時間:2022-06-24 20:51:28
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冶金工程是一門研究從礦石(或其他金屬資源)中提取鋼鐵或有色金屬材料并進行加工的應用學科,可以分為化學冶金學(Chemicalmetallurgy)和物理冶金學(Physicalmetallurgy),如圖1所示。從礦石提取金屬的生產過程稱為化學冶金學;通過成型加工,制備有一定性能的金屬或合金材料的學科稱為物理冶金學。目前,冶金工程專業的課程設置以化學冶金學為主,包括鋼鐵冶金、冶金物理化學、冶金傳輸原理、有色金屬冶金等課程。盡管也開設金屬學,材料加工技術等課程,但內容較為寬泛,針對性不強。2007年,本文開始承擔江蘇大學冶金工程專業材料加工技術課程的教學任務,結合多年從事鋼鐵生產、科研的經歷,根據自己對物理冶金和化學冶金的理解,以拓寬畢業生專業口徑、提高學生的綜合素質為目的,將教學重點調整為“塑性加工及物理冶金理論”,取得了良好的效果。
一、增加物理冶金教學內容的思路
為適應社會發展和需求,拓寬專業、寬口徑專業教育已成為冶金領域培養人才的重要模式。目前,冶金工程專業設置涵蓋了鋼鐵冶金專業、有色冶金專業和冶金物理化學專業,改變了過去專業劃分過細的弊端,增強了學生的適應性,提高了學生獨立工作的能力。這體現了教育思想觀念由“對口”向“適應”轉變的進程。但是,也應認識到,隨著冶金技術的進步,物理過程在冶金中的重要性日顯突出,物理冶金和化學冶金(傳統冶金)同等重要。冶金工程專業的教學重點以化學冶金學為主是毋庸置疑的,但適當增加、補充和生產密切相關的物理冶金學的教學內容也是大有裨益的。首先,物理冶金學和化學冶金學是冶金工程學科不可分割的組成部分。例如鋼鐵生產是從鐵礦石中提取鋼鐵并加工成鋼材的過程,包括煉鐵(焦化、燒結)、煉鋼、精煉、連鑄、軋鋼、熱處理等工藝環節。鋼鐵生產的集成技術已經打破了冶金、軋鋼和熱處理的明確分工,尤其是薄板坯連鑄連軋技術的興起,更是將煉鋼、連鑄、軋鋼等工藝環節有效地聯系在一起。為了得到性能合格的鋼材,需要控制鋼材的化學成分和組織結構,化學冶金學可以解決化學成分控制的問題,在鋼鐵生產中由連鑄之前的工藝環節完成,最終的組織狀態則通過后續的成型加工和熱處理實現。可見,鋼鐵生產需要化學冶金學和物理冶金學的綜合知識,只有把兩者結合才能解釋并解決鋼鐵生產中出現的問題。目前,冶金工程專業的主要教學內容為化學冶金,盡管也開設了金屬學等課程,但內容寬泛,針對性不強,學生對鋼材加工和熱處理過程中組織、結構和性能的變化不甚了了,無法對鋼鐵生產建立起系統、全面的認識。其次,物理冶金學和化學冶金學的內容是互相聯系的,通過物理冶金學的學習,能夠促進對化學冶金學的深入理解。例如:冶金過程熱力學中自由能的計算,是判別、變更或控制化學反應發生的趨勢、方向和達到平衡態的手段,運用熱力學計算可以分析鋼中元素的氧化還原問題。由于Cu氧化的標準自由能和鐵相比更高,在煉鋼吹氧過程中,將被鐵保護而不被氧化。而銅是鋼材熱加工產生熱脆的有害元素,這是由于加熱過程中鐵被氧化,銅在軋件表面富集,成為液相后沿奧氏體晶界滲透,弱化晶界而造成熱塑性降低。所以,只有通過配料降低鋼中的Cu含量。這樣,就會對Cu在鋼中的危害、控制及氧化還原的熱力學條件有了系統的認識。可見,通過物理冶金的學習,冶金工程專業的學生可以更加深刻地理解冶金過程熱力學中元素氧化還原的規律性,認識到合理控制化學成分的必要性。