浅谈“钛冶金”课程教学

【摘要】“钛冶金”课程中有较多热力学、动力学的数学推导过程及复杂的工艺设备，较为抽象。采用创新教学手段，同时做好传统教学方法和现代教学手段的结合来激发了学生的学习兴趣。提高了教学质量，培养学生的独立学习能力、分析问题能力和创新能力。

【关键词】钛冶金；教学改革；钛铁矿；冶金工程

我国拥有世界闻名的超大型钒钛磁铁矿及多种金属共生矿床，其钒钛资源在国内外占有重要地位，现已探明的钒钛磁铁矿远景储量超过100亿吨，保有储量为67.3亿吨（工业储量25.8亿吨），其中含钛（TiO2）5.93亿吨，占全国钛储量的90.5％，列第一位[1]。我国航空、航天、航海、军事等重大工程都需要大量的优质钛基合金材料。此外，人们在医疗、体育、服装等方面对含钛材料的需要也日渐增大。因此，大力发展钛冶金是促进我国整体钛工业发展的必要前提，也是实现未来十三五相关规划目标的重要保证，开展“钛冶金”课程教学改革，对提高专业型人才培养质量有着重要的意义。

一、上好概论课，激发学生兴趣

概论是钛冶金的第一堂课，俗话说：“良好的开端是成功的一半”。上好绪论课在培养学生兴趣、引导学生学习等方面具有不可低估的作用。在概论课上，教师应多列举钛在日常生活中的应用，以及钛工业生产中遇到的科学问题，并运用钛冶金知识来解释。比如，给学生讲一些钛冶金在海绵钛生产中的应用，可以让学生对课程有个大致的了解。另外，概论课应重点介绍钛冶金的发展史，及其钛的工业化生产。由于这是学生第一次接触钛冶金的基本概念，所以给学生讲授基本概念时要注意教学技巧，尽量将问题简单化，重点讲授钛资源的种类、分布及物理化学性质。同时通过强调本课程在专业知识架构体系中的地位和作用，使学生产生强烈的求知欲望和浓厚的学习兴趣。

二、合理设置情景问题，引导学生自主思考

教师在课堂讲授时，并不是把教学内容一一向学生传授，而是将所要讲授的内容作为一些问题向学生提出，在课堂上采用一问一答的方式。这样不仅可以引起学生的注意，使学生集中精力听课，而且还能激发学生积极思维，引导学生积极主动地学习。教师在讲授教学内容之前，首先从应用实例中提出问题。例如，日常生活中那些东西跟钛有关，利用了其什么性质；我国钛资源的特点及分布情况；什么是钛铁矿的选择性还原等。引起学生注意，然后再切入主题，用所要讲授的理论对问题进行分析，分析其热力学与动力学过程。在分析问题的过程中可以采用启发的方法，逐步引导学生的思维。最后是解决问题，把工程上常用的解决这类问题的定量计算方法介绍给学生。在整个的教学过程中，师生间形成了互动，学生成为课堂教学的参与者，响应老师提出的问题，甚至对教学内容提出质疑，培养了学生探索创新的精神。并且，在课后还应预留思考题，辅助学生进一步加深对所学知识的理解。

三、教学内容与工程实际相结合，培养学生解决工程问题能力

教学必须服务于工程实际，因此教学培养应立足于工程、面向生产第一线的科技人才，这已成为教学改革的基本指导思想。对工科专业的学生来讲，在教学中培养学生的工程观点显得十分必要。对于大多数从事钛工业生产方向的学生来说，毕业后将到钛厂的氯化车间、电解车间、蒸馏车间、技术中心等部门从事技术产品的研制与开发工作。因此，在学习过程中，学生所碰到的实际工程问题是不同的。在钛冶金的教学过程中，有必要将教学内容与不同专业方向的工程实际相结合，以培养学生的工程观点。如：各章节知识引入其工程背景及工程应用，引导学生从实际问题出发，学习理解钛冶金的基本概念、基本理论和基本计算方法；为使学生更好地理解和掌握每章节的例题与实际工程相联系，并举行必要的讨论，以增强学生的工程意识，从钛冶金的角度去发现、分析和解决实际工程问题；同时注重所选教材中计算线图、参数取值表以及附录的应用。这样的教学内容既可以让学生对这两种方法的认识更深入，又可以使学生对其工程实用性有感性的认识，对培养学生的工程观点起了很好的促进作用。

