新工科背景下礦物加工工程專業(yè)課程體系構建與思考:以武漢理工大學為例

錢玉鵬，羅立群，梅光軍，張凌燕，高惠民

(武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院，湖北 武漢 430070)

“新工科”是我國基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的工程教育改革方向[1]。2017年2月以來，教育部先后通過“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”完成了新工科建設的頂層設計，并發(fā)布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》和《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力推進新時期工程教育教學改革創(chuàng)新[2]。

以新經濟、新產業(yè)為背景的新工科建設既要主動設置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，也要推動傳統(tǒng)工科專業(yè)的改革創(chuàng)新[3]。傳統(tǒng)的礦物加工是指從礦石中分離有用礦物獲得有價組成的技術，主要包括破磨、分級、分選及輔助過程，對國民經濟和社會發(fā)展具有重要作用?；诋斍叭蛐陆洕蝿?，傳統(tǒng)的單一式培養(yǎng)模式及理念已經無法支撐專業(yè)發(fā)展，也無法滿足新產業(yè)對人才的需求。本文在準確分析當前形勢和任務的基礎上，以武漢理工大學為例，從課程體系構建的角度，闡述傳統(tǒng)礦物加工工程專業(yè)在新工科背景下對人才培養(yǎng)的改革創(chuàng)新，推動傳統(tǒng)工科專業(yè)的改革創(chuàng)新，落實新型工程技術人才的培養(yǎng)。

1 形勢與任務分析

自2012年以來，隨著國家對經濟結構的調整，以及國家對資源利用、環(huán)境保護、節(jié)能減排等方面的重視，導致礦業(yè)行業(yè)形勢變化，使得礦物加工工程等傳統(tǒng)艱苦專業(yè)在招生、教學、科研、就業(yè)等方面存在巨大壓力[4]。進入“十三五”之后，“一帶一路”倡議、“中國制造2025”等國家層面的大戰(zhàn)略、大目標給礦業(yè)行業(yè)的復蘇帶來了新的機遇，“一帶一路”倡議沿線地區(qū)是世界礦物原材料的主要供給地，區(qū)域中儲藏的礦產資源有近200種，價值超過250萬億美元，占全球的61%，所以礦產資源領域的合作是“一帶一路”倡議的重要組成部分[5]；另一方面，黨的十九大報告再次強調“推進資源全面節(jié)約和循環(huán)利用”[6]，將礦物加工技術與材料科學、環(huán)境科學、生命科學等其他學科理論有機結合，實現廢棄物再生和循環(huán)利用，這既符合新工科建設的基本要求，也給傳統(tǒng)的礦物加工工程專業(yè)帶來新的發(fā)展空間，同時也給礦物加工工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)。

課程是高校對大學生實施能力培養(yǎng)的重要媒介，課程內容是否滿足學科、社會發(fā)展需求，課程設置是否合理，實踐環(huán)節(jié)是否充足，授課質量、學生學習效果是保證專業(yè)培養(yǎng)目標達成度的關鍵。為此，武漢理工大學礦物加工工程專業(yè)在與行業(yè)、企業(yè)和兄弟院校專家充分討論交流的基礎上，結合本校特色與優(yōu)勢，從課程設置原則、課程體系優(yōu)化設計及課程體系的實施路徑三個方面，全方位構建專業(yè)課程體系，確保人才培養(yǎng)質量。

2 課程設置原則

2.1 注重學科交叉融合

新工科的發(fā)展將打破原有產業(yè)和行業(yè)的界限，礦物加工工程專業(yè)未來將面向“大資源”，包括自然資源、二次資源與再生資源、固液氣等廢棄物資源，由此衍生礦物加工與資源循環(huán)、環(huán)境保護、冶金化工與材料等學科間的交叉融合需求[7]，因而，需要引進一些有關礦物材料、生物技術、智能控制等方面的新技術，來建立形成“新材料—新技術—新裝備—新信息”與傳統(tǒng)礦物加工“重—磁—浮”相互交融的新知識架構，豐富礦物加工專業(yè)課程體系，以滿足現如今經濟、科技的發(fā)展要求。

