新工科背景下钢铁冶金概论课程教学改革探索

王海军，施晓芳，吴 巍，凌海涛，岳 强

(安徽工业大学 冶金工程学院，安徽 马鞍山 243002)

一、引言

新工科建设是应对新经济的挑战，从服务国家战略、满足产业需求和面向未来发展的高度[1]，在“卓越工程师教育培养计划”的基础上，提出的一项持续深化工程教育改革的重大行动计划[2-3]。新工科不仅要求建设全新的工程学科和专业，还包括对传统和现有的工科专业的信息化、智能化以及交叉学科的转型、改造和升级，因此，在面对产业未来发展需求，提前布局培养引领未来的产业技术和产业发展的人才的同时，不应忽视本校传统优势工科专业的转型和升级。当前，冶金工业进行产业结构调整，对人才专业能力的要求越来越高，要满足理论知识扎实、创新能力突出的要求。而人才培养质量的高低取决于学科发展的水平，这就要求相关教学科研人员深入开展相关课程教学改革探索。

钢铁冶金概论是我校针对资源循环科学与工程、材料成型及控制工程等非冶金专业学生开设的专业课程，课程内容涵盖冶金发展概况、高炉炼铁用原料、高炉炼铁、转炉电炉炼钢、连铸工艺、轧制等专业知识，旨在让非冶金专业学生对钢铁冶金工艺流程及与钢铁冶炼相关的专业知识有一个全面认知。钢铁冶金概论虽然课程难度定位较低，但课程知识点比较分散、专业术语较多、基本概念多，同时，由于授课对象多为非冶金专业学生，他们对概念性的内容容易接受，对较为深入的理论、公式却较难理解。本课程在授课设计时，全部为理论授课，缺乏相关的实验教学，即缺乏了理论联系实际及深入理解授课内容的关键环节，不利于培养学生解决工程应用的能力；考核方式为“闭卷考试+平时考核”，考核方式单一，不能真实反映学生学习状况。为了解决在教学过程中存在的问题，应通过教学改革探索，更好提升钢铁冶金概论教学效果。

二、丰富教学内容

进入二十一世纪以来，世界钢铁工业发展环境发生了深刻变化，对钢铁工业各工序要求愈来愈高，逐步要求实现钢铁工业在资源、能源、环境等方面协调与可持续发展[4]。大量新的技术被不断应用到钢铁工业，然而，钢铁冶金概论课程的相关书籍虽为近些年著作，但书中部分内容陈旧，不能反映当前钢铁工业发展的实际，更不能满足新工科建设的需求，因此，必须不断更新授课内容。同时，国家新工科建设提倡不断将新技术融入到传统工业中，需要持续对传统工业进行升级改造，因此，授课教师亦应不断将相关新技术融入课堂。

在具体的教学实践中，通过以下措施丰富教学内容：(1)关注学科前沿动态，丰富教学内容。利用Web of Science、中国知网等国内外数据库，检索总结本学科发展概况，并将相关资料引入课堂，同时将文献作为附件在授课时同步发给学生阅读学习，丰富教学内容的同时，培养学生阅读、归纳总结文献的能力。(2)充分利用教师的科研工作成果，丰富教学内容。目前，专业课教师基本为教研型教师，既是教学工作者又是科研工作者，教师可充分利用自身科研工作成果，结合课程特点，将科研成果汇编成教学案例，嵌入教学过程，丰富课程内容的同时，提升课程授课深度。(3)加强会议交流，丰富教学内容。加强同北京科技大学、东北大学、武汉科技大学等高校同课程授课学者交流、学习，学习借鉴他校教师的优秀成果，丰富课程教学材料。利用上述措施丰富教学内容，并能够通过案例分享提升学生对授课内容的专注度，提升授课质量。

三、创新教学模式

(一)“理论+实践”教学

钢铁冶金概论不是简单的一本概论，而是对现有钢铁流程总结概括。通过“理论+实践”的方法，充分利用学生认知实习、生产实习环节实施教学，引导学生对整个钢铁工业流程进行现场学习。教师可将课程部分教学学时分配至实习阶段，结合专业理论进行讲述，并将学生进行分组，引导他们主动探讨专业知识，加深对专业理论的理解，从而提升学习过程的获得感，最大限度发挥学习潜力。

