《冶金工程概论》课程大纲

东北大学本科课程教学大纲

课程名称：冶金工程概论

开课单位：材料与冶金学院

制订时间：2004年3月

修订时间：2013年3月

《冶金工程概论》课程教学大纲一.课程基本信息

二.内容结构

基于《冶金工程概论》课程性质，依照东北大学冶金人才培养目标，设计《冶金工程概论》课程

内容，共6章、24学时（其中2学时“职业发展规划”内容，此处未列入），具体分配如下：第一章走进冶金行业（4学时），介绍冶金行业的特点及培养冶金人才知识结构，介绍钢铁生产的现状、最新前沿研究及热点问题，介绍冶金史、历史重要人物及事件。本章的主要内容结构为：

1.1 冶金专业的选择与设置

1.1.1我们为什么选择冶金专业

1.1.2 为何设置冶金专业

1.1.3 合格的冶金工程师是什么样

1.2 怎样走进冶金领域

1.2.1 我们怎样走进冶金领域

1.2.2 在冶金领域我们应该做什么

1.3 学习冶金的任务及目的

1.4 冶金史

1.4.1 冶金工艺的发展历史：过去、现在、将来

1.4.2 我国古代和当代钢铁冶金的地位

第二章钢铁冶金概述（5学时），介绍钢铁冶炼的基本原理、工艺流程、主要设备及新一代钢铁冶金流程。本章的主要内容结构为：

2.1 钢铁冶金流程概述

2.1.1 高炉炼铁-转炉炼钢流程

2.1.2 废钢电炉炼钢流程

2.1.3 非高炉-电炉炼钢流程

2.2 高炉炼铁

2.2.1 高炉炼铁基本任务

2.2.2 高炉炼铁系统

2.2.3 高炉内的主要物理化学过程

2.3 铁水预处理

2.3.1 铁水预处理基本任务

2.3.2 铁水预处理设备及处理剂

2.4 转炉炼钢

2.4.1 转炉炼钢基本任务

2.4.2 转炉内的主要物理化学过程

2.5 电炉炼钢

2.5.1 电炉炼钢基本任务

2.5.2 电炉内的主要物理化学过程

2.6 炉外精炼

2.6.1 炉外精炼基本任务

2.6.2 炉外精炼方式及设备

2.7 连铸

2.7.1 连铸基本任务

2.7.2 连铸设备

2.8 新一代钢铁冶金流程

2.8.1 什么是冶金流程工程学

2.8.2 新一代钢铁厂设计理念及方法

2.9 非高炉炼铁工艺

2.9.1 开发非高炉炼铁工艺的必要性（驱动力）

2.9.2 直接还原工艺的分类

2.9.3 我国非高炉炼铁的发展前景

第三章有色冶金概述（4学时），介绍有色冶金工业发展历程及成就，介绍铝、铜、锌、稀土等冶炼原理、主要设备、工艺特点等。本章的主要内容结构为：

3.1 有色金属冶炼概述1

3.1.1 有色冶金的概念及分类

3.1.2 重要的有色金属介绍

3.2 有色金属冶炼概述2

3.2.1 我国有色金属矿的特点

3.2.2 我国有色金属工业发展历程及成就

3.3 有色冶金工艺

3.4 铝冶金及其发展

3.4.1 氧化铝生产工艺

3.4.2 电解铝生产工艺

3.4.3 惰性阳极存在的问题

3.4.4 先进铝材料及其用途

3.5 稀土元素及矿石的处理方法

3.5.1 稀土元素的主要物理化学性质

3.5.2 我国的稀土资源的特点

3.5.3 溶浸工艺

3.6 稀土元素的分离及工艺介绍

3.6.1 萃取分离法（溶剂萃取）

3.6.2 稀土综合回收绿色分解工艺

第四章冶金工程专业基础课程概述（5学时），介绍冶金工程专业基础课程（冶金物理化学、冶金传输原理及反应工程学）在冶金中的作用和地位，并介绍计算机在冶金中的应用，如流场计算、优化设计等。本章的主要内容结构为：