2.2 加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育

創(chuàng)新意識與創(chuàng)業(yè)能力是未來人才的基本素質和基本要求，礦物加工工程專業(yè)是一門歷史悠久的學科，存在相對牢固的思維定式，不利于專業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，因此需要從創(chuàng)新思維建立(創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育)、創(chuàng)新場景營造(生產實習、崗位實習)、創(chuàng)新方法獲取(課程實驗，課程設計)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)(學科競賽，科研訓練)四個方面，構建多層次多維度的全過程創(chuàng)新培養(yǎng)體系，支持學生個性化的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究。

2.3 貫徹校企協同育人

“新工科”建設既強調“新”，也需明確其工程教育的本質，行業(yè)企業(yè)共同參與，實施校企協同育人是夯實新工科建設的根本途徑，因而需要行業(yè)專家、技術骨干深度參與到人才培養(yǎng)過程中。從實際出發(fā)，修訂理論課程教學大綱，細化實習實踐教學內容，加強實驗實踐及工程實訓，掌握工程實踐基本技能，強化工程實踐能力鍛煉。

2.4 鼓勵國際交流合作

國際視野是未來工程技術人才的基本素養(yǎng)，礦物加工工程專業(yè)需要時刻把握學科專業(yè)發(fā)展技術前沿，與國外知名高校建立穩(wěn)定的學生培養(yǎng)合作模式，借鑒其課程體系，通過引進先進課程、加強雙語課程建設、創(chuàng)新海外實習等多種形式，營造良好的國際化教育氛圍，提升學生跨文化交流、合作和競爭的能力。

3 課程體系設計與構建

3.1 課程模塊的組成

根據武漢理工大學培養(yǎng)方案的總體意見，按照中國工程教育專業(yè)認證協會工程教育認證通用標準[8]，遵循礦業(yè)類專業(yè)的補充標準，礦物加工工程專業(yè)將課程體系劃分為通識教育、專業(yè)課程和集中實踐三個主要模塊，支撐學生在“基本素質”“理論基礎”“專業(yè)知識”“工程技術”和“創(chuàng)新能力”五個方面的全面發(fā)展(圖1)。

圖1 課程體系模塊與學生能力關系Fig.1 The relationship between the model of curriculum system and the ability of students

通識教育包括綜合素質類和拓展能力類，綜合素質類涵蓋思政類課程、英語、體育和計算機，用于培養(yǎng)學生良好的思想素質、身體素質、心理素質等；拓展能力類涵蓋創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、人文社科、經濟管理、科學技術和藝術體育等多個方面，旨在培養(yǎng)學生的文化修養(yǎng)、創(chuàng)新思維、人文素養(yǎng)等，實現學生基本素養(yǎng)的達成。專業(yè)課程的設置主要是用于學生獲取理論知識和專業(yè)技能，其中化學基礎課(無機、有機、物理化學，表面與膠體化學，化工原理等)是學生進行專業(yè)課學習的核心基礎，而特色與選修課是在專業(yè)主干課的基礎上，通過與材料、冶金、環(huán)境和自動化等學科的交叉融合，開設了諸如《環(huán)境礦物材料》《資源循環(huán)科學與工程》《濕法與生物冶金》等課程，豐富學生專業(yè)知識面，拓展就業(yè)渠道。學生的工程技能培養(yǎng)是通過《工程制圖與CAD》《機械設計基礎》等工程基礎課，結合集中實踐環(huán)節(jié)中的工程實驗課(機械設計、電工實驗)、綜合實驗課(系統(tǒng)實驗、創(chuàng)新訓練等)和實習實踐課(企業(yè)實習、畢業(yè)設計)共同實施的。學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力則通過《創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程》《礦物加工前沿創(chuàng)新》《礦物加工創(chuàng)新設計訓練》等理論課程和實踐課程及學科競賽、課外活動等融合在整個課程體系中，貫穿學生培養(yǎng)全過程，全面推動專業(yè)的新工科改革。

3.2 核心課程與特色課程

武漢理工大學的礦物加工工程是一個歷史悠久，積淀深厚的專業(yè)學科，課程內容面多而廣，核心與特色課程按照“厚基礎、抓核心、顯特色”的總體思路來進行設置(表1)。

破碎與磨礦、礦物分選與分離、選礦廠設計等課程仍然是專業(yè)的核心本質，設置為必修課程，用于支撐專業(yè)的基本知識架構。新工科背景下，傳統(tǒng)礦物加工需要與多個學科的交叉、融合或滲透，根據國家、社會對資源循環(huán)的重大需求，結合學校的非金屬材料優(yōu)勢學科，將資源循環(huán)方向和礦物材料設為兩個特色方向，開設相關選修課程，全方位助力卓越人才的培養(yǎng)。