另外,物理冶金課程在冶金工程專業的引入能夠拓寬學生的知識面,增加畢業生的適應性,促進將來工作和事業的發展。鋼鐵生產中需要專才,更需要通才。鋼鐵生產的集成技術已經打破了冶金、軋鋼和熱處理的明確分工,化學冶金學和物理冶金學的知識相互聯系、相互融合。只有具備了化學冶金學和物理冶金學的綜合知識,才能使畢業生對操作崗位的工藝特點和目的要求有更深刻的認識;在產品出現質量問題時,才能對復雜工藝環節的影響因素做出準確判斷,并制定出切實可行的解決方案。市場疲軟和原材料漲價的雙重影響,壓縮了鋼鐵行業的利潤率空間,而且產品的同質化競爭日趨激烈,產品開發日益受到重視,新產品開發更需要具備化學冶金學和物理冶金學的綜合知識,對冶金工程專業的畢業生在知識面和綜合能力上提出了更高的要求。例如,Ti微合金化高強鋼的開發主要是利用了納米尺寸TiC的沉淀強化作用,需要通過控制軋制和控制冷卻來實現,但由于鈦容易氧化的特點,必須在精煉后期用鋁充分脫氧后加入鈦才能提高其收得率。通過類似產品開發的實例,將枯燥的書本知識和生產實際結合,使學生加深對物理冶金學和化學冶金學的理解,提高綜合運用知識的能力。
二、增加物理冶金教學內容的實踐
依據冶金工程的專業特點,結合多年現場生產和科學研究的經歷,本文自2007年起在冶金工程專業開設了“塑性加工及物理冶金理論“課程。由于江蘇大學冶金工程專業畢業生的分配去向主要是武鋼、沙鋼、興澄等鋼鐵企業,課程重點針對鋼材塑性加工過程中的物理冶金問題,講解塑性加工的原理、工藝以及物理冶金學理論,包括化學冶金的產品再加工和熱處理產生的金屬及合金組織、結構的變化,以及由此造成的金屬材料的機械、物理、化學、工藝性能的變化。課程設置在大四上學期,此時鋼鐵冶金、冶金物化和金屬學等相關教學已經結束,學生具備了化學冶金的基礎知識,通過認識實習和生產實習,對鋼鐵生產流程和工藝環節有了一定的了解。課程設置為30學時,教學內容包括以下5個部分:(A)介紹大型鋼鐵企業的生產流程,及物理冶金在其中的地位和作用;(B)介紹鋼材的分類,重點使學生認識鋼材的用途,以及由此帶來的對成分、組織和性能的要求;(C)軋制工藝學,包括軋鋼生產基本工序、軋機分類、組成和布置形式、厚度和板型控制等;(D)軋制原理介紹,包括塑形加工基本概念、軋制過程基本概念、實現軋制過程的條件、延伸和寬展等;(E)物理冶金概論,強韌化機制,熱變形和冷卻過程中的組織變化,控制軋制和控制冷卻,微合金化元素的作用,等。采用計算機多媒體教學方式授課,大大提高了教學的效率。由于教學內容是本文多年學習和科研工作的總結,并加入許多最新成果和圖片,知識貼近實際而新鮮;注意收集國內外文獻、會議資料和各大鋼廠的生產實例,內容生動直觀,激發起學生強烈的學習興趣。例如,關于鋼材按用途分類,結合西氣東輸的工程建設講述管線鋼的強度級別和性能要求;建筑用鋼的講解則展示了鳥巢、水立方美侖美奐的圖片及其中鋼材的使用情況。授課過程中擯棄了按部就班、照本宣科的填鴨式教學,采用融會貫通、舉一反三的教學方法。以不銹鋼為例,先介紹不銹鋼的相關知識,由不銹鋼的金屬學問題、耐蝕原理講述配料熔煉法、返回吹氧法和高碳真空吹煉法3個階段的發展歷史。最后,重點講述碳的選擇性氧化———奧氏體不銹鋼冶煉的去碳保鉻問題。這樣就會使學生對不銹鋼的生產工藝以及化學冶金學和物理冶金學在生產中的應用有了深入的理解。在課堂教學外,注重生產實習和實踐環節中物理冶金的教學。