“碳達(dá)峰、碳中和”背景下冶金工程課程教學(xué)改革

1、圖22017年我國各行業(yè)碳排放占比“碳達(dá)峰、碳中和”背景下冶金工程課程教學(xué)改革作者：趙偉國宏偉閆炳基陳棟來源：科教導(dǎo)刊2021年第31期其恤地IX5.7H耳祂亞洲國家工5%梵他除刪國巍MFPFIBaahSBfaBBriaB-HhidBSBBlBI:h-B!M;:!EM:n叩:i:!;m:!汨當(dāng)淚小;:!訕:1_叩hill弭:;:淚汨:!?H!IIIIIII!I1111I1!I1III111hhhbaaaaBaaRBbb-afaBlLBfabBBhlBHm-fahBahaaaBHaRa托一$懷中國圖12020年全球鋼鐵產(chǎn)量百分比圖述i沁餉她側(cè)閔II金屬q輛耐業(yè)電力、熱力*軀覽及水生產(chǎn)和也盃業(yè)M*

2、金用和金JS腳閉檜粧猊延越加丄課后作業(yè)專題總結(jié)自主學(xué)習(xí)能力訓(xùn)縱課前預(yù)習(xí)課堂授課基本專業(yè)謀知識講授rPPT?E報(bào)黨達(dá)雜力n普適竟賽協(xié)作能力l科硏豹手.應(yīng)變能力j自主學(xué)習(xí)罷力1思考儺力I創(chuàng)竊館力專業(yè)知識應(yīng)用行業(yè)認(rèn)知能力能力圖2治金學(xué)課程改革體系基本構(gòu)成摘要在強(qiáng)化學(xué)生基礎(chǔ)專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)行業(yè)最新動態(tài)與政策的了解與把握，是培養(yǎng)合格工科人才的重要組成。以冶金學(xué)課程教學(xué)改革為例，介紹了在碳達(dá)峰”與“碳中和”背景下冶金學(xué)在教學(xué)改革中的具體措施。通過對冶金學(xué)課程教學(xué)改革，優(yōu)化教學(xué)體系，豐富課程內(nèi)容，提升學(xué)生對行業(yè)最新動態(tài)的把握能力以及自主思考與學(xué)習(xí)能力。關(guān)鍵詞碳達(dá)峰;碳中和;冶金工程;教

3、學(xué)改革中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI:10.16400/ki.kjdk.2021.31.040TeachingReformofMetallurgicalEngineeringCourseundertheBackgroundofPeakCarbonDioxideEmissionsandCarbonNeutralZHAOWei,GUOHongwei，YANBingji，CHENDong(SchoolofIronandSteel，SoochowUniversity，Suzhou，Jiangsu215021)AbstractOnthebasisofstrengtheningstudentsb

4、asicprofessionalknowledge,furtherenhancingstudentsunderstandingofthelatesttrendsandpoliciesofrelevantindustriesisanimportantpartofcultivatingqualifiedengineeringtalents.Takingtheteachingreformofmetallurgicalengineeringasanexample，thespecificmethodsofMetallurgyinteachingreformunderthebackgroundofpeak

5、carbondioxideemissionsandcarbonneutralareintroduced.ThroughtheteachingreformofMetallurgy，optimizetheteachingsystem，enrichthecoursecontent，andimprovestudentsabilitytograspthelatesttrendsoftheindustryandtheirabilitytothinkandlearnindependently.Keywordspeakcarbondioxideemissions;carbonneutral;metallurg

6、icalengineering;teachingreform2021年全國兩會期間，中國政府報(bào)告中所提到的“碳達(dá)峰”與“碳中和”一躍成為熱詞，越來越多的企業(yè)與機(jī)構(gòu)開始重視工業(yè)與生活中的碳排放。冶金行業(yè)作為碳排放大戶，在“碳達(dá)峰”與“碳中和”過程中更應(yīng)該承擔(dān)更多的責(zé)任。1-2圖1為2020年全球主要鋼鐵生產(chǎn)國產(chǎn)量對比，可以看出，我國作為世界主要鋼鐵生產(chǎn)國，鋼鐵產(chǎn)量遠(yuǎn)高于其他國家，占全球鋼鐵總產(chǎn)量的一半還多。在傳統(tǒng)冶金中，碳元素一直在供熱以及還原方面扮演著重要的角色，煤炭作為碳元素的主要載體提供了鋼鐵行業(yè)約70%的能源消耗，這也是鋼鐵行業(yè)主要的碳排放來源。3根據(jù)2017年全國各行業(yè)對碳排放貢獻(xiàn)度（