4.1 冶金物理化学课程概论

4.2 冶金物理化学应用

4.3 冶金传输原理在冶金中的应用

4.3.1 冶金过程中的传输现象

4.3.2解决冶金问题的两门专业基础课

4.3.3冶金传输原理及反应工程简述

4.4 冶金传输原理及反应工程在传输问题中的解决案例

4.5 钢铁生产过程数值仿真与控制

4.5.1 数学模拟概念

4.5.2 数学模拟的必要性

4.5.3 数学模拟在冶金中的作用及应用

第五章冶金行业发展趋势（4学时），介绍钢铁工业今后的发展趋势和展望；采用案例法介绍铝基材料的制备、性能及用途等。本章的主要内容结构为：

5.1 钢铁形式解读1

5.1.1 生产集中度日益提高

5.1.2 能耗与CO2排放持续下降

5.2 钢铁形式解读2

5.2.1 环境保护日渐强化

5.2.2 劣质资源高效利用

5.2.3 冶金行业的展望

5.3 中国钢铁业发展趋势

5.3.1 当前钢铁业的形势

5.3.2 应对方法

5.4 先进材料的发展趋势

5.4.1 先进材料的发展趋势及地位

5.4.2 惰性阳极铝电解技术的研究进展

5.5 泡沫铝材料研究进展

5.5.1 泡沫铝材料特性

5.5.2 泡沫铝材料工艺

5.5.3 泡沫铝材料发展趋势

三.教学方法

3.1 教学理念与教学设计

古人云：“学起于思，思起于疑”，又云：“人贵有疑，小疑则小进、大疑则大进；凡事先要会疑，于不疑处有疑，方是进矣”。《冶金工程概论》课堂授课首先从设“疑”入手，注重启疑。例如：在本课程的“走进冶金领域”之篇中，也是学生第一次接受本课程教育时，授课伊始，就连续向同学们提出了：“为什么选择冶金专业”，“为何设置冶金专业”，“合格的冶金工程师是什么样”，“怎样走进冶金领域”，“我们应该做什么”，“我们的目的能达到吗”等六个问题，然后再针对命题，细细展开，不但提高了趣味性和目的性，也达到了让学生在思考中学习的目的。实践表明，该教学方式极大地激发了学生的学习兴趣，课堂上学生充分发表个人见解，不仅活跃了课堂气氛，学生也能由听课的客体转变为参与教学的主体，改变了传统的以教师为中心单向传授知识的教学方法，教师与学生的双向讨论、交流、研究、提高，充分发挥了学生学习的积极性、主动性、创造性，体现了教学中教师的主导作用与学生的主体作用。

另外，为了适应建设研究型大学的需要，在教学中改变传统“演绎法”为主导的教学方式，逐步向“归纳法”转变；采用探究性、讨论式教学方法，引导学生提出问题，启发学生思考，展开课堂讨论、鼓励学生发表不同见解，培养了学生独立思考和创造性的思维能力。每个单元完成之后，都给学生布置课后作业，采用自主性、协作式教学方法，让学生自己去查资料，归纳总结，积极引导学生自主学习、主动学习、鼓励同学之间进行交流探讨，培养学生自学能力。采用组织学生参加学术讲座的方法，聘请外籍兼职教师为学生办讲座，极大地促进了学生对知识的理解和应用，也同时开扩了学生的眼界和知识面，收到了很好的效果。

总之，通过不断地探索与实践，形成了行之有效的适合于《冶金工程概论》课程特点的教学方法和体系，取得了非常好的教学效果。

3.2 多种教学方法的使用及效果

在教学中，应用传统的板书与现代教育技术手段相结合的方式，教学效果显著。使用PPT课件、工程录像等多媒体进行授课，使教学整体更加科学化、规范化、生动化和形象化。例如，授课中穿插冶金

企业现场生产录像等，切实促进学生对冶金现象的了解和对专业知识的理解，增强了学生的现场认知能力。

本课程注重学生的平时学习过程，改变以往单纯以考试作为评定成绩的简单做法，而是根据同学的出勤、自主学习、完成作业、课堂参与等情况综合评价。例如根据课堂教学内容，要求学生查阅相关资料，完成书面报告，由此作为成绩考核的依据之一。对于重点和难点内容，在课堂上拿出一定时间讨论。这些措施大大促进了学生学习进程，引导学生向自主学习、提高能力的方向发展，教学效果不断提高。

