冶金传输原理课程过程教学方法的实践

1、冶金传输原理课程过程教学方法的实践 摘 要 文章根据冶金传输原理课程特点，分析了教学过程中的一些现象，在总结教学方法的基础上，采取多种方式相结合，加强理论和实践以及实验相结合的过程教学模式，提高学习积极性，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，提高教学质量。 关键词 冶金传输原理 理论和实践 过程教学 冶金传输原理是以高等数学、大学物理和物理化学等课程为基础并与冶金过程紧密联系的冶金类专业基础课。广大师生普遍认为该课程“难学难教”1，其中冶金传输原理的“难学”，主要体现在课程的相关概念、定理、定律，特别是相似原理、因次分析以及相似准数等的抽象性，对于第一次接触这些内容的初学者，难以与实际的物理

2、过程相结合，而表现为“难学”。对于冶金传输原理的“难教”，是该门课程数学与物理高度结合的特点，而学生专业知识的不足以及数学、物理知识不扎实等实际问题，在实际的教学过程中如何克服这些问题，能够使学生理解和掌握教学大纲所规定的内容，是“难教”的主要表现。因此，针对这些问题，如何提高教学质量，培养具有实用型及创新型素质人才的要求，是该门课程教学改革始终探索的方向。 冶金传输原理的课程特点 冶金传输原理课程的特点是数理解析较重，其理论和研究方法来源于流体力学、传热学以及成熟的质量传递理论而形成一门独立的学科，解析方法着眼于物理概念和数学表达的统一，并且突出了物理过程的特点2。它是一门既有较强的理论性，

3、又有很强的实践性的课程3。传输理论应用于冶金的实际过程，首先要对实际过程进行观察分析，建立简化的物理模型，然后建立相应的数学模型，再用数学分析解法、相似原理模型实验法和类比法等适合的方法求解给实际过程提供理论支持。自上世纪80年代以来，由于计算机软、硬件的快速发展为传输过程的数值计算提供了强大支撑，使计算流体力学、计算传热学等也随之有了长足的发展，目前，数值计算已成为传输原理的重要组成部分，同时也丰富了课程的内容。 冶金传输原理过程教学的方法 把冶金传输原理基本概念以及理论模型和冶金工程应用相结合，关键是介绍这些理论、模型与实际的冶金问题相结合的过程，实现理论联系实际，学以致用。这样一方面培养

4、学生的实际应用能力，另一方面提高学生兴趣，加深理论知识的理解以及对专业的认识，提高教学质量。结合教学经验采取相应的方法和针对性的措施。 1.课内与课外相结合 课程数理解析较重的特点主要体现在涉及的数学、物理知识较多，为了更好地完成教学内容，就需要学生掌握扎实的数理知识，这样，课前有针对性的预习就显得很重要。因此课内与课外相结合就表现为课前的预习、课堂的听讲和笔记以及课后的复习和及时完成作业的模式。在课堂上，通过回想式的提问，巩固上节课的知识点，起到承上启下的作用，使本节的知识点能够顺畅衔接和充实，并且及时明确下节的内容，学生在预习时能够有针对性地查漏补缺，从而有效地利用课堂时间进行传输原理的教

5、学。通过这些环节的积极实施，提高课堂的教学效果。 2.启发式与能动性相结合 冶金传输过程的相关概念、定理、数学物理模型以及解析方法，对于初学者来说比较抽象，特别传输过程简化物理模型、数学模型的建立，以及数学模型的解析等，是知识的综合应用，特别是数理解析过程复杂、繁琐，对于基础知识薄弱的学生显得犹为枯燥乏味，影响了教学的效果。针对这种情况，在课堂上采用适当的提问进行启发式互动，了解学生对基本概念的理解程度，及时引导概念的转换。对于一些简单的推导，在介绍基本的推导方法后，让学生参与其中，共同完成过程的推导，使学生在这样的方式中，掌握解析方法。另外，结合课堂教学内容，布置适当的课外作业，加深对所学内