3.3 實驗實踐課程安排

新工科建設強調了工程教育的根本屬性，能夠讓學生充分進行工程能力鍛煉是礦物加工工程專業(yè)實驗實踐課程安排的重點。以2017年武漢理工大學礦物加工工程專業(yè)(卓越計劃工程師班)培養(yǎng)計劃為例，實驗、實踐總學時占課內總學時比例達42.6%，并通過設置《礦物加工系統(tǒng)實驗(上、下)》《礦石可選性綜合實驗》《礦物材料工藝學系統(tǒng)實驗》等綜合性集中實驗課，全面促進學生掌握專業(yè)所需的基本工程技能。在企業(yè)實習方面，建設“自然資源—二次資源—尾礦資源”全鏈條礦物加工工程專業(yè)實習基地體系(表2)，覆蓋非金屬礦、有色金屬礦、黑色金屬礦、稀貴金屬礦、尾礦資源與固廢循環(huán)利用等方向，扎實學生企業(yè)實習經歷[9]，并加大實踐教學經費的投入，構建長期合作模式，完善實習基地基礎條件建設，聘任企業(yè)技術骨干為企業(yè)導師，實習指導實行雙導師制，細化實習實踐教學內容，明確實習實踐教學任務，強化工程實踐能力鍛煉。

表1 專業(yè)主干課程與專業(yè)特色課程

表2 礦物加工工程專業(yè)實習單位一覽表

4 課程體系的實施路徑

4.1 課程信息化建設

為加強學生的專業(yè)技能和自學能力，積極開拓網絡混合教學。礦物加工工程專業(yè)利用網絡開放課程的整體效應，貫穿“知識互融-協同共享”理念，從“基礎理論、應用技能、國際前沿、實踐操作”四個維度，將專業(yè)必修課和專業(yè)選修課重新整合與設計，實施在線開放課程群組建設，建立一個在結構和內容上都相互滲透、相互補充、相互融合的專業(yè)在線課程學習體系(圖2)。

圖2 礦物加工工程專業(yè)網絡開放課程體系Fig.2 Online courses system of mineral processing engineering

2017～2019年，依照學?？傮w規(guī)劃，礦物加工工程專業(yè)申報立項5門網絡開放課程建設，目前已有3門課程驗收，課程間注重內容的滲透、融合與拓展，形成了縱橫交織、靈活開放的知識體系，架構了貫通式案例分析資源共享庫，克服單一課程的局限思想，促進課程之間融合，提高教師團隊的合作意識，推動多元化教學模式和方法改革，滿足學習者個性化、多層次的需求，使得教學的內容更具豐富性、教學的結構更具合理性、教學的效果更具可控性，提高學生學習效果的同時提升教師的教學質量。

4.2 課程組與教學團隊

為保障整體課程體系的順利運轉，武漢理工大學礦物加工工程專業(yè)整合教師資源，組織并形成了專業(yè)建設教學團隊，網絡開發(fā)課程教學團隊和實踐課程教學團隊三支校級教學團隊，并在教學團隊中組建3～4人的課程組，課程組實行老中青，傳幫帶原則，加強老師間的交流，發(fā)揮名師示范帶頭作用，落實高水平教授為本科生上課制度，關注青年教師成長，執(zhí)行青年教師助課制度和校外實踐鍛煉，有計劃的推進在線課程建設、雙語課程建設和教材建設、名師培育等工作，鼓勵積極開展教學改革研究，全面提升團隊教師教學能力和水平，提升課程教學質量和學生學習效果，提高人才培養(yǎng)質量。

5 結 語

面向新一輪的科技和產業(yè)革命，為培養(yǎng)適應行業(yè)、企業(yè)對人才質量的需求，礦物加工工程專業(yè)在深刻把握新工科內涵的基礎上，積極探索傳統(tǒng)工科教育的課程體系和改革經驗，通過科學構建專業(yè)課程體系、優(yōu)化學科專業(yè)內涵、促進學科交叉融合，注重學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力和國際化能力的培養(yǎng)，著力培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程技術人才，助力高等教育的強國建設作用。