教学方法的改革，优化了知识结构，增强了师生亲和力同时也有效地调动了学生的学习积极性和主动性。《冶金工程概论》课程的教学改革与建设实践，使学生增长了知识，开阔了眼界，运用基本理论分析和解决实际问题的能力得到了培养和提高。在历届、各层次教学过程中均得到了学生的高度赞扬，取得了良好的教学效果。

3.3 信息技术

充分发挥东北大学网络资源的优势，鼓励学生应用信息技术上网查阅文献资料，学生在增加信息量的同时也学会了一种自学能力。应该说信息技术对于《冶金工程概论》课程来说，是一种不可或缺的辅助教学手段，为拓展课外教学空间发挥着重要作用。

（1）建设网络课程

相对于课堂上的精讲，大量的内容应该采用学生自主学习的方式。突破教师设计的主体教学内容信息容量的局限，开发和建设基于校园网络的教学网站（http://202.118.27.146:8001/），为学生提供一个良好的自主学习和深入学习的平台。

（2）建设网络交流平台

建设网络交流平台使师生之间和学生之间的协作不受时间和空间的限制，网络使师生的交互、学生的协作更为方便，更利于实施教师指导下的学生自主式学习，教师由知识的灌输者成为学习的引导着，学生由被动地接受教育变成主动地探索知识。

（3）合理运用现代教育技术手段，力求获得最佳教学效果

将现代教育技术的设计理念和技术实现贯穿于教学活动之中。通过制作案例软件，多方位地丰富教案内容，实现现代教育技术的综合利用，使课程条理化、形象化、立体化。

3.4重点和难点的解决办法

对课程中遇到的重点和难点采用如下解决办法：

（1）对于重点、难点的内容，组织课程组集体讨论，授课老师分别试讲，大家评论、改进，选择效果最好的教学方法和教学手段。

（2）利用日常生活中常见或熟知的实例，引入原理，深入浅出，以案例教学方式引导学生。使学生能够通过具体问题理解抽象的理论，并认识到理论的重要性，掌握科学的研究方法。

（3）积极应用适宜的教学方法和手段，全方位、立体化教学，激发学生学习兴趣。

（4）引领学生查资料、写报告、采用归纳法教学与学习模式，提高学生的自主学习能力。

四.模块或单元教学目标与任务

本课程主要内容按专业内容可划分为：钢铁冶金、有色金属冶金两部分。涉及冶金学科的形成、在国民经济中所占据的地位、与其他学科之间的相互关系、简单的冶金理论、当今的存在状态、今后的发展前景以及职业发展规划、介绍行业就业形势背景等。共设计六章（24学时）：

第一章走进冶金行业（4学时），介绍冶金行业的特点及培养冶金人才知识结构，介绍钢铁生产的现状、最新前沿研究及热点问题，介绍冶金史、历史重要人物及事件；

第二章钢铁冶金概述（5学时），介绍钢铁冶炼的基本原理、主要设备、工艺流程及新一代钢铁冶金流程；

第三章有色冶金概述（4学时），介绍铝、铜、锌、稀土等冶炼原理、工艺特点、主要设备等，并介绍主要的化工原理及方法在冶金工艺中的应用；

第四章冶金工程专业基础课程概述（5学时），介绍冶金工程专业基础课程（冶金物理化学、冶金传输原理及反应工程）在冶金中的作用和地位，并介绍计算机在冶金中的应用，如流场计算、优化设计等；

第五章冶金行业发展趋势（4学时），介绍钢铁工业今后的发展趋势和展望，采用案例法介绍铝基材料的制备、性能及用途等。

第六章职业发展规划（2学时），介绍冶金人才需求状况及引导学生设计大学四年乃至本科毕业后的职业发展路线图。

五.教学安排及方式

总学时24 学时，讲课24 学时，实验0 学时。

学时分配表：

六.课程教学的有关说明

本课程课平均周学时： 4 ；

可对下述有关情况做出说明：

1．全部学时利用现代化教学手段（多媒体）

2．对学生能力培养的要求：

要求学生对钢铁冶金和有色冶金的发展史、主要原理、工艺流程、主体设备等全方位的概貌有较全面的了解和掌握，并了解冶金行业的最新科技发展动态和将来的发展趋势。