煉鐵設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實踐

李曉曉

摘 要：在世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展中，我國因為幅員遼闊，資源豐富，人口密集，是當之無愧的鋼鐵大國，在我國的鋼鐵事業(yè)發(fā)展中，對于煉鐵設(shè)計基礎(chǔ)課教學(xué)改革可以從發(fā)源頭上改良煉鐵發(fā)展工藝，為煉鐵行業(yè)輸送大批專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：煉鐵技術(shù);教學(xué)改革;工業(yè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.202

工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱性產(chǎn)業(yè)，主導(dǎo)著國民經(jīng)濟的命脈，近年來工業(yè)發(fā)展的顯著特征是建筑鋼材產(chǎn)能增長的現(xiàn)象，尤其隨著新高爐的投產(chǎn)使用，鋼鐵產(chǎn)能過剩局面越來越嚴重，鋼鐵行業(yè)競爭力業(yè)越來越大，如何在當前競爭激烈的冶煉市場中脫穎而出，成為鋼鐵企業(yè)噬需解決的問題，也成為高職院校煉鐵設(shè)計基礎(chǔ)課程必須思考改進的問題。

1 我國鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀

在工業(yè)發(fā)展中，鋼鐵被視為其賴以生存發(fā)展的糧食，鋼鐵產(chǎn)品被應(yīng)用于社會生活的個官方面，是人類使用最多的金屬材料，更是國家工業(yè)發(fā)展不可缺少的基礎(chǔ)性原料。我國鋼鐵工業(yè)的主要產(chǎn)品有鐵、鋼、鐵合金等。進入21世紀以來，我國的鋼鐵工業(yè)發(fā)展勢頭更加迅猛，鋼鐵產(chǎn)量增速加快，甚至在2017年時候位居世界第一。筆者查閱數(shù)據(jù)資料，2014年我國粗鋼產(chǎn)量達8.23億噸，約占世界粗鋼產(chǎn)量的49.5%，2016年我國累計出口鋼材1.08億噸，連續(xù)兩年突破一億噸，出口地區(qū)遍布東盟、中東、韓國、美國等地區(qū)與國家。

下圖為2009-2015年全球粗鋼產(chǎn)量增長：

我國鋼鐵業(yè)在目前的發(fā)展概況中，不僅產(chǎn)量大，出口廣，在工業(yè)體系上也逐步完善，形成了燒結(jié)和球團、煉鐵、煉鋼、軋鋼等為一體的流程化作業(yè)鏈，據(jù)資料顯示目前全國共有鋼鐵企業(yè)1400余家，包括鋼鐵聯(lián)合企業(yè)約650家，獨立球團廠約53家，獨立軋鋼廠約700家。已經(jīng)成為全球鋼鐵工業(yè)體系中產(chǎn)業(yè)鏈最完整的。

下圖為鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程圖：

然而我國鋼鐵工業(yè)在發(fā)展中也面臨著排放污染物大的缺點，據(jù)資料顯示，2015年一年，我國鋼鐵工業(yè)在發(fā)展中的氮氧化物排放足有104.3萬噸，占重點調(diào)查工業(yè)切的排放量比重為9.6%，二氧化硫的排放量高達173.5萬噸占重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)的比重為12.4%，煙粉塵排放量達357.2萬噸，占重點調(diào)查工業(yè)企業(yè)的比重為32.2%。

下圖為鋼鐵工業(yè)大氣污染物種類與主要來源：

2 煉鐵設(shè)計課程內(nèi)容

2.1 煉鐵設(shè)計課程的內(nèi)容

煉鐵設(shè)計的一般工藝就是一個鐵的化學(xué)還原反應(yīng)，是將鐵從鐵礦石等含鐵化合物中還原的過程?，F(xiàn)在流行的煉鐵方法主要原理是利用CO、H2、C等還原物，在高溫高壓下將礦石中的生鐵還原出來，生鐵一部分用來制造，另一部分再經(jīng)過化學(xué)法應(yīng)用來煉鋼。在現(xiàn)煉鐵設(shè)計中利用的方法主要有熔融還原法，直接還原法，高爐煉鐵法，其中最主要的就是高爐煉鐵法。筆者以高爐煉鐵為例，介紹煉鐵設(shè)計課程的一般內(nèi)容：

在高爐煉鐵設(shè)計課上，主要以鐵礦石、燃料（焦炭）和熔劑（石灰石）三部分為原料展開設(shè)計實訓(xùn)。導(dǎo)師同步給出一個設(shè)計課題，例如設(shè)計一座年產(chǎn)xx的鋼鐵高爐等;接著導(dǎo)師會安排設(shè)計內(nèi)容，主要包括一是工藝計算，包括配料計算、物料平衡計算和熱平衡計算等;二是爐體設(shè)計，包括爐型設(shè)計、爐襯設(shè)計和冷卻系統(tǒng)設(shè)計等，三是CAD繪制高爐整體圖一份，四是編寫設(shè)計說明一份等等。最后導(dǎo)師安排設(shè)計時間，通常是一個月左右。

