新時(shí)代“冶金+”課程教學(xué)模式的創(chuàng)新與探索

劉海濤，汪 宙，黃運(yùn)紅

（河南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 河南 洛陽 471023）

隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化及新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，冶金工業(yè)向高品質(zhì)化、智能化、綠色化、高效化方向發(fā)展[1-3]。冶金學(xué)科呈現(xiàn)出冶金與化工、材料、信息技術(shù)、新能源、資源環(huán)境等多學(xué)科交叉發(fā)展的“冶金+”新時(shí)代特點(diǎn)，對(duì)人才的要求也越來越高，即培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)、實(shí)踐能力強(qiáng)、多學(xué)科交叉、具備國(guó)際化視野的高級(jí)復(fù)合型工程技術(shù)人才[4-5]。

在新時(shí)代，專業(yè)人才培養(yǎng)模式面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。關(guān)鍵是能否及時(shí)更新教學(xué)理念，并改革教學(xué)模式，培養(yǎng)出適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的人才。河南科技大學(xué)冶金工程專業(yè)始建于1959 年，2011 年和2021 年分別獲得一級(jí)碩士學(xué)位授予權(quán)和一級(jí)博士學(xué)位授予權(quán)，2019 年通過中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證，2021 年國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)入選，已成為我國(guó)冶金工程人才重要的培養(yǎng)基地。然而，當(dāng)前傳統(tǒng)的冶金專業(yè)課程內(nèi)容與冶金工業(yè)發(fā)展需求存在一定脫節(jié)，教學(xué)模式單一、效果不理想[6-8]。

本文針對(duì)新時(shí)代冶金工程與多學(xué)科交叉發(fā)展的特點(diǎn)，從教學(xué)過程多環(huán)節(jié)、多方位，探索冶金課程教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)“冶金+”課程教學(xué)建設(shè)，不斷提高學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性和能動(dòng)性，培養(yǎng)他們分析和解決問題的綜合能力，滿足新時(shí)代冶金工業(yè)發(fā)展對(duì)高級(jí)復(fù)合型人才培養(yǎng)的需求。

1 以本為本的教學(xué)理念深化

堅(jiān)持立德樹人，強(qiáng)化學(xué)生中心。重視冶金課程的思想政治教育，將冶金在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的重要作用和典型案例融會(huì)貫穿于課堂中，使冶金專業(yè)課程與思政理論課相互融通、相互促進(jìn)，形成協(xié)同增效，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)興趣及愛國(guó)情懷，提升立德樹人教育針對(duì)性和親和力；重塑教學(xué)思路，突出教師的組織和引導(dǎo)作用，推崇學(xué)生的主體地位，促進(jìn)課堂教學(xué)中學(xué)生積極參與。

以產(chǎn)出為導(dǎo)向，強(qiáng)化冶金+多學(xué)科交叉融合。立足河南豐富的有色金屬礦產(chǎn)資源、國(guó)家機(jī)械裝備高端制造和完備金屬材料產(chǎn)業(yè)鏈的區(qū)域優(yōu)勢(shì)，緊密圍繞本地區(qū)鋁冶金、鉛鋅冶金、鎢鉬冶金、銅冶金以及鋼鐵冶金等特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，遵循高等教育發(fā)展規(guī)律，將辦學(xué)特色與社會(huì)需求相融合，建設(shè)“以有色金屬冶金為主、鋼鐵冶金并行，兼顧向材料延伸”的專業(yè)發(fā)展創(chuàng)新體系。根據(jù)行業(yè)崗位對(duì)冶金人才的實(shí)際需求，調(diào)整培養(yǎng)目標(biāo)，重視學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、綜合能力和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，在教授專業(yè)知識(shí)和相關(guān)技能的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決跨學(xué)科綜合問題的能力，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)符合國(guó)際和區(qū)域發(fā)展需求的人才。

