著的促进作用。桂林理工大学将依照校企合作、全程互动的理念,扎实做好“卓越计划”材料工程专业硕士试点工作,努力实现高校与企业的双向共赢,更好地服务广西经济的新发展。
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【基金项目】新世纪广西高等教育教改工程项目(2011JGA050,2010JGA031);桂林理工大学教改工程项目(2010B06)
关键词:石油焦;脱硫;煅烧
前言:
对于石油焦而言,其质量主要受制于原油自身、炼化工艺以及焦化工艺。目前,高硫化影响突出,加之石油劣质化的影响,使得优质原油的数量在不断减少,无法满足低杂质和低硫含量的要求。鉴于石油焦在行业中的关键地位,要积极探索高温煅烧石油焦、中低温掺入添加剂煅烧,明确石油焦火法脱硫的最佳温度和粒度范围,为石油焦火法脱硫的应用提供有力的支持。
1对试验的介绍
在实验中,主要的材料为石油焦的杂质元素,极具典型,是高硫焦的一种;将试验的部分一分为二,分别为高温煅烧和中低温煅烧。其主要的标准为:首先,将石油焦原理的质量设定为每份5克。其次,将其置于陶瓷坩埚中,采取填埋焦进行覆盖,而后进行煅烧。再次,在煅烧的过程中,需要将炉温升温速度控制在每分钟3摄氏度的范畴,同时,温度点的保温时间控制在2小时之内;实验中涉及的主要设备为测硫仪。
2针对高温煅烧的探讨
2.1 系统分析煅烧温度对石油焦脱硫变化产生的影响
对于粒度为-0.105毫米的石油焦原料,对其进行不同温度的煅烧。温度需要设置为几个参数,分为被1000摄氏度-1500摄氏度之间,以100为增加幅度,对加温后的脱硫率进行观察。由此可以发现,随着煅烧温度的提升,脱硫率呈现不断上升的趋势。当温度控制在1000摄氏度-1200摄氏度之间的时候,石油焦的脱硫率始终处于10%之下的状态,极限值在7.76%。对煅烧温度进行提升,达到1300摄氏度-1400摄氏度的时候,脱硫率出现较为显著的升高,其数值能够达到25.57%以上,甚至最高值能够达到72.06%。一旦煅烧温度达到实验设置的最高值,也就是1500摄氏度,脱硫率此时处于最高峰状态,达到86%。
2.2对石油焦粒度对煅烧脱硫产生的影响的分析
针对这一问题,在实验中,选取几种规格的石油焦,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毫米的范畴,其中煅烧温度设置为1300摄氏度,而后进行煅烧,观察煅烧完成后的硫含量。在实验中发现,石油焦粒度越小,脱硫率越高,形成一种趋势。脱硫率出现快速增长的粒度节点为0.105-0.08毫米,形成脱硫率变化的渐变点。但是,如果粒度在0.048毫米以下,脱硫率呈现不变的状态。主要原因是,如果石油焦的粒度不处于较细的状态,无法完全暴露嵌在石油焦内部碳骨架上的噻吩类有机硫,很难全面发生反应,同时从石油焦颗粒中进行脱出。但是,粒度在0.048的时候,硫元素处于暴露的最大临界点,如果力度出现过细的情况,同时在0.048毫米以下,就无法实现更大量的硫元素进行脱出。
3对中低温催化煅烧脱硫的探讨
3.1固-固中低温催化脱硫介绍
3.1.1对于不同类型的化学试剂,对石油焦脱硫率的影响存在差异。在实验中,主要选取五种化学试剂,即NaCl、FeCl3、AlCl3、Na2CO3和NaHO,数量为0.5克,石油焦的粒度为0.105-0.08毫米,化学家与石油焦进行混合,保证均匀,而后进行干燥处理。在完成干燥处理之后,检测硫含量以及脱硫率。在检测中可以发现,不同的化学剂对脱离率产生差异化的影响,其中,脱硫率最佳的是Na2CO3,其次为NaOH,其它三种对脱硫率的影响较差。为此。在五种添加剂中,脱硫效果最佳、效果最明显的是Na2CO3。
3.1.2温度对石油焦脱硫率的影响。当温度处于1000摄氏度的时候,Na2CO3能够实现较好的脱硫效果。为此,将Na2CO3与粒度在0.105-0.08毫米范围的石油焦进行混合煅烧,设置不同的温度,通常为700-1100摄氏度,而后进行化学剂的清洗,完成干燥,对脱硫率进行监测发现,脱硫率的变化趋势为增大到平稳的趋势。在700摄氏度的时候,脱硫未发生。在800摄氏度的时候,脱硫效果明显,迅速增加,在满足900摄氏度的时候,脱硫率最高,达到58.30%的数值。而在达到100摄氏度之后,脱离率处于58%-60%之间进行波动,但是,不会再出现上升的情况。也就是说,900摄氏度的时候,Na2CO3达到最佳的脱硫效果。