7、圖2）分析，我國冶金行業(yè)的碳排放量僅次于能源行業(yè)，是我國第二大碳排放來源，其碳排放量占全國總排放量的18%左右。我國巨大的粗鋼產(chǎn)量以及對長流程冶煉的依賴是我國冶金行業(yè)碳排放過多的主要原因。在“碳達(dá)峰”和“碳中和”的背景下，冶金行業(yè)勢必會面臨一系列新的改革與創(chuàng)新，高電爐冶煉占比以提高廢鋼利用率、以氫冶金為代表的各種清潔冶煉的技術(shù)以及碳捕捉、碳封存工藝將會陸續(xù)覆蓋在全國各地的冶金行業(yè)，其中高爐煉鐵中的高爐富氫還原與非高爐煉鐵中氣基豎爐還原煉鐵已逐漸得到行業(yè)的認(rèn)可。4-5在高爐中通過噴吹富氫介質(zhì)參與高爐冶煉可有效降低10%-20%的碳排放，氣基豎爐中采用氫氣與CO混合氣體代替純CO氣體，可有效減少碳

8、元素的入爐，減少碳排放50%以上。屆時(shí)，冶金行業(yè)將會出現(xiàn)大量的新型設(shè)備與技術(shù)。在傳統(tǒng)教學(xué)理念中，課堂上多以教師講授為主，所授內(nèi)容也以傳統(tǒng)且成熟的生產(chǎn)流程為主，減少了學(xué)生主動思考的機(jī)會，同時(shí)對于最新先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)的介紹也有所欠缺，對于氫冶金等新型工藝的介紹更是少之又少。在以往畢業(yè)生調(diào)查反饋來看，學(xué)生缺少必要的實(shí)踐能力以及可持續(xù)發(fā)展等能力。6-9因此，為加強(qiáng)學(xué)生對新技術(shù)、新設(shè)備的了解，激發(fā)學(xué)生主動了解、主動學(xué)習(xí)的積極性，本文提出以基礎(chǔ)知識為根本，以學(xué)生的主觀能動性為中心的教育理念，通過構(gòu)建科學(xué)的冶金學(xué)教學(xué)體系，建立學(xué)生對新技術(shù)、新設(shè)備的主動了解、主動查詢的興趣，培養(yǎng)學(xué)生對新老流程、設(shè)備以及技術(shù)的對

9、比能力。冶金學(xué)課程改革體系構(gòu)建構(gòu)建科學(xué)且合理的課程教學(xué)體系是教師知識高效傳播、學(xué)生知識高效獲取的重要前提，需要以基礎(chǔ)知識為根本，以學(xué)生的主觀能動性為中心，構(gòu)建多方位、多層次、多交流、多思考的教學(xué)體系。冶金學(xué)課程改革體系基本構(gòu)成如圖2所示。冶金學(xué)課程改革體系的主旨是為了使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的能力，在了解傳統(tǒng)流程以及設(shè)備的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對新技術(shù)、新設(shè)備的相關(guān)信息進(jìn)行查閱，并將相近的新老技術(shù)進(jìn)行對比，對學(xué)生的專業(yè)能力、學(xué)習(xí)能力、思考能力、創(chuàng)新能力、溝通能力等多方面進(jìn)行全面訓(xùn)練，以達(dá)到學(xué)生在畢業(yè)后在參加工作或繼續(xù)升學(xué)時(shí)能夠更快、更好的適應(yīng)新的環(huán)境以及節(jié)奏。課程教學(xué)改革措施自新型冠狀病毒