2.2 煉鐵設(shè)計課程的優(yōu)勢

當前高職院校煉鐵設(shè)計課程，在傳統(tǒng)教學(xué)中安排學(xué)生實踐，通過實訓(xùn)實踐的方式，是對“百聞不如一見，百見不如一試”的教學(xué)改革的實踐，在這個過程中，學(xué)生首先在煉鐵設(shè)計課程開始之前要預(yù)習(xí)，明確煉鐵設(shè)計課程的目的、原理、步驟，做到胸有全局。這種胸有全局在學(xué)習(xí)的鏈條中非常重要，一旦做不到，很容易造成課上聽不懂，知識混沌不扎實，實踐工作中不能熟練應(yīng)用。其次要深入理解各種煉鐵儀器性能及使用注意事項，養(yǎng)成愛護儀器，不隨意玩弄，任意亂用的好習(xí)慣;再次是讓學(xué)生通過反復(fù)的觀察實踐，明白煉鐵過程的原理，熟練掌握煉鐵技巧;接著是養(yǎng)成嚴謹細致的工作態(tài)度，這是指導(dǎo)一生工作生涯的寶貴品質(zhì)，在煉鐵設(shè)計課堂上實現(xiàn)這一品質(zhì)的培養(yǎng)至關(guān)重要，有助于學(xué)生在日后的鋼鐵職業(yè)生涯里追求工匠精神，精益求精，創(chuàng)造出一凡偉業(yè)。

2.3 煉鐵設(shè)計課程的不足

就目前的煉鐵設(shè)計課程在實踐中的發(fā)展來看，雖然采用了創(chuàng)新的形勢，但本質(zhì)上還是一種傳統(tǒng)的課堂形勢，以老師講解和演示為主，學(xué)生的練習(xí)多是老師推一步他動一步的情形。這樣的學(xué)習(xí)過程，即使學(xué)生通過了反復(fù)的練習(xí)實踐，事實上也是在浪費時間，反而有可能會使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生厭煩情緒，玩手機、睡覺等，而且這樣的團隊式學(xué)習(xí)為學(xué)生提供了更便捷的聊天機會。筆者暗訪了幾個煉鐵設(shè)計實訓(xùn)課的班級，課堂氣氛確實活躍，學(xué)生熱情確實高漲，但并不是因為課程內(nèi)容而活躍，而是因為聊天火熱，閑聊火熱，這實質(zhì)上是另一種形式的課堂資源浪費。

3 煉鐵設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)改革

結(jié)合煉鐵設(shè)計課程當前存在的優(yōu)勢及弊端，在煉鐵設(shè)計基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革中，筆者認為應(yīng)該保留其優(yōu)勢，改良其不足，揚長避短，批判性地進行，主要是把握以下兩方面的內(nèi)容：一是保留其實訓(xùn)課堂的模式，這是適應(yīng)當前教育改革的大趨勢，也是高校課程創(chuàng)新發(fā)展的必然要求，二是在課程形式改良的基礎(chǔ)上增加內(nèi)涵，這也是煉鐵設(shè)計基礎(chǔ)課上最需要改良的一方面，也是筆者重點論述的一方面。

在當前煉鐵設(shè)計基礎(chǔ)課上內(nèi)涵的增加要做到以下幾個方面：一是增加情景導(dǎo)入，讓學(xué)生通過情景模擬來提升興趣點，深刻感知到煉鐵工藝的博大精深和生動有趣，增加學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)動力，同時在情景模擬中發(fā)現(xiàn)當前煉鐵工藝設(shè)計的不足之處，分析其原因探究其對策。二是讓學(xué)生學(xué)會自主思考，通過使學(xué)生詳細概括已有知識的結(jié)構(gòu)體系，提煉思維導(dǎo)圖，以自己的認知水平將其表達出來，然后進行小組間的交流，互相補充論證彼此的觀點，形成對知識更全面深入的認知和思考能力。三是有針對性地進行小組討論，小組長組織組內(nèi)成員交流各自的發(fā)現(xiàn)，力爭達成共識，并為后續(xù)在煉鐵設(shè)計課堂上的流做好準備。與此同時高校教師要深入到各學(xué)習(xí)小組中，對小組合作學(xué)習(xí)進行指導(dǎo)，對學(xué)生在小組討論中的分歧做出指導(dǎo)。四是分組展示與交流，就前三步中小組學(xué)生對于煉鐵設(shè)計相關(guān)知識討論研習(xí)結(jié)果，各個小組選派代表進行分組展示，與全班同學(xué)一起交流，并在全班同學(xué)的指導(dǎo)意見下改良本組不合理的知識框架，老師最后做匯總性講解，包括評書每個小組的合作成果，并給出最終的煉鐵設(shè)計課程的核心知識，讓學(xué)生加深記憶。五是通過辨析歸納和題目應(yīng)用來鞏固煉鐵設(shè)計相關(guān)知識，教師可以總結(jié)一些易錯知識點組織不同小組同學(xué)進行辨析，然后隨機抽取學(xué)生來回答問題，既是一種對學(xué)生知識的檢驗方法，又是一種對于學(xué)生學(xué)習(xí)的督促方法，鞭策每個學(xué)生不能抱有僥幸心理;此外教師還可以選擇典型的易錯題，讓學(xué)生獨立解決，從而發(fā)現(xiàn)問題，反饋補救。

4 結(jié)束語

鋼鐵行業(yè)是一個國家的重工業(yè)基礎(chǔ)，也是衡量一個國家綜合國力和工業(yè)化水平的重要因素。面對我國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩的嚴峻局面，國內(nèi)鋼材轉(zhuǎn)化率進入萎廉狀態(tài)，鋼鐵企虧損現(xiàn)象及見不鮮的現(xiàn)實窘境，高鐵行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級勢在必行，在這樣的背景下，高職院校對于煉鐵設(shè)計課程的改進教育就顯得意義重大，本文通過提出創(chuàng)造性建議，以期高職院校為培養(yǎng)一大批專業(yè)性的鋼鐵職業(yè)工人貢獻學(xué)術(shù)力量，促進鋼鐵行業(yè)專業(yè)化、高校能發(fā)展。

參考文獻：

[1]凌宗峰.高爐煉鐵系統(tǒng)設(shè)計[D].萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2017.

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