6、容的理解，提高了学生学习的能动性。 3.专业知识与自然知识相结合 根据专业培养计划，冶金传输原理课程属于专业基础课，安排在认识实习实践环节之后，学生虽然完成了认识实习，但对于专业的认识、工艺知识的理解还是有很大的局限性，加之冶金过程的高温和不可见性，实际的冶金物理过程更具有抽象性，这些都加大了教学过程中与实际结合的难度，降低了学生学习的兴趣，影响教学效果。因此，把冶金传输原理与实际生活中的应用结合起来，以提高学生学习兴趣。例如自然对流传热在换热方面的应用，即密度是温度的函数，由于温度的变化使密度变化而产生了自然流动，完成热量的交换，这就是土暖气的原理，以及烟囱是伯努利方程的实际应用、流体的黏性

7、与涡流的产生等。这样的实际应用提高学生学习兴趣的同时也加深了对专业知识的理解。 4.教学与科研相结合 本科的教学与科研有着密切的关系，把教学科研团队的研究成果与实际的教学进行有机的结合，扩充了学生的视野，丰富了课堂教学的内容，提高了学习的兴趣和教学质量。如动量传输中流体流量的测量，就是伯努利方程的具体应用，其中对节流装置的标定是采用实流标定或者风洞试验，利用相似原理确定相关相似准数，根据相似充要条件，建立试验模型系统和实际测量系统的相似准数方程，通过确定的相似准数将试验模型系统与实际流体流量的测量连接起来，由于实际流体流量的测量；为了确定氧气转炉吹炼工艺参数而设计的转炉冷态模拟实验；以连续铸钢

8、过程温度场的模拟计算，根据结晶器、二冷却区和空冷区的不同边界条件，进行连铸温度场数值计算，并介绍典型的有限差分法、有限单元法和有限容积法等数值计算方法，介绍计算机在传输中的应用，同时介绍在计算流体力学、计算传热学的方面有成熟应用的如fluent、phoenics等商业软件，使学生了解传输原理在数值计算方面的进展情况以及在冶金生产中的应用，如中间包流场的计算、钢包桶式精炼炉底吹氩时流场的分布等。 5.理论与实践以及实验相结合 冶金传输原理工程技术基础课程的特点决定了其实践环节非常重要。在课堂教学的课时外，安排有6个-8个课时的实验内容，主要有验证位能、静能和动能之和为常数的伯努利方程实验；通过流

9、速和差压来进行流体流量测量的实验；转炉冷态模拟实验等。采用教学与实验相结合的方法，均可使学生对相应的物理过程有一个深刻的认识，强化理论与实践相结合的过程。 在传输原理的教学过程中，要结合冶金工程专业的工艺特点与相关的传输原理进行有机的关联，如埃根公式在高炉炼铁中的应用、动量传输在连铸中间包流场分布方面的应用以及渣-钢间反应的传质模型等，在这方面给学生一个有益的导向。 6.知识的持续更新 为了更好地实施冶金传输原理的过程教学，在平时要不断进行教学方法、专业知识学习以及工程实践的积累。对于教学方法的学习，一方面要查找教学过程的不足，另一方面要请教教学经验丰富的教师、专家，通过听课的方式，取长补短，

10、积累教学经验。专业知识方面的积累，主要是通过平时的备课以及在教学过程中发现的问题，及时查阅相关资料进行求证，如对流体力学、传热学以及数值计算、计算方法等方面知识的学习、积累，通过自学或请教于专家，来加强自己对专业知识的理解，同时，利用带队实习、与企业横向课题合作以及去企业实践锻炼的机会，不断充实自己的工程实践知识，可以为过程教学提供更多、更丰富的工程实例，并且借助自己所在的教学科研团队的平台，把冶金实际以及科研的内容提炼为简洁明了的课堂语言传输给学生，提高过程教学的效果。 结 论 冶金传输原理教学过程贯穿于每一个知识点、每一节课教与学的小环节，以及理论与实践相结合的小环节之中，这样的环环相扣，提高学生掌握知识的能力和教学质量。教学的关键是培养学生解决实践问题的能力，授之以“渔”使学生在以后的工作中，在所掌握知识的基础上，能够继续得到丰富和提高，培养实用型人才。 参考文献： 1林万明，