10、疫情傳播，我國各高校采用線上授課的方式，通過各個平臺進(jìn)行線上教學(xué)互動以及作業(yè)提交批改等，目前來看線上交流授課經(jīng)驗(yàn)成熟，同時(shí)相比于線下授課，線上授課具有方式更便捷、時(shí)間更靈活等優(yōu)點(diǎn)，因此在冶金學(xué)課程教學(xué)改革措施中，采用線上線下雙交流，線下上課為主，輔以課余線上交流的方式。課前線上目標(biāo)布置線上交流渠道的建立與使用便捷了教師與學(xué)生之間的溝通，因此通過線上交流，可以使教師與學(xué)生之間進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通。冶金學(xué)課程在冶金工程專業(yè)課里屬于基礎(chǔ)且較為簡單的專業(yè)課程，學(xué)生進(jìn)行課程預(yù)習(xí)的難度較小，因此教師可以提前將下一節(jié)課教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行提前準(zhǔn)備與整理，然后將教學(xué)目標(biāo)提供給班內(nèi)每個學(xué)生，并可以提前錄制部分重點(diǎn)的講解視頻進(jìn)行

11、上傳或提供相應(yīng)國家精品公開課觀看地址。此措施雖然占用了學(xué)生少量的課余時(shí)間，但卻在節(jié)省大量的課上時(shí)間的同時(shí)，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，促進(jìn)了學(xué)生主動進(jìn)行資料查閱的意識，增強(qiáng)了學(xué)生對先進(jìn)工藝與流程的了解，培養(yǎng)了學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的能力，有助于學(xué)生在步入工作之后能夠快速的適應(yīng)崗位工作，對于工藝升級能夠快速適應(yīng)都有著積極的影響。課堂線下交流與匯報(bào)在學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)的前提下，教師的授課難度將會大大降低，并且授課進(jìn)度也會有極大的提升，原課時(shí)時(shí)間內(nèi)將會出現(xiàn)空余時(shí)間，此時(shí)可在每堂課后對于課堂內(nèi)所講重點(diǎn)部分布置分組作業(yè)。教師先將學(xué)生分為若干組，根據(jù)每堂課的預(yù)留時(shí)間安排部分同學(xué)于課后對本節(jié)課中重點(diǎn)部分進(jìn)行深層次挖

12、掘，于下堂課進(jìn)行分組匯報(bào)。例如在講解非高爐冶煉時(shí)，可布置各非高爐冶煉流程與高爐冶煉流程之間的異同點(diǎn)、各非高爐冶煉流程的優(yōu)勢與劣勢、不同非高爐冶煉流程的能源與地域間的局限性等相關(guān)專題。每組學(xué)生進(jìn)行自主溝通，將資料的查閱與收集、有價(jià)值資料的整理、匯報(bào)PPT的制作、課堂匯報(bào)等工作進(jìn)行分工。學(xué)生課上匯報(bào)工作的成績可由學(xué)生相互進(jìn)行評定打分，分?jǐn)?shù)指標(biāo)有匯報(bào)內(nèi)容的豐富程度、對所匯報(bào)內(nèi)容講解的詳實(shí)程度以及匯報(bào)內(nèi)容的邏輯性和完整性。此舉措在激發(fā)學(xué)生參與匯報(bào)的積極性之外，還可以引導(dǎo)學(xué)生之間的良性競爭，使每個學(xué)生在參與的過程中更愿意積極思考與創(chuàng)新，增強(qiáng)課堂的活躍程度。此種課堂交流與匯報(bào)的出現(xiàn)，首先會促使學(xué)生之間進(jìn)行

13、主動的有效溝通與交流，培養(yǎng)學(xué)生的溝通交流能力;在資料收集的過程中，學(xué)生將會對所收集資料進(jìn)行充分的分析、歸納與吸收，對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與對待問題的思考能力都是一種極為有效的鍛煉;在課堂匯報(bào)中，匯報(bào)同學(xué)不僅需要充分發(fā)揮其自身的口才優(yōu)勢，同時(shí)還需要整個團(tuán)隊(duì)將對所選專題的一切有價(jià)值的理解與思考清晰的傳達(dá)于匯報(bào)人，而這一過程正是對團(tuán)隊(duì)中所有同學(xué)的表達(dá)能力、應(yīng)變能力以及協(xié)作能力的一種鍛煉與考驗(yàn)。課后線上答疑改革后的教學(xué)模式使學(xué)生在課前經(jīng)過了針對性預(yù)習(xí)，學(xué)生在進(jìn)行預(yù)習(xí)時(shí)隨著自己的思考會產(chǎn)生許多疑問點(diǎn)，課上教師所授內(nèi)容有極大可能并不能完全覆蓋學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中所產(chǎn)生的疑問點(diǎn)，同時(shí)也由于部分學(xué)生的課堂匯報(bào)內(nèi)容并

