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［摘要］针对目前高校工艺性专业的实验教学现状，文章提出了工艺性专业实验教学改革的思路，通过科学建设实验实训平台，改革传统的实验教学模式，取得了较好的成效。
［关键词］工艺性专业 应用型人才 实验教学
［作者简介］张明远（1971- ），男，甘肃白银人，重庆科技学院，高级工程师，研究方向为冶金工艺与实验教学；朱光俊（1965- ），女，重庆人，重庆科技学院，教授，硕士，研究方向为冶金工艺节能；吕俊杰（1963- ），男，重庆人，重庆科技学院，教授，硕士，研究方向为钢铁冶金工艺优化。（重庆401331）
［课题项目］本文系重庆市高等教育改革研究项目“冶金工程专业办学特色的研究与实践”的部分研究成果。（项目编号：09-3-041）
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2010）33-0113-02
工艺性专业主要是针对传统的第一产业，比如冶金、石油、化工等学科下面衍生出来的与工艺过程密切相关的专业。工艺性应用型本科人才应该是工程技术型人才，即高级应用型人才。总结半个世纪来的办学经验，培养具有显著行业特性和工程实践能力的应用型本科人才是传统工艺性专业的独到之处。因此，为切实提高冶金工艺类专业应用型本科人才培养质量，在明确工艺性应用型本科人才科学内涵的基础上，改革实验教学模式，探索多种途径着力培养学生的工程实践能力和创新精神尤显重要。
一、工艺性专业实验教学存在的主要问题
1.实验平台建设滞后。冶金工程专业具有很强的行业背景，也是实践性很强的专业。过去冶金工程实验室按课程设置实验分室，实验分室划分过细，多而分散，各自为政，一些跨学科的综合性、设计性、创新性的实验难以开展，制约了实验室的发展，而且实验室设备利用率低，难以做到资源共享。
2.实验教学模式落后。在目前的高校实验教学中，实验教学内容不能随着课程体系、教学内容、培养目标的改革而进行调整，陈旧落后，新理论、新技术、新方法没有及时应用到实验教学中，综合性实验、创新性实验开设较少，验证性实验开设较多，多学科知识交叉融合渗透的实验开设较少，培养学生创新意识、能力和实践能力的实验开设较少，瞄准学科前沿的前瞻性实验开设较少，与国民经济、社会发展、民生紧密相关的实验开设较少。所有这些，妨碍了实验教学的作用发挥与创新型人才的培养。
二、工艺性专业实验教学改革思路
1.科学建设实验实训平台。实验室须改变分散、封闭、低效的传统模式，向结构完整，功能齐全，具有经济和社会效益的新型实验实训平台转变，充分发挥其对应用型创新人才的培养优势。
建设冶金工业实验实训系统这一实验平台的目的，一是要解决冶金工程专业学生的综合系统设计、综合系统分析、综合系统维护的培养以及工程应用能力；二是希望通过这个平台建设以及基于平台的系列教学改革和配套其他改革解决目前应用型人才培养中的共性问题——应用型创新型人才培养模式的问题，以推动专业发展，培育行业特色，带动公众服务，最终实现“培养具有行业背景并具有显著工程实践能力的应用型创新型人才”的培养目标和具有特色的应用型人才培养模式和平台建设。
第一，实验平台具有行业背景和显著工程实践。冶金工业实验实训系统由烧结杯实验实训系统、炼铁过程虚拟现实实训系统、冶金原料高温性能检测实验实训系统、炼钢实验实训系统，轧钢实验实训系统，以及冶金工业流程动态模型系统构成，可以完成冶金工程专业学生的冶金工艺研究，冶金工程生产技术指导，以及实验、实训、实习等教学。第二，实验平台为冶金企业服务，实现校企合作。冶金工业实验实训系统具备工业生产的中试能力，完全具备为企业提供规模化生产前的中试实验。同时，虚拟现实系统具备与现场完全一致的操作平台，可以向企业提供操作技术人员的岗前培训和技术考核，促进校企合作，为真正意义上搭建校企合作平台做出贡献。