在鋼鐵企業的認識實習和生產實習期間,結合對中厚板、熱軋帶鋼和棒線材生產線的參觀,在介紹生產工藝和生產設備的基礎上,為學生重點講解軋制和冷卻過程中的組織、性能變化及微合金化元素的固溶和析出規律。使學生認識到軋制和冷卻中組織復雜的演變過程,其中加工硬化、回復、再結晶、相變和第二相粒子的析出過程交織在一起。在為大三學生開設的專業講座中,也注意把物理冶金學的知識貫穿其中:以瑞典SSAB公司為例,用英文幻燈片講述鋼鐵的生產流程;結合最新資料介紹國際和國內鋼鐵生產的歷史、現狀和發展趨勢;運用物理冶金和化學冶金的綜合知識介紹管線鋼、汽車板等專用鋼種的產品開發實踐。在指導本科生的畢業設計時,依據自己的科研方向,確定產品開發、組織性能分析、強韌化機理等緊密聯系生產實際的題目,加深畢業生對物理冶金學的認識并掌握物理冶金的研究方法,注重培養他們綜合運用知識分析問題和解決問題的能力,為踏入工作崗位或繼續深造做好準備。
“雙師型”教師指既能從事理論教學又能從事實踐教學工作(如:畢業設計、課程設計、實習指導、實訓教學等)的教師。既能從事理論教學工作,又能從事工程技術工作的教師。同時具有教師和技師、工程師資格。
二、中職學校“雙師型”教師隊伍目前存在的問題
1、中職學校“雙師型”教師的內涵狹窄
由于“雙師型”教師的標準還未統一,使有些教師甚至學校領導錯誤地認為“學歷證書+職業資格證書”就是“雙師型”教師,擁有雙證就是“雙師型”教師了,教師個人不再注重技能的提高了,學校也不再注再“雙師型”教師的培養了,這樣以來,學校的“雙師型”教師的整體素質就大打折扣。
2、中職學校“雙師型”教師素質參差不齊
基于不同目的的驅動.部分職業學校在“雙師型”教師隊伍質量建設問題上產生了價值觀念的偏差普遍存在重數量、輕質量,重形式、輕實質的傾向。表現為片面追求教師取得職業資格證書的數量,忽視對教師職業能力的培養、應用與考核。這種價值觀念的偏差一方面來自于外界的壓力,如短期內需要彌補巨大的“雙師型”教師隊伍缺口而“病急亂投醫”,希望通過某種評估而熱衷于教師獲得職業資格證書的統計數量。另一方面還來自于某些職業學校對“雙師型”教師隊伍質量水平的忽視,或者是滿足于“雙師型”教師隊伍建設的表面成就。這使得中職學校“雙師型”教師素質參差不齊。
3、中職學校“雙師型”教師技能水平過低
一些專業課教師的現代職業教育意識相對淡薄,加之我們有的學校對專業課教師的獎勵機制和措施不夠到位,使部分教師產生消極思想,從而不重視本身專業技能的提高,導致技能水平過低。
4、中職學校“雙師型”教師終身學習的意識不強
教師的現代職業教育意識淡薄,對從事的職業教育缺乏事業心,消極應付,缺乏進取精神,終身學習的意識不強。
三、中職學校“雙師型”教師專業發展的重要性和必要性
1、重要性
中等職業教育是國民教育的重要組成部分,其定位是培養數以億計的高素質勞動者和技能型人才,但由于歷史欠賬太多,目前它仍是我國教育中的薄弱環節。我國現有1.4億產業工人。其中技師100余萬人,高級技師7萬人,高級工245萬人,與發達國家相比,人數雖多,素質不高。每年因產品質量問題造成的經濟損失達2000億元左右。我國生產一線的勞動者素質偏低和技能型專門人才緊缺,影響了社會經濟的發展。“教育的關鍵問題是教師”。因此,中職教育加強師資隊伍建設,特別是“雙師型”教師隊伍建設,是非常重要的。
2、必要性
