新工科背景下鋼鐵冶金概論課程教學(xué)改革探索

王海軍，施曉芳，吳 巍，凌海濤，岳 強

(安徽工業(yè)大學(xué) 冶金工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

一、引言

新工科建設(shè)是應(yīng)對新經(jīng)濟的挑戰(zhàn)，從服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度[1]，在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的基礎(chǔ)上，提出的一項持續(xù)深化工程教育改革的重大行動計劃[2-3]。新工科不僅要求建設(shè)全新的工程學(xué)科和專業(yè)，還包括對傳統(tǒng)和現(xiàn)有的工科專業(yè)的信息化、智能化以及交叉學(xué)科的轉(zhuǎn)型、改造和升級，因此，在面對產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展需求，提前布局培養(yǎng)引領(lǐng)未來的產(chǎn)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才的同時，不應(yīng)忽視本校傳統(tǒng)優(yōu)勢工科專業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級。當(dāng)前，冶金工業(yè)進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，對人才專業(yè)能力的要求越來越高，要滿足理論知識扎實、創(chuàng)新能力突出的要求。而人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低取決于學(xué)科發(fā)展的水平，這就要求相關(guān)教學(xué)科研人員深入開展相關(guān)課程教學(xué)改革探索。

鋼鐵冶金概論是我校針對資源循環(huán)科學(xué)與工程、材料成型及控制工程等非冶金專業(yè)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)課程，課程內(nèi)容涵蓋冶金發(fā)展概況、高爐煉鐵用原料、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐電爐煉鋼、連鑄工藝、軋制等專業(yè)知識，旨在讓非冶金專業(yè)學(xué)生對鋼鐵冶金工藝流程及與鋼鐵冶煉相關(guān)的專業(yè)知識有一個全面認(rèn)知。鋼鐵冶金概論雖然課程難度定位較低，但課程知識點比較分散、專業(yè)術(shù)語較多、基本概念多，同時，由于授課對象多為非冶金專業(yè)學(xué)生，他們對概念性的內(nèi)容容易接受，對較為深入的理論、公式卻較難理解。本課程在授課設(shè)計時，全部為理論授課，缺乏相關(guān)的實驗教學(xué)，即缺乏了理論聯(lián)系實際及深入理解授課內(nèi)容的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不利于培養(yǎng)學(xué)生解決工程應(yīng)用的能力；考核方式為“閉卷考試+平時考核”，考核方式單一，不能真實反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀況。為了解決在教學(xué)過程中存在的問題，應(yīng)通過教學(xué)改革探索，更好提升鋼鐵冶金概論教學(xué)效果。

二、豐富教學(xué)內(nèi)容

進入二十一世紀(jì)以來，世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展環(huán)境發(fā)生了深刻變化，對鋼鐵工業(yè)各工序要求愈來愈高，逐步要求實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)在資源、能源、環(huán)境等方面協(xié)調(diào)與可持續(xù)發(fā)展[4]。大量新的技術(shù)被不斷應(yīng)用到鋼鐵工業(yè)，然而，鋼鐵冶金概論課程的相關(guān)書籍雖為近些年著作，但書中部分內(nèi)容陳舊，不能反映當(dāng)前鋼鐵工業(yè)發(fā)展的實際，更不能滿足新工科建設(shè)的需求，因此，必須不斷更新授課內(nèi)容。同時，國家新工科建設(shè)提倡不斷將新技術(shù)融入到傳統(tǒng)工業(yè)中，需要持續(xù)對傳統(tǒng)工業(yè)進行升級改造，因此，授課教師亦應(yīng)不斷將相關(guān)新技術(shù)融入課堂。

在具體的教學(xué)實踐中，通過以下措施豐富教學(xué)內(nèi)容：(1)關(guān)注學(xué)科前沿動態(tài)，豐富教學(xué)內(nèi)容。利用Web of Science、中國知網(wǎng)等國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫，檢索總結(jié)本學(xué)科發(fā)展概況，并將相關(guān)資料引入課堂，同時將文獻(xiàn)作為附件在授課時同步發(fā)給學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)，豐富教學(xué)內(nèi)容的同時，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、歸納總結(jié)文獻(xiàn)的能力。(2)充分利用教師的科研工作成果，豐富教學(xué)內(nèi)容。目前，專業(yè)課教師基本為教研型教師，既是教學(xué)工作者又是科研工作者，教師可充分利用自身科研工作成果，結(jié)合課程特點，將科研成果匯編成教學(xué)案例，嵌入教學(xué)過程，豐富課程內(nèi)容的同時，提升課程授課深度。(3)加強會議交流，豐富教學(xué)內(nèi)容。加強同北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、武漢科技大學(xué)等高校同課程授課學(xué)者交流、學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)借鑒他校教師的優(yōu)秀成果，豐富課程教學(xué)材料。利用上述措施豐富教學(xué)內(nèi)容，并能夠通過案例分享提升學(xué)生對授課內(nèi)容的專注度，提升授課質(zhì)量。

三、創(chuàng)新教學(xué)模式

(一)“理論+實踐”教學(xué)

鋼鐵冶金概論不是簡單的一本概論，而是對現(xiàn)有鋼鐵流程總結(jié)概括。通過“理論+實踐”的方法，充分利用學(xué)生認(rèn)知實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)環(huán)節(jié)實施教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生對整個鋼鐵工業(yè)流程進行現(xiàn)場學(xué)習(xí)。教師可將課程部分教學(xué)學(xué)時分配至實習(xí)階段，結(jié)合專業(yè)理論進行講述，并將學(xué)生進行分組，引導(dǎo)他們主動探討專業(yè)知識，加深對專業(yè)理論的理解，從而提升學(xué)習(xí)過程的獲得感，最大限度發(fā)揮學(xué)習(xí)潛力。