3.2固-液浸渍中温催化脱硫法的介绍
首先,要配制试剂溶液,将十二烷基三甲基溴化铵与Na2CO3进行混合,摩尔浓度分别设置为0.4,0.8,1.2,1.6,2.0以及1.2摩尔/升,同时,选择粒度在0.105-0.08毫米范围的石油焦,将其分为6份,加入溶液之中,在常温下进行搅拌,而后进行浸润处理,时间为24小时,达到完全浸润之后,进行过滤和干燥处理,使得石油焦颗粒的外面被Na2CO3。将包裹物置于陶瓷坩中,温度设置为900摄氏度进行煅烧。对煅烧后的石油焦进行清洗,干燥处理之后进行硫含量的检测。随着Na2CO3浓度的增加,脱硫率出现先增后稳定的状态。其中,脱硫率最高的时候,溶液浓度为0.8摩尔/升,如果浓度继续增大,脱硫率处于66%-67%的幅度之间,也就是说0.8摩尔/升的浓度的时候,溶液包裹能力最大。
结束语:
综上,通过对高硫石油焦火法脱硫及脱硫掺入剂的研究可以发现,在高温煅烧环境下,脱硫率会随着温度的升高贰提升,其中,1500摄氏度能够满足最大脱硫效果,同时,在这一过程中,石油焦的粒度影响较大,其中最佳粒度范围为0.075-0.048毫米;在中低温催化煅烧中,效果较好的化学试剂为Na2CO3,尤其是在温度满足900摄氏度的时候,脱硫率达到稳定值。另外,如果Na2CO3浓度存在差异,借助充分浸润,能够提升脱硫率,其中最佳的浓度值为0.8毫升/升,达到67.03%的脱硫率。
参考文献:
[1]陈雪.利用脱硫石油焦渣制备加气混凝土的研究[D].青岛理工大学,2011.
1实验材料与方法
实验用钢采用50kg真空感应炉熔炼,化学成分如表1所示。采用Thermo-Calc软件进行热力学计算实验钢的相变点,其Ac1、Ac3、Ms点温度分别为650、726和170℃。实验钢浇铸成锭并锻造成100mm×60mm×40mm的锻坯,锻坯经1200℃保温1h后热轧,开轧温度1150℃,经五道次轧制,终轧温度为870℃,卷取温度为660℃。热轧板经酸洗除磷后冷轧,冷轧压下率为50%,得到厚度为1.5mm的冷轧板。Q&P热处理工艺示意图如图1所示。先将实验钢在两相区奥氏体化退火,然后淬火至160℃,接着在400℃进行配分处理,最后淬火至室温。连续退火工艺在ULVACCCT-AY-Ⅱ型板材退火模拟试验机上进行,退火温度分别为650、670、690和710℃。根据国标GB/T228.1-2010,将热处理后的钢加工成50mm标距的标准拉伸试样,并在室温下进行拉伸试验,对每种状态的拉伸试样进行两次拉伸测试,性能指标取其平均值。退火后钢板的金相试样经机械抛光和4%硝酸酒精侵蚀后,在ZEISSAX10光学显微镜(OM)和QuantaFEG450热场发射环境扫描电镜(SEM)下观察其显微组织形貌和各相的形态分布。EBSD技术用于决定残留奥氏体相分布,高分辨率EBSD图片在步长为50nm放大倍数为10000×条件下获得,并用HKLChannel5软件进行数据处理。
2实验结果及讨论
2.1退火温度对组织的影响
实验钢经两相区Q&P工艺之后的显微组织如图2所示。其显微组织由块状铁素体+残留奥氏体/马氏体混合组织组成。其中,白色组织为铁素体,深色组织为块状残留奥氏体/马氏体。从图中可以看出,晶粒尺寸达到了亚微米级别,光学显微镜的分辨尺度下很难辨认组织的细节与状态。随着退火温度的升高,白色区域逐渐减少,深色区域逐渐增多。图3为实验钢Q&P处理后的SEM照片。经历两相区退火后,从图中可以看出,深色块状下凹区域为铁素体,细小的碳化物弥散分布在铁素体基体上,白色块状为马氏体或残留奥氏体。在650℃退火时,由于刚到Ac1温度,马氏体/残留奥氏体组织很少,组织中存在大块的冷轧变形的未再结晶区和弥散的未溶碳化物颗粒;高于Ac1退火时,随退火温度升高,未再结晶区和碳化物逐渐减少,马氏体/残留奥氏体逐渐增加。当退火温度为670℃时,形变基体的再结晶程度增加,同时有块状马氏体/残留奥氏体组织增多,说明退火温度已经处于两相区的温度范围;当退火温度为690℃时,超细化的马氏体/残留奥氏体弥散的分布在基本再结晶的基体上,同时未溶解的渗碳体已经很少;当实验钢在710℃退火时,基体中基本不存在碳化物。