2 “冶金+”多學(xué)科交叉融合的教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)化

2.1 構(gòu)建多學(xué)科交叉的課程體系

基于冶金學(xué)科與材料、信息、機(jī)械、資源環(huán)境、新能源等多學(xué)科交叉發(fā)展的“冶金+”新時(shí)代特點(diǎn)（圖1），圍繞冶金工業(yè)向高品質(zhì)化、智能化、綠色化、高效化方向發(fā)展的人才需求，構(gòu)建冶金工程多學(xué)科交叉專業(yè)課程體系。將課程體系設(shè)置分為通識(shí)教育、基礎(chǔ)教育、專業(yè)教育和實(shí)踐教育四大模塊，其中專業(yè)類課程包含專業(yè)基礎(chǔ)課程、學(xué)術(shù)類課程、應(yīng)用類課程、工程能力課程、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐和專業(yè)綜合實(shí)踐。將“冶金+”多學(xué)科交叉相關(guān)知識(shí)、原理、方法、前沿發(fā)展等融入專業(yè)課程體系，以冶金原理、冶金傳輸原理、冶金反應(yīng)工程學(xué)為基礎(chǔ)，重金屬—輕金屬—鋼鐵相關(guān)冶金學(xué)、火/濕法冶金設(shè)備、冶金反應(yīng)工程學(xué)等為核心課程，并設(shè)立金屬學(xué)及熱處理、金屬材料成型基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)在冶金中的應(yīng)用、電工與電子技術(shù)、項(xiàng)目管理、冶金資源綜合利用與環(huán)境保護(hù)、冶金過程數(shù)學(xué)模型與人工智能應(yīng)用、現(xiàn)代冶金新技術(shù)、高品質(zhì)鋼與爐外精煉、冶金電化學(xué)、融鹽化學(xué)等交叉特色專業(yè)拓展課程。我們構(gòu)建了這個(gè)多學(xué)科交叉課程體系，目的是更好地培養(yǎng)冶金工程的復(fù)合型人才，促進(jìn)新時(shí)代專業(yè)建設(shè)的發(fā)展。

圖1 新時(shí)代“冶金+”多學(xué)科交叉融合發(fā)展特征

2.2 設(shè)計(jì)多元化的課程內(nèi)容

關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，重視對(duì)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，注重對(duì)學(xué)生知識(shí)面擴(kuò)展，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程問題的能力，探索“大案例貫通”“全流程設(shè)計(jì)”“知識(shí)交叉融合”“前沿成果引入”“課程思政”等多元化的課程內(nèi)容。例如，在高品質(zhì)鋼與爐外精煉課程內(nèi)容講解過程中，科學(xué)組織教學(xué)內(nèi)容，選取在國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有重要作用的高端軸承鋼制造作為“大案例”，貫穿于教學(xué)始終；依照產(chǎn)品性能特點(diǎn)—成分設(shè)計(jì)—工藝設(shè)計(jì)，鐵水預(yù)處理—轉(zhuǎn)爐/電爐煉鋼—爐外精煉—連續(xù)鑄造/模鑄—材料加工成形—熱處理的順序，進(jìn)行課程內(nèi)容“全流程設(shè)計(jì)”，講授實(shí)際生產(chǎn)流程各環(huán)節(jié)間的邏輯關(guān)系，使學(xué)生明確軸承鋼生產(chǎn)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)及相關(guān)知識(shí)與重點(diǎn)等，避免教學(xué)孤島現(xiàn)象；將軸承鋼生產(chǎn)涉及的冶金、材料、機(jī)械設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行“知識(shí)交叉融合”，可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面，豐富教學(xué)內(nèi)容，并提高解決實(shí)際問題的能力；將最新發(fā)表的“前沿成果”引入課堂，補(bǔ)充課程相關(guān)前沿知識(shí)，讓學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容和技術(shù)發(fā)展動(dòng)向的掌握具有前瞻性；在課堂中除了講解專業(yè)知識(shí)外，還將“課程思政”內(nèi)容融入其中，強(qiáng)調(diào)冶金工業(yè)在國(guó)家社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程中的重要地位，以及高端鋼鐵材料在重大工程、海洋開發(fā)、武器裝備、航空航天等領(lǐng)域的支撐作用，突破國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)封鎖所做出的成就等，作為授課內(nèi)容的輔線，傳遞專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也傳遞背后知識(shí)探索的故事和蘊(yùn)含的科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)的學(xué)習(xí)激情和熱愛，培養(yǎng)學(xué)生的民族自信心和自豪感。

2.3 打造多學(xué)科背景、學(xué)緣廣泛的師資隊(duì)伍

以“新工科”和國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)為契機(jī)，結(jié)合冶金工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，基于河南科技大學(xué)多學(xué)科產(chǎn)學(xué)研一體化建設(shè)為導(dǎo)向，合理布局涉及冶金工程、材料科學(xué)與工程、化學(xué)工程、信息工程等學(xué)科的教師梯隊(duì)，優(yōu)化互補(bǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)。以國(guó)際化、工程化為目標(biāo)，制定出國(guó)進(jìn)修訪學(xué)計(jì)劃、人才引智計(jì)劃、校企兼職兼薪計(jì)劃，堅(jiān)持選拔培養(yǎng)、柔性引進(jìn)、彈性管理相結(jié)合的工作方針，擴(kuò)寬人才服務(wù)空間和引進(jìn)渠道。加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)一些著名冶金學(xué)方面的高等學(xué)府，如東北大學(xué)、中南大學(xué)、昆明理工大學(xué)和北京科技大學(xué)之間的合作，定期邀請(qǐng)專業(yè)知名教師進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)交流，以及深入課堂教學(xué)教授某一章節(jié)等。從知識(shí)結(jié)構(gòu)、引進(jìn)渠道、建設(shè)機(jī)制等多方位打造多學(xué)科背景、學(xué)緣廣泛的師資隊(duì)伍。