我校冶金過程虛擬仿真實踐教學(xué)基地已經(jīng)投入使用，基地建有冶金生產(chǎn)虛擬仿真實訓(xùn)室2個，包括冶金過程虛擬仿真系統(tǒng)13套，冶金虛擬實驗項目22個，以及冶金過程遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互中心1個、VR教學(xué)實驗室1個，將冶金過程虛擬仿真技術(shù)用于實踐教學(xué)，建成了校內(nèi)教學(xué)實習(xí)工廠。學(xué)生在基地可對冶金生產(chǎn)過程進行多參數(shù)大范圍仿真操作并實時產(chǎn)生模擬運算結(jié)果；同時，通過設(shè)備分解圖、3D仿真等技術(shù)，可實現(xiàn)對現(xiàn)場高危工作區(qū)域和黑箱設(shè)備的近距離可視化，大大提升教學(xué)效果。

(二)“線上+線下”教學(xué)

鋼鐵冶金概論課程可采用“線上+線下”方式進行教學(xué)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)及移動終端的便利，提升教學(xué)效果。線上教學(xué)不是簡單錄制視頻、上傳視頻完成線上授課，而是通過科學(xué)設(shè)計線上體系，包括章節(jié)設(shè)計、PPT設(shè)計、知識點總結(jié)、微視頻、優(yōu)秀MOOC、在線測試等環(huán)節(jié)，通過此種模式學(xué)習(xí)，改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣，更好地培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力。學(xué)生通過線上學(xué)習(xí)后，能夠?qū)λ鶎W(xué)內(nèi)容有較好的理解，教師在課堂上有更多的時間在教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度上進行拓展，同時，授課教師可根據(jù)線上學(xué)習(xí)情況有針對性地進行線下講述。 “線上+線下”混合式教學(xué)需要任課教師結(jié)合課程特點進行科學(xué)合理的組織設(shè)計，把線上和線下貫通起來。

(三)雙師協(xié)同授課

新工科建設(shè)和卓越工程師計劃均要求高校培養(yǎng)具備理論功底扎實、動手能力強的創(chuàng)新人才，眾多高校開展了“雙師型”教師探索，但目前普遍存在的問題是不少教師缺乏企業(yè)工作經(jīng)驗，崗位操作、管理經(jīng)驗欠缺，在專業(yè)課教學(xué)時更多傾向于理論講授，將冶金理論和冶金工序、工藝結(jié)合較為困難，學(xué)生體會不到課程的實用性，對課程的學(xué)習(xí)會失去興趣。雖然部分高校開展了教師企業(yè)實習(xí)培訓(xùn)，但由于培訓(xùn)時間短、考核機制缺乏，導(dǎo)致培訓(xùn)收效不顯著。

鋼鐵冶金概論課程雙師授課，指的是聘請企業(yè)高級專業(yè)人才進入課堂授課，如，在進行轉(zhuǎn)爐冶煉基本原理講述時，授課教師通過“線上+線下”授課的模式，將轉(zhuǎn)爐冶煉基本原理講述完畢，利用剩余課時采用線上授課，請轉(zhuǎn)爐爐長或作業(yè)長(甚至煉鋼廠廠長)講述轉(zhuǎn)爐冶煉過程操作及操作要點，結(jié)合企業(yè)人員授課要點，強化理論與實踐的結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

四、完善考核方式

(一)課程考核方式完善

鋼鐵冶金概論是非冶金專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，側(cè)重鋼鐵工業(yè)流程及概念性教學(xué)。在實際教學(xué)中，將此課程考核分三部分：(1)理論考核+平時成績。理論考核仍采用閉卷考試，所占成績比例為40%，課程理論學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)，也是掌握實踐技能、分析客觀規(guī)律的依據(jù)。平時成績占15%。(2)實踐考試。采用雙師教學(xué)后，大大增加了學(xué)生學(xué)習(xí)實踐操作的機會，對典型工藝、典型產(chǎn)品生產(chǎn)制造要點有更深刻的理解，可利用我校冶金過程虛擬仿真實踐教學(xué)基地對學(xué)生進行專題考核，可考查學(xué)生實踐與理論結(jié)合掌握情況，又可考查雙師授課效果，同時，授課教師可根據(jù)考核結(jié)果做出對應(yīng)教學(xué)調(diào)整。此項分值設(shè)置比例為30%。(3)專題論文撰寫。此項分值比例設(shè)置為15%。授課教師應(yīng)設(shè)置專題論文相關(guān)要求，在考查學(xué)生課程學(xué)習(xí)情況的同時，培養(yǎng)學(xué)生撰寫科技論文的能力。

(二)教師考核制度完善

教師是基礎(chǔ)，學(xué)生是本體，制度是保障。很多教師在考核前給學(xué)生復(fù)習(xí)劃重點，很大部分原因是教師考核制度導(dǎo)向問題，教師所授科目若學(xué)生考試不及格率較高，授課教師要寫出書面說明，同時，教師當(dāng)年的考評會受到嚴(yán)重影響。另外受學(xué)生評教的影響，為了保證較好的評教結(jié)果，有些教師在考勤、批改作業(yè)等方面給予學(xué)生較大的寬容，造成一些學(xué)生對平時學(xué)習(xí)不夠重視，甚至未能形成自主學(xué)習(xí)能力?；诖?，教學(xué)管理部門，應(yīng)充分根據(jù)課程特點與新工科建設(shè)需求對教師授課考核制度進行探索改革，不能統(tǒng)一標(biāo)尺，統(tǒng)一度量，從制度上對教學(xué)過程進行保障，提升授課教師教學(xué)積極性，賦予更大的教學(xué)自由度。教師也能夠根據(jù)教學(xué)課程特點、學(xué)生特點，因材施教，合理考核。