應用型本科科研成果轉化為教學資源探索

張莉　董中奇　韓提文　梁海軍　曹珍

[摘? ? ? ? ? ?要]? 以真空非自耗電弧爐設備系統設計開發研究科研項目為背景，探索將科研成果轉化為應用型技術本科優質教學資源的途徑和方法。通過對電弧爐設備系統設計開發研究，構建了新型的電弧爐設備，使熔煉操作安全、節能，便于學生動手試驗操作，促進了學生的創新能力，極大地提高了冶金技術專業本科生的教育教學質量。

[關? ? 鍵? ?詞]? 電弧爐設備系統;科研成果;教學資源

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）36-0126-02

高校作為人才培養的主陣地，更要引導、激勵科研人員教書育人，注重知識擴散和轉移，及時將科研成果轉化為教育教學、學科專業發展資源，提高人才培養質量[1-6]。應用型本科以科學知識和技術成果的應用為導向進行辦學[2]，其課程的教學要求培養學生的實際應用能力以滿足行業的實際需要、構建學生解決實際應用問題的核心素養[7-12]。由于行業本身具有綜合性、實用性的特點，近年來，用人單位對學生學以致用的能力要求日趨提高，這就要求應用型課程的教學更加注重理論與實踐相結合。為此將科研成果轉化為教學資源是最佳解決的途徑，本論文通過將電弧爐設備系統設計開發研究的科研項目成果轉化成冶金工程技術應用型本科的教學資源，探索其轉化方式和途徑。

一、科研成果簡述

（一）項目簡介

電弧爐是利用電極電弧產生的高溫對金屬材料進行熔煉的設備，按照熔煉過程中電極是否消耗，分為自耗爐和非自耗爐。非自耗電弧爐利用鎢針或石墨等非消耗材料作為電極，熔煉時，以電極為陰極，以被熔金屬為陽極，在陰極與陽極之間，通過電弧放電產生高溫將金屬熔化。

目前，實驗室中使用的電弧爐，采用手動調節電極位置的方式，實驗前，手動控制電極下降并接觸熔體，起弧后手動控制電極上升。但手動控制的精度低，起弧后不能快速將電極抬起，會延長電極與熔體接觸的時間從而導致電極污染熔體。

鑒于此，本科研項目對電弧爐進行系統設計，旨在解決現有的電弧爐不能精確地控制電極的問題。

（二）本課題研究的核心問題

1.建立真空非自耗電弧爐設備的真空系統，系統真空度可測定，并通過顯示儀表可實時監控和記錄。

2.設計真空非自耗電弧爐設備的鎢電極和熔池熔煉系統，系統功率可測定，并通過調節器可實時調節控制，顯示儀表監控和記錄。

3.設計真空非自耗電弧爐設備的水冷系統，系統壓力可測定，并通過記錄儀表監控和記錄。

4.設計真空非自耗電弧爐設備的電極控制系統，通過伺服電機和PID控制系統，對電極的升降進行精確控制。

（三）項目搭建的實驗平臺

課題組通過構建以下幾個系統很好地對該項目涉及的幾個問題進行了研究：

1.構建真空非自耗電弧爐設備的真空系統，通過真空計、電阻規和電離規對新設計設備的低、高真空進行在線實時檢測。

2.構建真空非自耗電弧爐設備的熔煉系統，采用錐形高純鎢棒作為電極，采用水冷銅坩堝作為熔池，可實現電極非自耗熔煉。

3.構建真空非自耗電弧爐設備的水冷系統，通過蓄水箱、水冷管和自吸式給水泵對電弧爐的爐體和熔池進行實時的冷卻。

4.構建真空非自耗電弧爐設備的電極控制系統，通過伺服電機和PID控制系統，對電極的升降進行精確控制。

（四）項目科研成果

該項目通過對真空非自耗電弧爐設備的重新設計，并將該設計成果轉化成實際的設備，運行試驗獲得如下有益效果：

1.安全性極大提高，通過真空系統、冷卻系統、熔煉系統和電極系統的實時控制，使操作更加簡便和安全。

2.電弧爐能夠精確地控制電極的位置，從而能夠在電極通電起弧后將電極快速提升，避免電極與熔體長時間接觸導致熔體被污染。

3.新型真空非自耗電弧爐設備能耗降低，節約能源符合綠色冶金的要求。

二、科研成果在教學中的應用情況

本項目研究的成果既為實際工程應用設計制備了一種新型的電弧熔煉設備，為工程應用提供了一種生產技術，又能滿足教學科研的需要。項目完成后，課題組將該項目成果應用到了《電弧爐煉鋼生產設備及工藝》的教學中，將其完美地轉化為該課程的教學資源。

1.真空非自耗電弧爐設備系統設計開發研究成果已正式納入冶金工程技術專業實驗教學大綱內容。

2.該項目試驗制備的電弧爐成為設備資源，實驗教學中應用該設備，安全節能，操作簡單，大大緩解了學生的實驗壓力，取得滿意的教學效果。

3.試制的電弧爐成為科研設備資源，學生可以通過設備進行合金新材料的熔煉制備，近距離接觸本學科的前沿成果，提高了學生的學習興趣，拓寬了學生的視野，為培養學生的實踐創新能力提供了良好的平臺。

4.通過帶領學生參與該項目的實施，可以提高學生的操作能力和解決問題的能力，激發了學生的創新意識。

5.將該科研成果應用于學生的畢業論文寫作中，增強學生解決工程實際問題的興趣和能力，使畢業設計言之有物。

三、結論

應用型本科院校教學人才培養目標是為社會輸送大批優秀的具有基礎專業知識和實踐能力人才[13-18]，科研項目研究的教師圍繞應用型技術的實踐要求將科研成果轉化為冶金工程技術專業的優質教學資源，將科研成果引入課堂教學的改革，改革課程教學體系，同時要根據冶金工程技術的專業特性，建立以學生為核心的創新工作平臺，讓學生可以進行實踐操作，同時，通過帶領學生參與科研實踐，提升學生的專業水平和實踐創新能力，以符合應用型本科培養的目標。

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◎編輯 馬燕萍

Exploration on the Transformation of Applied undergraduate Scientific Research Achievements

into Teaching Resources

ZHANG Li，DONG Zhong-qi，HAN Ti-wen，LIANG Hai-jun，CAO Zhen

Abstract：Based on the research project of design and development of vacuum non-consumable arc furnace equipment system， this paper explores the ways and methods of transforming scientific research achievements into high-quality teaching resources for applied technology undergraduate students. Through the design and development of electric arc furnace equipment system， a new type of electric arc furnace equipment has been constructed， which makes smelting operation safe， energy saving convenient for students to do experiments， and promotes students innovative ability. It has greatly improved the quality of education and teaching for undergraduates majoring in metallurgical technology.

Keywords：electric arc furnace equipment system;scientific research achievements;teaching resources