2.2退火温度对力学性能的影响
图4为不同退火温度下实验钢工程应力应变曲线。实验钢在弹性变形结束后,出现了不同的加工硬化现象,当退火温度为650℃以及670℃时,实验钢拉伸曲线的塑性变形阶段呈现出双曲的特征,即曲线在塑性变形的初期即开始出现局部变形,拉伸曲线逐渐下降,随后又产生一定的加工硬化,拉伸曲线逐渐上升,直至断裂;当退火温度为690℃时,应力应变曲线出现了吕德斯类型台阶,这与局部应变有关,应变局部存在于狭窄的变形带中[11],当应变约为0.09时,由于应变积累到一定程度,残留奥氏体发生马氏体转变产生加工硬化出现了第一个台阶,当应变积累达到约0.23时,实验钢发生失稳断裂。当退火温度达到710℃时,出现了明显的加工硬化现象,这主要是因为710℃时钢中残留奥氏体含量较多,残留奥氏体相变产生TRIP增塑效应的结果,之后应力应变曲线呈锯齿状,这称为PLC效应,直至失稳断裂。退火温度为650、670和690℃时,随温度升高,断后伸长率逐渐升高,抗拉强度和屈服强度逐渐降低,这是因为随退火温度升高铁素体回复再结晶程度增大,且渗碳体逐渐减少。图5不同退火温度Q&P钢的力学性能Fig.5MechanicalpropertiesofthesteeltreatedbyQ&Pprocessatdifferentannealingtemperatures图5是实验钢不同退火温度条件下力学性能对比。从图看出,随退火温度升高,抗拉强度有下降的趋势,但变化幅度不大,而断后伸长率呈现先上升后下降的趋势,且在690℃达到最大,峰值为23.5%。由图中可知,退火温度为690℃时,强度和塑性达到最佳结合,强塑积最大,达到28GPa•%。
2.3残留奥氏体的XRD测量结果
采用X射线衍射技术对不同退火温度处理后样品中残留奥氏体含量进行了测定。不同温度下的XRD谱如图6所示。由图中可见,退火温度为650℃时,几乎没有残留奥氏体峰,随退火温度升高,残留奥氏体相对衍射强度逐渐增大且(200)γ和(211)γ峰基本以相同比例增加而铁素体峰却逐渐较弱。这主要是因为退火温度升高,两相区得到的残余奥氏体增多,在随后的淬火和配分中,C配分稳定的奥氏体含量大于奥氏体分解或相变的量。留奥氏体体积分数逐渐升高。退火温度为650℃时,奥氏体中碳含量最大,这主要是因为此时残留奥氏体含量较少,因此TRIP效应不明显导致塑性较差,说明此时残留奥氏体体积分数是影响塑性的主要因素。退火温度在650℃以上时,残留奥氏体碳含量先升高后降低,在690℃时达到最大,这和图5断后伸长率表征结果趋势一致,说明当退火温度在Ac1以上时,残留奥氏体中碳含量是影响塑性的主要因素。
3残留奥氏体增塑效应分析
残留奥氏体在Q&P钢中至关重要,其体积分数、化学成分、尺寸、形貌、以及位置都是影响残留奥氏体稳定性的因素。残留奥氏体对塑性有3个效应,一个是TRIP效应,另一个是阻碍微裂纹扩展(BMP)效应,最后是残留奥氏体吸收位错(DARA)效应[12]。图8是通过HKLChannel5数据处理软件得到的FCC相和BCC相分布结果。图中灰色和黑色是由于位错密度等缺陷导致的衬度不同所致,其中灰色为铁素体,黑色为位错密度高马氏体,蓝色块状为残留奥氏体,绿色线条代表2°~15°晶界,一般认为是亚晶界,黑色线条为>15°晶界,一般认为晶界。从图中可以看出,随着退火温度的升高,残留奥氏体的比例逐渐增高,到710℃时,达到最大,这是由于随退火温度升高,退火时两相区奥氏体含量逐渐升高,相当一部分被保留在室温成为残留奥氏体。但是由于710℃时,残留奥氏体块较大且分布不均匀,导致残留奥氏体稳定性下降,因此此温度下塑性较差。而690℃时,残留奥氏体尺寸相近且均匀弥散分布于铁素体基体上,由图7可知,此时奥氏体碳含量也相对较高,因此,残留奥氏体也相对稳定,塑性最好。
4结论