3 多樣式的教學(xué)方法應(yīng)用

3.1 采用“教—學(xué)—用”三位一體教學(xué)模式

采用課程內(nèi)容模塊化，結(jié)合“項(xiàng)目式教學(xué)”+“案例式教學(xué)”的教學(xué)方法，注重以學(xué)生為中心，將“科研”與“教學(xué)”相輔相成，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力，實(shí)現(xiàn)“教”+“學(xué)”+“用”三位一體，如圖2（p105）所示。將傳統(tǒng)學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)課堂教學(xué)轉(zhuǎn)換成開放式雙向形式課堂教學(xué)，研究采用問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)、互動(dòng)啟發(fā)教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)手段協(xié)同方式，提高教學(xué)效果。以科研訓(xùn)練、競(jìng)賽活動(dòng)等為支撐，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教師實(shí)際科研實(shí)驗(yàn)、申報(bào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項(xiàng)目，參加互聯(lián)網(wǎng)+競(jìng)賽、冶金類科技競(jìng)賽、虛擬仿真冶金競(jìng)賽等活動(dòng)，做到“學(xué)以致用、研以助學(xué)”和“以課導(dǎo)賽、以賽促課”，驅(qū)動(dòng)課程教學(xué)良性發(fā)展。

圖2 “項(xiàng)目式教學(xué)”+“案例式教學(xué)”的教學(xué)方法實(shí)施模式

3.2 豐富教學(xué)媒介

利用多媒體技術(shù)的便捷性、直觀性和生動(dòng)性，采用信息化手段進(jìn)行課堂教學(xué)，基于PPT 演示、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)視頻、仿真實(shí)訓(xùn)、數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)等手段，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)制作為聲、文、圖、形并茂的演示內(nèi)容，多角度展現(xiàn)和講解課程知識(shí)點(diǎn)，特別是課程內(nèi)容中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，可以使抽象問題變得具體，復(fù)雜問題變得簡(jiǎn)單，能夠加深學(xué)生對(duì)課程的理解和興趣。同時(shí)，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，加強(qiáng)專業(yè)課程線下和線上、課前和課后靈活教學(xué)，綜合運(yùn)用中國(guó)大學(xué)MOOC 平臺(tái)、優(yōu)課聯(lián)盟、智慧樹、學(xué)習(xí)通、學(xué)堂在線、愛課程和學(xué)校在線開發(fā)課程等平臺(tái)和資源，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，多途徑促使學(xué)生學(xué)習(xí)、理解和吸收課程知識(shí)點(diǎn)。

4 過程性的教學(xué)效果評(píng)價(jià)

建立教學(xué)過程多維度監(jiān)督檢查機(jī)制，對(duì)主要教學(xué)環(huán)節(jié)開展全過程質(zhì)量監(jiān)控。通過多種方式定期評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量，包括教師互評(píng)、學(xué)生—督導(dǎo)—同行—專家多級(jí)評(píng)教以及學(xué)生自評(píng)；通過教學(xué)過程檢查與質(zhì)量評(píng)價(jià)，并及時(shí)反饋信息，制定相應(yīng)能夠保證教學(xué)效果和質(zhì)量的措施和制度，持續(xù)促進(jìn)教學(xué)改進(jìn)。教師采用全過程形成性考核和期末考核相結(jié)合的方式對(duì)課程進(jìn)行評(píng)價(jià)，基于直接/間接評(píng)價(jià)方法判斷課程學(xué)習(xí)目標(biāo)完成情況。評(píng)價(jià)結(jié)果由教師和專業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)行分析、總結(jié)和研判，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)課程教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式等進(jìn)行反思與持續(xù)改進(jìn)，形成課程教學(xué)質(zhì)量保障的“閉環(huán)”。

5 結(jié)語

隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化及新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，冶金工業(yè)向高品質(zhì)化、智能化、綠色化、高效化方向發(fā)展，基于冶金學(xué)科與化工、材料、信息技術(shù)、新能源、資源環(huán)境等多學(xué)科交叉發(fā)展的“冶金+”新時(shí)代特點(diǎn)，圍繞冶金工業(yè)向高品質(zhì)化、智能化、綠色化、高效化方向發(fā)展的人才需求，構(gòu)建多學(xué)科交叉的教學(xué)理念、專業(yè)課程、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)的多方位一體化體系，形成適宜的冶金專業(yè)課程教學(xué)新模式和路徑，以滿足新時(shí)代冶金工業(yè)發(fā)展對(duì)高級(jí)復(fù)合型工程人才培養(yǎng)的新需求。