2.改革传统的实验教学模式。第一，冶金工程专业基础课、专业课中现场操作实验通过虚拟仿真实验完成。多媒体技术实验室将实现大型场景设计与工业现场互动仿真，通过多媒体技术，实现冶金生产现场虚拟现实。建立超宽视角投影系统，可以实现对真实场景的再现，以屏幕展示出的生产现场情况替代实际的生产现场；实验室里将安装与生产现场相同的自动控制设备，将虚拟现实中的受控对象的相关信息进行采集，并将采集到的信息回馈到控制设备，由控制设备传送到装有虚拟现实软件的计算机上，在软件的控制下，将“生产现场”的虚拟现实场景展示到大屏幕上，让学生身临其境。除了生产现场通过大屏幕以虚拟现实的方式展示外，其他操作环节，如值班室操作界面与真实系统完全一致。
多媒体实验室的虚拟现实系统综合利用数字化声音、视频、动画、图像等多媒体技术，在实验室内模拟工业生产各工位的实际操作和工业现场的实际环境，项目完成后，全校的公共选修课“冶金概论”的部分教学活动可以在本实验室更加高效地开展，而实验室里的相关自动控制设备完全是生产现场的成套设备，完全可支撑冶金工程专业的“冶金自动化”“过程控制”等相关课程的教学实训，同时也为“计算机在炼铁生产中的应用”“计算机在炼钢生产中的应用”等课程的设计性、综合性实验提供设备支持。在实验室里的虚拟现实互动仿真教学平台上，冶金工程专业学生可进行虚拟现实和生产现场的互动式生产实习、实训，生产现场操作等训练和技能考核。解决了学生外出实习而产生安全和成本过高的问题，促进了教学手段和教学方法的改革。
第二，将专业实验向设计性、综合性、创新性实验转变，培养学生工程实践能力和现场解决问题的能力。综合性、创新性实验，具有以下两个特点：一是包含专业课程的主要知识点的训练，学生通过此类实验，对课堂的理论知识进行了有益的补充，同时提升了实验技能，学生的创新能力和动手能力得到提高。二是实验项目来源于工程实际项目。该实验项目将实验过程设计成大型综合实验，使学生熟悉工程研究过程，以迎合学生轻理论重开发的倾向和提高实验兴趣。如以钢铁厂铁前生产系统设立高炉炉料性能实验检测研究流程（如右图所示），配合学生学过的“炼铁原料”“烧结球团”“炼铁学”等专业课，以钢铁厂铁前生产系统出现的生产问题完成综合性实验项目，并针对实验结果，提出改进方案，促进学生深入实际，达到加强工程意识的目的。
将专业实验项目（如下表所示）融入钢铁厂各生产环节中，并配合专业课程知识，组成大的综合性实验，学生能够系统地掌握炼铁原料物性、原料造块（造球、烧结）、炉料高温冶金性能等冶金过程实验研究方法，达到培养学生成为具有行业背景和显著工程实践能力的应用型创新型人才的目的，并及时吸收企业生产过程中的新技术和新方法，培养学生的工程意识、创新能力和实践能力。
第三，通过大学生科技创新训练项目开设开放性实验。推进大学生创新训练，能加强大学生实践能力、科学素质、创新能力和创新意识的培养，使学生尽早参加科研、参加实践，促进个性发展。冶金工程专业每学年开设30个左右的科技创新训练项目，每个项目以4～5个学生组成科研小组，在实验室完成实验研究。学生可以根据自己的空余时间来安排实验研究内容，这就大大激发了学生的主动性，提高了实践能力和设计能力。
三、实验教学改革的效果
实验教学改革打破了传统教学时间的固定模式，这一过程的实现，有力地提高了教学水平，促进了实验室建设的发展。实验教学改革的优点主要体现在以下三个方面：第一，实训平台的搭建，使学生把理论和实践结合起来，在充分理解的基础上掌握所学知识。学生在实践中自己动手完成实验，不懂的地方随时请教指导教师，及时解决疑惑问题。学生的实验项目来源于工程实际，将有利于培养学生的创新能力，并在指导过程中将先进的教学思想和教学手段引入实验教学。第二，综合性实验的开设，提高了学生的实践能力和动手创新能力，激发了学生学习的主动性，有利于培养学生的专业综合技能和素质。第三，实验室的开放，提高了实验设备的利用率，改变了过去有兴趣而缺乏实验室资源的状况，加强了实践动手能力的培养，学生的主观能动性得到了加强，也体现了“以学生为本”的理念。
［参考文献］
［1］孙焕新.面向21世纪对工科实验教学的思考［J］.上海铁道大学学报，1999（7）.
［2］罗意平，潘迪夫，杨岳，等.专业实验教学改革的研究与实践［J］.实验室研究与探索，2003（3）.
［3］王晶，白丽，申元英，等.实验室开放与创新人才的培养［J］.大理学院学报，2005（3）.