14、非教材中的書面材料，因此課后的答疑是十分有必要的。課后的答疑活動采用線上形式，答辯時(shí)間可由教師和學(xué)生共同商議決定，采用線上非固定時(shí)間答疑，可以十分有效的解決地點(diǎn)和時(shí)間對答疑活動的局限。在答疑活動中，首先由教師對課上所授教材中內(nèi)容進(jìn)行答疑，而對于學(xué)生匯報(bào)部分中的疑點(diǎn)，主要答疑人由教師轉(zhuǎn)變?yōu)閰R報(bào)組學(xué)生，組內(nèi)同學(xué)根據(jù)分工時(shí)所收集資料的不同為其余同學(xué)的不同方面問題進(jìn)行答疑，此時(shí)教師的角色則轉(zhuǎn)變?yōu)檠a(bǔ)充者或更正者，給予學(xué)生更多的交流與展示機(jī)會。創(chuàng)新考核手段在學(xué)期結(jié)束前，設(shè)置課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽。課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽同樣將學(xué)生分成若干組，以小組形式參加，競賽內(nèi)容主要圍繞冶金過程中的某個工序、設(shè)備或新流程進(jìn)行。由于參

15、與者為本科階段學(xué)生，所學(xué)課程與實(shí)踐均存在一定的局限性，同時(shí)對實(shí)際工程層面接觸較少，所以要求老師對于競賽作品的評判標(biāo)準(zhǔn)需著重于作品的創(chuàng)新性和理論可行性。各小組競賽題目自擬，作品呈現(xiàn)方式可采用PPT展示、圖紙展示、模型呈現(xiàn)和動畫演示等方式。作品提交后由教師根據(jù)作品的理論可行性、創(chuàng)新性以及作品呈現(xiàn)形式的精美程度等多方面進(jìn)行評定打分，之后學(xué)生組內(nèi)根據(jù)競賽過程中每個同學(xué)的貢獻(xiàn)程度進(jìn)行組內(nèi)互評，綜合教師評分與學(xué)生組內(nèi)互評結(jié)果確定學(xué)生在課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽中的最終成績。課程設(shè)計(jì)競賽的設(shè)立不僅有助于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、主動思考能力以及創(chuàng)新性的培養(yǎng)，同時(shí)也加強(qiáng)了學(xué)生對于協(xié)同能力、溝通能力的鍛煉，增強(qiáng)了課程的參與性與

16、趣味性。學(xué)期結(jié)束后課程的最終成績削弱期末考試中的試卷成績占比系數(shù)，提高課上匯報(bào)工作成績以及課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽成績，以學(xué)生的基礎(chǔ)知識、課上表現(xiàn)以及所展現(xiàn)的自主學(xué)習(xí)能力、思考能力、表達(dá)能力、創(chuàng)新能力等進(jìn)行最終的課程成績判定，最終達(dá)到不為書本固化內(nèi)容所局限，提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。結(jié)語“碳達(dá)峰”“碳中和”背景下的課程改革，是既定課程順應(yīng)專業(yè)潮流的一項(xiàng)改革，這需要學(xué)校、教師、學(xué)生三者的共同配合和努力，這一過程是需要不斷積累、迭代和完善的。只有學(xué)校所授內(nèi)容與行業(yè)變革趨勢保持一致，才能培養(yǎng)出合格的、能夠應(yīng)對挑戰(zhàn)與創(chuàng)新的行業(yè)人才。參考文獻(xiàn)田偉健，李輝，全魁，等長流程鋼鐵企業(yè)的碳代謝模型與碳排放分析J.冶金能源，2020，39(01)：3-9+40.李新創(chuàng)，李冰，霍咚梅，等.推進(jìn)中國鋼鐵行業(yè)低碳發(fā)展的碳排放標(biāo)準(zhǔn)思考J.中國冶金，2021,31(06)：1-6.馬驥濤，黃桂田中國鋼鐵行業(yè)完全能源消耗研究J.價(jià)格理論與實(shí)踐，2018(04)：17-21.孟翔宇，顧阿倫，鄔新國，等中國氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展前景J.科技導(dǎo)報(bào)，2020,3