縱觀中等職業學校教師隊伍素質現狀,我們發現:教師學歷層次尚不達標,已達標者面臨提升學歷的問題:缺乏骨干教師和專業帶頭人;中職連年擴招。學生數量急增,但中職學校的基礎能力建設發展緩慢,生師比嚴重錯位,中職生師比約是21:1。根據2001年中央編辦、教育部、財政部《關于制定中小學教職工編制標準的意見》規定,高中階段教育生師比上限,城市為15:1,縣鎮為15.5:1,農村為16:1。不難看出,中等職業學校教師缺口較大.并且在這樣的師資隊伍中。文化課教師比例偏大,專業課和實習指導教師數量嚴重不足;再加上新進校的青年教師來源渠道多是普通高校.他們雖然專業理論知識豐富,但專業技能、實踐能力和實際動手能力較差。截至2006年,中等專業學校“雙師型”教師39621人,占專業課和實習指導教師的比例不足1/3,“雙師型”教師嚴重匱乏。因此“雙師型”教師隊伍建設勢在必行。
四、中職學校“雙師型”教師專業發展的途徑
1、以技能大賽引領專業發展
根據實際情況,按國家職業技能鑒定標準制定考核專業課教師技能的計劃,每一、二年組織本校專業課教師參加一輪次的技能考核,考核結果作為學校評聘教師的重要依據;同時,制訂獎勵措施,鼓勵教師積極參加各級教育與勞動和社會保障部門組織的各級各類技能大賽,這樣,真正能使雙證型教師成為雙能型教師,有利于提高我校“雙師型”教師隊伍的整體素質。
2、以到企業鍛煉促進專業發展
加強生產實踐調研,豐富實踐知識,提高實踐能力,是“雙師型”教師成長的關鍵。作為職校教師,尤其是專業教師,要加強向生產實踐學習,重視到企業學習調研環節,充分利用好實習基地,加強實踐知識積累,這是非常關鍵的,也是十分必要的。
(1)首先,教師要根據自己的專業方向、教學優勢確定個人的發展目標
專業教師應根據教學任務制定生產實踐調研計劃。計劃可分為長期計劃(近2—4年之內)和短期計劃(本學年內)。有了具體的目標、計劃,才會有實施的可能性,才能有效地豐富實踐知識。生產實踐調研形式可以是“定點方式”和“定人方式”。教師可以利用指導學生到企業實習的機會,或合理安排調整教學任務集中一定時間安排到企業實踐學習,可以從知識儲備、拓寬知識層面的視角出發,確定與自己專業教學關聯較大的一、二個生產企業,進行“定點方式”的學習和調研。例如:在某個主體生產企業,全面了解生產工藝流程、典型設備、電氣控制等綜合知識,并有重點地熟悉相關的內容,力求在某一方面達到精通,其它方面能熟悉了解。所謂“定人方式”,也就是教師要在企業的生產科、機動科或設材科,確定工程技術人員作為長期的技術信息聯系人,以便及時了解掌握企業的技改動態、科技消息,及時參與各類的技術交流活動。
(2)教師應主動參與工程實踐活動,提高實踐能力
專業教師應主動尋求機會,直接參與企業的工程技術改造項目及開發,參加工廠的生產技術講座等。這一系列的活動,都是非常好的實踐學習機會,對提高專業教師理論與實踐教學水平、承擔實踐教學任務都是十分重要的。
(3)帶著問題的學習才是最有效的學習
教師在課堂教學、實踐教學中遇到疑點問題不要回避,不要繞開走,應針對問題通過到企業實踐學習,以不斷增加實踐知識的積累,才會使專業教學不斷上水平。
(4)教師應注重“到企業實踐調研資料”的總結歸納、交流及利用