［4］张明高.加快实验室改革与建设，创建实验新体系［J］.实验技术与管理，2003（6）.
［关键词］工艺性专业 应用型人才 实验教学
［作者简介］张明远（1971- ），男，甘肃白银人，重庆科技学院，高级工程师，研究方向为冶金工艺与实验教学；朱光俊（1965- ），女，重庆人，重庆科技学院，教授，硕士，研究方向为冶金工艺节能；吕俊杰（1963- ），男，重庆人，重庆科技学院，教授，硕士，研究方向为钢铁冶金工艺优化。（重庆401331）
［课题项目］本文系重庆市高等教育改革研究项目“冶金工程专业办学特色的研究与实践”的部分研究成果。（项目编号：09-3-041）
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2010）33-0113-02
工艺性专业主要是针对传统的第一产业，比如冶金、石油、化工等学科下面衍生出来的与工艺过程密切相关的专业。工艺性应用型本科人才应该是工程技术型人才，即高级应用型人才。总结半个世纪来的办学经验，培养具有显著行业特性和工程实践能力的应用型本科人才是传统工艺性专业的独到之处。因此，为切实提高冶金工艺类专业应用型本科人才培养质量，在明确工艺性应用型本科人才科学内涵的基础上，改革实验教学模式，探索多种途径着力培养学生的工程实践能力和创新精神尤显重要。
一、工艺性专业实验教学存在的主要问题
1.实验平台建设滞后。冶金工程专业具有很强的行业背景，也是实践性很强的专业。过去冶金工程实验室按课程设置实验分室，实验分室划分过细，多而分散，各自为政，一些跨学科的综合性、设计性、创新性的实验难以开展，制约了实验室的发展，而且实验室设备利用率低，难以做到资源共享。
2.实验教学模式落后。在目前的高校实验教学中，实验教学内容不能随着课程体系、教学内容、培养目标的改革而进行调整，陈旧落后，新理论、新技术、新方法没有及时应用到实验教学中，综合性实验、创新性实验开设较少，验证性实验开设较多，多学科知识交叉融合渗透的实验开设较少，培养学生创新意识、能力和实践能力的实验开设较少，瞄准学科前沿的前瞻性实验开设较少，与国民经济、社会发展、民生紧密相关的实验开设较少。所有这些，妨碍了实验教学的作用发挥与创新型人才的培养。
二、工艺性专业实验教学改革思路
1.科学建设实验实训平台。实验室须改变分散、封闭、低效的传统模式，向结构完整，功能齐全，具有经济和社会效益的新型实验实训平台转变，充分发挥其对应用型创新人才的培养优势。
建设冶金工业实验实训系统这一实验平台的目的，一是要解决冶金工程专业学生的综合系统设计、综合系统分析、综合系统维护的培养以及工程应用能力；二是希望通过这个平台建设以及基于平台的系列教学改革和配套其他改革解决目前应用型人才培养中的共性问题——应用型创新型人才培养模式的问题，以推动专业发展，培育行业特色，带动公众服务，最终实现“培养具有行业背景并具有显著工程实践能力的应用型创新型人才”的培养目标和具有特色的应用型人才培养模式和平台建设。
第一，实验平台具有行业背景和显著工程实践。冶金工业实验实训系统由烧结杯实验实训系统、炼铁过程虚拟现实实训系统、冶金原料高温性能检测实验实训系统、炼钢实验实训系统，轧钢实验实训系统，以及冶金工业流程动态模型系统构成，可以完成冶金工程专业学生的冶金工艺研究，冶金工程生产技术指导，以及实验、实训、实习等教学。第二，实验平台为冶金企业服务，实现校企合作。冶金工业实验实训系统具备工业生产的中试能力，完全具备为企业提供规模化生产前的中试实验。同时，虚拟现实系统具备与现场完全一致的操作平台，可以向企业提供操作技术人员的岗前培训和技术考核，促进校企合作，为真正意义上搭建校企合作平台做出贡献。
2.改革传统的实验教学模式。第一，冶金工程专业基础课、专业课中现场操作实验通过虚拟仿真实验完成。多媒体技术实验室将实现大型场景设计与工业现场互动仿真，通过多媒体技术，实现冶金生产现场虚拟现实。建立超宽视角投影系统，可以实现对真实场景的再现，以屏幕展示出的生产现场情况替代实际的生产现场；实验室里将安装与生产现场相同的自动控制设备，将虚拟现实中的受控对象的相关信息进行采集，并将采集到的信息回馈到控制设备，由控制设备传送到装有虚拟现实软件的计算机上，在软件的控制下，将“生产现场”的虚拟现实场景展示到大屏幕上，让学生身临其境。除了生产现场通过大屏幕以虚拟现实的方式展示外，其他操作环节，如值班室操作界面与真实系统完全一致。