我校冶金过程虚拟仿真实践教学基地已经投入使用，基地建有冶金生产虚拟仿真实训室2个，包括冶金过程虚拟仿真系统13套，冶金虚拟实验项目22个，以及冶金过程远程数据交互中心1个、VR教学实验室1个，将冶金过程虚拟仿真技术用于实践教学，建成了校内教学实习工厂。学生在基地可对冶金生产过程进行多参数大范围仿真操作并实时产生模拟运算结果；同时，通过设备分解图、3D仿真等技术，可实现对现场高危工作区域和黑箱设备的近距离可视化，大大提升教学效果。

(二)“线上+线下”教学

钢铁冶金概论课程可采用“线上+线下”方式进行教学，充分利用互联网及移动终端的便利，提升教学效果。线上教学不是简单录制视频、上传视频完成线上授课，而是通过科学设计线上体系，包括章节设计、PPT设计、知识点总结、微视频、优秀MOOC、在线测试等环节，通过此种模式学习，改变学生被动学习的习惯，激发自主学习兴趣，更好地培养学生独立思考的能力。学生通过线上学习后，能够对所学内容有较好的理解，教师在课堂上有更多的时间在教学内容的广度和深度上进行拓展，同时，授课教师可根据线上学习情况有针对性地进行线下讲述。 “线上+线下”混合式教学需要任课教师结合课程特点进行科学合理的组织设计，把线上和线下贯通起来。

(三)双师协同授课

新工科建设和卓越工程师计划均要求高校培养具备理论功底扎实、动手能力强的创新人才，众多高校开展了“双师型”教师探索，但目前普遍存在的问题是不少教师缺乏企业工作经验，岗位操作、管理经验欠缺，在专业课教学时更多倾向于理论讲授，将冶金理论和冶金工序、工艺结合较为困难，学生体会不到课程的实用性，对课程的学习会失去兴趣。虽然部分高校开展了教师企业实习培训，但由于培训时间短、考核机制缺乏，导致培训收效不显著。

钢铁冶金概论课程双师授课，指的是聘请企业高级专业人才进入课堂授课，如，在进行转炉冶炼基本原理讲述时，授课教师通过“线上+线下”授课的模式，将转炉冶炼基本原理讲述完毕，利用剩余课时采用线上授课，请转炉炉长或作业长(甚至炼钢厂厂长)讲述转炉冶炼过程操作及操作要点，结合企业人员授课要点，强化理论与实践的结合，激发学生学习兴趣。

四、完善考核方式

(一)课程考核方式完善

钢铁冶金概论是非冶金专业的专业基础课程，侧重钢铁工业流程及概念性教学。在实际教学中，将此课程考核分三部分：(1)理论考核+平时成绩。理论考核仍采用闭卷考试，所占成绩比例为40%，课程理论学习是基础，也是掌握实践技能、分析客观规律的依据。平时成绩占15%。(2)实践考试。采用双师教学后，大大增加了学生学习实践操作的机会，对典型工艺、典型产品生产制造要点有更深刻的理解，可利用我校冶金过程虚拟仿真实践教学基地对学生进行专题考核，可考查学生实践与理论结合掌握情况，又可考查双师授课效果，同时，授课教师可根据考核结果做出对应教学调整。此项分值设置比例为30%。(3)专题论文撰写。此项分值比例设置为15%。授课教师应设置专题论文相关要求，在考查学生课程学习情况的同时，培养学生撰写科技论文的能力。

(二)教师考核制度完善

教师是基础，学生是本体，制度是保障。很多教师在考核前给学生复习划重点，很大部分原因是教师考核制度导向问题，教师所授科目若学生考试不及格率较高，授课教师要写出书面说明，同时，教师当年的考评会受到严重影响。另外受学生评教的影响，为了保证较好的评教结果，有些教师在考勤、批改作业等方面给予学生较大的宽容，造成一些学生对平时学习不够重视，甚至未能形成自主学习能力。基于此，教学管理部门，应充分根据课程特点与新工科建设需求对教师授课考核制度进行探索改革，不能统一标尺，统一度量，从制度上对教学过程进行保障，提升授课教师教学积极性，赋予更大的教学自由度。教师也能够根据教学课程特点、学生特点，因材施教，合理考核。