新工科教育背景下冶金工程專業(yè)實踐平臺建設(shè)的探索與實踐

盛敏奇 呂凡 李洪瑋

摘 要 基于“新工科”創(chuàng)新理念進行冶金工程專業(yè)實踐平臺建設(shè)的探索與實踐，主要從實踐教學(xué)體系、校內(nèi)實踐教學(xué)平臺建設(shè)和校外實踐教學(xué)平臺建設(shè)三個方面進行了多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新嘗試，在深化校企合作的基礎(chǔ)上，強化了實踐教學(xué)、科學(xué)研究和企業(yè)需要三元融合。對于建設(shè)滿足新工科特點的工程實踐平臺具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞 新工科 冶金工程 實踐平臺

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.07.016

Abstract Based on the innovation idea of "new engineering"， the exploration and practice of the practice platform construction of metallurgical engineering specialty are carried out. The multi-disciplinary cross integration innovation attempt is mainly carried out from three aspects： the practice teaching system， the practice teaching platform construction inside the school and the practice teaching platform construction outside the school. On the basis of deepening the cooperation between the school and the enterprise， the triple integration of practice teaching， scientific research and enterprise needs is strengthened. It can be used for reference in the construction of engineering practice platform that meets the characteristics of new engineering.

Keywords new engineering; metallurgical engineering; practice platform

分別誕生于2017年2月、4月和6月的“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”吹響了“新工科”建設(shè)的號角，[1]奏響了高等工科教育改革的新篇章。當(dāng)前，世界范圍內(nèi)興起的“工業(yè)4.0”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等新一輪科技革命，都對多學(xué)科交叉融合提出了更高的要求。[2]如何改革當(dāng)前傳統(tǒng)工科的人才培養(yǎng)模式，整合升級、綜合發(fā)展，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、實踐能力突出、研究能力強、工程特色鮮明的人才，[3-4]是現(xiàn)階段我國高校面臨的重要而迫切的任務(wù)。

蘇州大學(xué)沙鋼鋼鐵學(xué)院是實行校企合作辦學(xué)的專業(yè)特色鮮明的工科學(xué)院，先后承擔(dān)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”蘇州大學(xué)試點專業(yè)建設(shè)和“‘材料制備與加工工程新工科專業(yè)建設(shè)探索與實踐”教育部首批新工科研究與實踐項目。學(xué)院在原有冶金工程專業(yè)的基礎(chǔ)上，對冶金-材料-加工-大數(shù)據(jù)等多學(xué)科交叉融合的冶金工程專業(yè)實踐平臺的建設(shè)進行了探索與實踐，為提升大學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)滿足行業(yè)需求的創(chuàng)新性人才，促進新工科實踐教育發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)保障。

1 冶金工程實踐平臺現(xiàn)狀

冶金工程實踐平臺以提升大學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)適應(yīng)冶金行業(yè)需求的創(chuàng)新性人才為目標(biāo)，充分發(fā)揮校企深度合作優(yōu)勢，強化校內(nèi)實踐教育中心與校外實踐教育基地溝通、協(xié)作與融合，注重學(xué)生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)，改進和創(chuàng)新學(xué)生培養(yǎng)環(huán)節(jié)。圍繞人才培養(yǎng)的最終目標(biāo)，冶金工程實踐平臺已經(jīng)完成以下工作：

（1）構(gòu)建了新的工程實踐能力培養(yǎng)體系。系統(tǒng)化的設(shè)計了全過程中的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及各環(huán)節(jié)之間的承接關(guān)聯(lián)，通過實踐教學(xué)的分層次、分階段、分類別設(shè)計，同時將課堂教學(xué)與實踐教學(xué)、學(xué)術(shù)實踐與科研創(chuàng)新對應(yīng)相結(jié)合起來，并貫穿于工程實踐的過程中。

（2）提出了基于問題驅(qū)動的實踐教學(xué)方法改革。針對實習(xí)中學(xué)生實習(xí)效果不佳的問題，提出了基于問題驅(qū)動的實習(xí)改革，編寫了“實習(xí)140問”，讓學(xué)生帶著問題去實習(xí)，問題的設(shè)計從企業(yè)實際背景需求入手，激發(fā)學(xué)生參與的熱情和解決實際問題的興趣，強化了學(xué)生自主探索、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題等方面的能力。

（3）探索了青年教師綜合能力提升機制。通過師生混合編隊共同實習(xí)的方式，青年教師全程進入企業(yè)工程現(xiàn)場，全方位鍛煉青年教師的工程實踐能力。此外，每兩年召開一次“教師教學(xué)法研討班”，經(jīng)過學(xué)習(xí)教學(xué)理論、觀摩示范課、試講點評和討論總結(jié)，進一步提高教師的教學(xué)能力。