四、教学手段的创新应用，使教学效果事半功倍

“钛冶金”课程是培养冶金工程专业学生工程素质和素养的重要组成部分，且该课程涉及到较多的物理化学知识和工程实例，授课教师很难用语言以及板书来描述清楚，不利于学生的理解。因此，如果能够将计算机多面体及软件与“钛冶金”教学手段有机结合，将会大大改善传统教学手段讲授“钛冶金”课程的弊端，笔者做了如下探索。

1.采用多媒体教学手段与实例教学相结合

多媒体[2]教学采用的课件是教师在上课前将需要让学生掌握的内容，利用多媒体软件制成图文并茂、声像皆俱，且包含动画、视频等多种形式的课件。教材上的知识经过这样处理后，传统呆板的文字由静变为动静结合。这样在授课过程中就能把沉闷、压抑的课堂气氛转变为活跃、充满生气的课堂气氛，学生也会自觉参与到课堂教学活动中，积极回答或提出问题，大大提高了课堂教学效果。多媒体教学可有效突破“钛冶金”教学难点，特别是对于一些复杂的工业生产设备，可以通过多媒体动画来直观的展现其生产工艺流程，其形象、生动而又清晰地讲授上述课程内容，使学生便于接受，易于理解。尽管多媒体教学手段有如上优势，但是制作再好的多媒体课件毕竟也是虚拟的，如果将多媒体教学和实例教学有机结合，优势将更为明显。比如：笔者在讲授钛铁矿的物理化学性质时，可以将原矿及科研实验过程中的一些实际样品展示给同学们，同时借助多媒体课件展示其还原过程形貌物相的变化过程，加深同学们对其物理化学性质的理解，能取得较好的效果。

2.计算热力学软件（FactSage）与课堂教学有机结合

FactSage[3]是化学热力学领域中世界上完全集成数据库最大的计算系统之一，具有下列显著优点：FactSage的热力学数据包括数千种纯物质数据库，数百种金属溶液、氧化物液相与固相溶液、锍、熔盐、水溶液等溶液数据库，并可以自动使用这些数据；计算功能强大，除多元多相平衡计算外，还可进行相图、优势区图、电位-pH图的计算与绘制，热力学优化、作图处理等。笔者在讲授相关章节的物理化学问题时，可借助FactSage软件来分析和讲解其还原过程。比如：在讲授钛铁矿的选择性还原时，通过FactSage软件的热力学计算，直观地向同学们展示配碳量、温度及添加剂等对其还原的影响；对于钛铁矿及高钛渣的物理性质、海绵钛的生产以及氯化法生产钛白过程中的化学反应，同样可以借助FactSage软件形象而直观地展示给同学们，加深了同学们对钛冶金过程的物理化学理解，激发了学生对“钛冶金”的认识及兴趣。

五、结束语

课堂教学仍然是本科教育培养学生的主要途径，其教学质量的好坏直接影响着培养学生的质量。作为“钛冶金”课程授课教师应努力以知识、能力和素质等方面为切入点，积极转变教学思想，探索有效的教学方式和方法，充分发挥学生的积极性与主动性，提高教学质量和效率。同时培养学生的创新能力和解决实际工程问题的能力，为培养高素质的社会主义事业建设人才不断努力。

参考文献：

[1]莫畏，邓国珠，罗方.铁冶金[M].北京：冶金工业出版社，1998.

[2]宋桌斐，李运刚，李俊国.多媒体教学在钢铁冶金教学中的应用.教育教学论坛，2014，13（3）：255 256.

[3]李大成，周大利，刘恒.热力学计算在海绵钛冶金中的应用.北京：冶金工业出版社，2009.

基金项目：贵州大学“本科教学工程”经费资助，项目编号：ZGXP2013001。