為增強教師實踐知識的積累和提高,首先每個專業教師之間、各教研組之間,可充分利用“分散實踐調研”與“交流總結”相結合的方式來獲取、積累實踐知識,通過各教研組內和組間的交流,形成一個“信息互通網絡”;其次每個教師還應注重個人實踐知識的總結、資料整理、保存,以便于日后教學中查找和利用。只有這樣才能在專業教學中靈活地將生產中的新工藝、技術信息滲透到教學過程中,在課堂教學中體現知識應用的“同步”、“鏈接”、“插入”特性,做到課堂教學與生產實際應用相結合,真正體現專業教學特色。
3、以專業養成和反思強化專業發展
作為專業教師,尤其是中青年教師要多反思,不能自我滿足,僅局限于專業基礎課的教學而停滯不前,處于“吃老本”和“守城”的狀態,而要面對職業教育的實際,重新審視自己的專業知識結構、教學能力,不斷進取,逐步完善專業知識結構,盡快成長為“雙師型”教師。
(1)專業教師要注重完善“縱向知識”結構
教師要確定專業方向,爭取在專業的某方面達到專一,這是作為專業教師的根基。加強知識的縱向學習,做到向書本學和向問題學,向生產實踐學,及時把握新知識和技術應用的前沿,要擠時間主動學,苦練內功。做到在本專業方向上,體現理論教學和實習教學方面的專、通、巧、精的特點,在某一方面起到“優化教學”的引領作用。
(2)專業教師要注重完善“橫向知識”結構,拓展知識面,做到一專多能
根據職業教育的特點,“橫向知識”包括兩個方面:其一是要完善本專業方面的知識體系,對專業課教師而言,不僅能勝任某一、二門課程的教學,還應熟悉本專業中其他課程的知識體系和重要知識點、教學要求,以及知識問的銜接關系,只有這樣,才能在專業知識體系的整體框架下確定具體課程的教學內容、重點、教學方式和方法,做到在教學中游刃有余。其二是要注重各個專業之間的知識聯系性,例如:職業學校教師們承擔某廠熱軋板卷工程職工的崗前技能培訓教學任務,其中包括:連鑄工、軋鋼工、連鑄與煉鋼自動控制培訓等,就體現了這一特點,使用的培訓教材已不是傳統意義上的編寫方法,而是突破了專業的局限性,各工種的培訓教材以專業為主,將整體生產工藝操作、機械設備和電氣控制融為一體。培訓中,傳統的機械、電氣控制、液壓傳動、工藝操作等各專業知識在實際應用中已相互滲透,若培訓教師相關專業知識不全面,就難以勝任培訓教學任務。因此,專業教師在加強自主學習的同時,還應注重向同行學習,加強專業內、外教師之間的交流,拓寬知識面,達到教師不僅精通本專業的知識體系,也能熟悉、了解其他專業的相關知識,只有這樣,才能勝任各類培訓教學任務。
(3)中職學校教師應提高專業實踐指導能力和制作多媒體教學課件的能力
專業課教學特點體現在教學實踐性,多媒體教學工具為專業課教學提供了廣闊的天地,許多生產現場可用多媒體工具再現在課堂上。教師應針對專業課的教學內容、特點,深人生產一線,充分利用數碼相機、錄象機等手段,有針對性地系統制作教學課件,可起到事半功倍的效果。目前利用教學課件進行輔助教學已引起教師的廣泛重視。教師應加強教學課件制作知識的學習,提高教學課件制作水平和使用率,尤其對提高專業課實踐教學是很有必要的,也是很迫切的。
4、以終身學習加快專業發展
(1)中職學校專業設置的調整變化,促使教師應加強學習。企業在發展,企業對人才類型的需求也在不斷變化,職業教育的專業設置也應隨之不斷調整擴充,如中專原來的主干專業:冶金機械、電氣自動化、煉鐵專業現在已逐步擴展調整為:軋鋼、機電設備維修與安裝、機械加工、煤化工等專業,專業的調整變化導致課程設置、教學大綱、知識結構體系都有所變化。因此,對教師而言出現了交叉性學科的問題,這就要求教師要與時俱進,不斷學習更新知識、拓展、補充知識面,增加知識儲備,以適應各個專業教學要求。