實踐平臺經(jīng)過近五年的建設(shè)，雖然在人才培養(yǎng)方面已經(jīng)取得了部分成果，但是隨著國內(nèi)冶金行業(yè)的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，現(xiàn)代冶金企業(yè)對人才需求提出了更高的要求，新工科人才培養(yǎng)也提出了更高的目標(biāo)，強調(diào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力的培養(yǎng)。如何結(jié)合社會發(fā)展的新需求、學(xué)科交叉融合的新趨勢、科學(xué)研究的新成果，拓展傳統(tǒng)冶金學(xué)科專業(yè)的內(nèi)涵和建設(shè)重點，打造冶金工程專業(yè)升級版，服務(wù)冶金行業(yè)輕型升級，是發(fā)展冶金學(xué)科、建設(shè)冶金工程實踐平臺，培養(yǎng)復(fù)合型工程技術(shù)人才必須要考慮和解決的主要問題。

2 實踐平臺建設(shè)

2.1 深化實踐教學(xué)改革，持續(xù)優(yōu)化實踐教學(xué)體系

以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以能力培養(yǎng)為核心，以創(chuàng)新性的提升為最終目標(biāo)，在“三層次、四結(jié)合、五模塊”的實踐教學(xué)體系基礎(chǔ)上，把提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、跨學(xué)科交叉融合、團隊協(xié)作能力和解決問題能力貫穿于工程教育的全過程，形成多層次、漸進式的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。

“三層次、四結(jié)合、五模塊”的教學(xué)體系是指分層次、分階段、分類別設(shè)計教學(xué)體系及其內(nèi)容。多層次體現(xiàn)在根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程規(guī)律，將課程實驗、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計幾個環(huán)節(jié)有機串聯(lián)，根據(jù)學(xué)生不同基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)興趣，在大學(xué)四年各個層面設(shè)計對應(yīng)的工程問題，強調(diào)工程問題的引領(lǐng)性、交融性、創(chuàng)新性和發(fā)展性等，[5]分階段、分層次、分類別培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力。漸進式體現(xiàn)在實踐能力的培養(yǎng)貫穿于大學(xué)四年，在基礎(chǔ)理論課程學(xué)習(xí)階段便開始接觸行業(yè)背景和技術(shù)發(fā)展前沿，工程問題的引入注重由理論到實踐，由基礎(chǔ)到專業(yè)，由傳統(tǒng)到新興，循序漸進，由課堂理論講解到基礎(chǔ)實驗驗證和綜合性實驗的設(shè)計，再到專業(yè)課程設(shè)計初步完成解決工程問題的實踐，最后通過校內(nèi)實訓(xùn)、生成實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計，系統(tǒng)完成解決實際工程問題能力的培養(yǎng)。

2.2 強化學(xué)科交叉融合，建設(shè)實踐教育子平臺

目前，國內(nèi)多所冶金類高校均開始建設(shè)冶金工程專業(yè)校內(nèi)實習(xí)基地，基于虛擬仿真實踐教學(xué)系統(tǒng)，構(gòu)建了仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺，借助虛擬仿真的手段，彌補了傳統(tǒng)生產(chǎn)實習(xí)、實踐教學(xué)過程中存在的不足。但是隨著新工科提出的新要求，該類校內(nèi)實習(xí)基地還不能很好的體現(xiàn)學(xué)科交叉和融合的特點，很難滿足企業(yè)對人才的新的需求，因此，引入智能控制、互聯(lián)網(wǎng)+和大數(shù)據(jù)處理等模塊，將對校內(nèi)平臺建設(shè)起到重要的支撐輔助作用。在原有的實踐平臺建設(shè)基礎(chǔ)上，強化實踐教學(xué)支撐平臺建設(shè)，體現(xiàn)學(xué)科交叉和融合的特色，打造多層次、遞進式實驗平臺2-2-1。

2個基礎(chǔ)實驗平臺——冶金過程基礎(chǔ)實驗平臺和金屬材料實驗平臺。在這兩個平臺中，加入基于Labview的系統(tǒng)開發(fā)平臺、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用模塊和基于DSP系統(tǒng)設(shè)計模塊，學(xué)生不僅可以通過實驗驗證已經(jīng)學(xué)習(xí)的冶金過程相關(guān)基本原理，同時對冶金過程中的智能控制技術(shù)有所了解，進一步夯實學(xué)生的理論基礎(chǔ)。

2個綜合實驗平臺——生態(tài)與循環(huán)冶金實驗平臺和冶金工藝流程虛擬實踐平臺。引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可實現(xiàn)冶金工藝流程的 “虛實”交互式實踐教學(xué)，通過冶金工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)：高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼、連鑄連軋、軋鋼工藝等模塊的虛擬仿真，切實提高學(xué)生生產(chǎn)實訓(xùn)的學(xué)習(xí)效果。