多媒体实验室的虚拟现实系统综合利用数字化声音、视频、动画、图像等多媒体技术，在实验室内模拟工业生产各工位的实际操作和工业现场的实际环境，项目完成后，全校的公共选修课“冶金概论”的部分教学活动可以在本实验室更加高效地开展，而实验室里的相关自动控制设备完全是生产现场的成套设备，完全可支撑冶金工程专业的“冶金自动化”“过程控制”等相关课程的教学实训，同时也为“计算机在炼铁生产中的应用”“计算机在炼钢生产中的应用”等课程的设计性、综合性实验提供设备支持。在实验室里的虚拟现实互动仿真教学平台上，冶金工程专业学生可进行虚拟现实和生产现场的互动式生产实习、实训，生产现场操作等训练和技能考核。解决了学生外出实习而产生安全和成本过高的问题，促进了教学手段和教学方法的改革。
第二，将专业实验向设计性、综合性、创新性实验转变，培养学生工程实践能力和现场解决问题的能力。综合性、创新性实验，具有以下两个特点：一是包含专业课程的主要知识点的训练，学生通过此类实验，对课堂的理论知识进行了有益的补充，同时提升了实验技能，学生的创新能力和动手能力得到提高。二是实验项目来源于工程实际项目。该实验项目将实验过程设计成大型综合实验，使学生熟悉工程研究过程，以迎合学生轻理论重开发的倾向和提高实验兴趣。如以钢铁厂铁前生产系统设立高炉炉料性能实验检测研究流程（如右图所示），配合学生学过的“炼铁原料”“烧结球团”“炼铁学”等专业课，以钢铁厂铁前生产系统出现的生产问题完成综合性实验项目，并针对实验结果，提出改进方案，促进学生深入实际，达到加强工程意识的目的。
将专业实验项目（如下表所示）融入钢铁厂各生产环节中，并配合专业课程知识，组成大的综合性实验，学生能够系统地掌握炼铁原料物性、原料造块（造球、烧结）、炉料高温冶金性能等冶金过程实验研究方法，达到培养学生成为具有行业背景和显著工程实践能力的应用型创新型人才的目的，并及时吸收企业生产过程中的新技术和新方法，培养学生的工程意识、创新能力和实践能力。
第三，通过大学生科技创新训练项目开设开放性实验。推进大学生创新训练，能加强大学生实践能力、科学素质、创新能力和创新意识的培养，使学生尽早参加科研、参加实践，促进个性发展。冶金工程专业每学年开设30个左右的科技创新训练项目，每个项目以4～5个学生组成科研小组，在实验室完成实验研究。学生可以根据自己的空余时间来安排实验研究内容，这就大大激发了学生的主动性，提高了实践能力和设计能力。
三、实验教学改革的效果
实验教学改革打破了传统教学时间的固定模式，这一过程的实现，有力地提高了教学水平，促进了实验室建设的发展。实验教学改革的优点主要体现在以下三个方面：第一，实训平台的搭建，使学生把理论和实践结合起来，在充分理解的基础上掌握所学知识。学生在实践中自己动手完成实验，不懂的地方随时请教指导教师，及时解决疑惑问题。学生的实验项目来源于工程实际，将有利于培养学生的创新能力，并在指导过程中将先进的教学思想和教学手段引入实验教学。第二，综合性实验的开设，提高了学生的实践能力和动手创新能力，激发了学生学习的主动性，有利于培养学生的专业综合技能和素质。第三，实验室的开放，提高了实验设备的利用率，改变了过去有兴趣而缺乏实验室资源的状况，加强了实践动手能力的培养，学生的主观能动性得到了加强，也体现了“以学生为本”的理念。
［参考文献］
［1］孙焕新.面向21世纪对工科实验教学的思考［J］.上海铁道大学学报，1999（7）.
［2］罗意平，潘迪夫，杨岳，等.专业实验教学改革的研究与实践［J］.实验室研究与探索，2003（3）.
［3］王晶，白丽，申元英，等.实验室开放与创新人才的培养［J］.大理学院学报，2005（3）.
［4］张明高.加快实验室改革与建设，创建实验新体系［J］.实验技术与管理，2003（6）.