1個創(chuàng)新實驗平臺——創(chuàng)新訓(xùn)練平臺。關(guān)注行業(yè)發(fā)展需求和學(xué)科交叉融合的新趨勢，將學(xué)科前沿、產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展的先進理論和科研內(nèi)容融入實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，同時引入智能控制、互聯(lián)網(wǎng)+和大數(shù)據(jù)處理等新技術(shù)模塊，并結(jié)合學(xué)生的個人興趣愛好，引導(dǎo)學(xué)生開展科技創(chuàng)新活動。

2.3 實踐教學(xué)、科學(xué)研究和企業(yè)需要三元融合，構(gòu)建校外實踐教學(xué)平臺

為滿足產(chǎn)業(yè)人才需求、面向未來行業(yè)發(fā)展，冶金工程專業(yè)必須向新型的新工科升級建設(shè)，構(gòu)建校外實踐教學(xué)平臺。沙鋼鋼鐵學(xué)院在校企合作模式下，充分發(fā)揮校企優(yōu)勢，整合了原有的沙鋼煉鐵廠生產(chǎn)實踐中心、沙鋼煉鋼廠生產(chǎn)實踐中心和沙鋼研究院設(shè)計研發(fā)實踐中心，構(gòu)建校外實踐教學(xué)平臺其工作主要包括：“虛實”交互式實踐教學(xué)中，校外教師負責(zé)完成其中的現(xiàn)場實踐教學(xué);在本科生科技創(chuàng)新與畢業(yè)論文設(shè)計中，校外導(dǎo)師提供課題來源、數(shù)據(jù)、資料等，學(xué)生開展研究過程中，部分實驗在冶金工程校外工程實踐基地完成。

校外工程實踐基地教師總結(jié)企業(yè)當(dāng)前存在的重點、熱點技術(shù)問題，與校內(nèi)工程實踐教育中心教師討論交流，結(jié)合冶金工程卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，凝練核心分析方法，優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，并選擇部分適合的實驗教學(xué)內(nèi)容由校外工程實踐基地承擔(dān)。企業(yè)兼職教師不僅在鋼模大賽中參與指導(dǎo)和為競賽式自主創(chuàng)新實驗提供條件，而且在本科生科技創(chuàng)新、課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計（論文）中，結(jié)合企業(yè)的現(xiàn)狀，提供課題來源、數(shù)據(jù)，與校內(nèi)教師共同指導(dǎo)，并選擇優(yōu)秀的科研成果在有條件的情況下進行應(yīng)用驗證。在企業(yè)中選擇有責(zé)任心、樂于教書育人的企業(yè)技術(shù)骨干和專家納入教學(xué)團隊，校內(nèi)工程實踐教育中心的青年教師在沙鋼進行實踐培訓(xùn)，提升年青教師的工程實踐能力，此外教師可與企業(yè)進行科研合作，解決工程實際問題，進一步提升教師的科研實踐能力。實踐證明，強調(diào)實踐教學(xué)、科學(xué)研究和企業(yè)需要三元融合，不僅是培養(yǎng)符合企業(yè)需要的新工科人才的有效途徑，更是實現(xiàn)校企共贏的有效手段。

3 結(jié)論

通過建設(shè)冶金工程新工科實踐平臺，在 “三層次、四結(jié)合、五模塊”的實踐教學(xué)體系基礎(chǔ)上，融入“新工科”建設(shè)的新要求，形成多層次、漸進式創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，同時在校內(nèi)實踐教學(xué)平臺和校外實踐教學(xué)平臺建設(shè)方面進行了多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新嘗試，對于建設(shè)滿足新工科要求的工程實踐平臺具有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 張海生.我國高?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)的實踐探索與分類發(fā)展[J].重慶高教研究，2018.1（6）：41-55.

[2] 王秀梅，胡蝶，房靜，吳鵬.工程訓(xùn)練中心利用多學(xué)科綜合優(yōu)勢開展創(chuàng)新教育的探索實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2018.2（35）：6-9.

[3] 戴亞虹，李宏，鄔楊波，陳芬.新工科背景下“學(xué)踐研創(chuàng)”四位一體實踐教學(xué)體系改革[J].實驗技術(shù)與管理，2017.12（34）：189-195.

[4] 周邵萍.新工科愿景下工程教育的改革之路——過程裝備與控制工程專業(yè)的發(fā)展歷程與改革設(shè)想[J].化工高等教育，2017.4：27-33.

[5] 林健.面向未來的中國新工科建設(shè)[J].清華大學(xué)教育研究，2017.3（38）：26-35.