冶金工程專業學生解決復雜工程問題能力培養策略探析

丁萬武　王勝

摘 要 培養學生解決復雜工程問題的能力是冶金工程專業畢業要求的重要內容。本文結合蘭州理工大學冶金工程專業實際，從課堂教學內容和環節，探析了如何在課堂教學中注重學生解決復雜工程問題能力的培養;從課程實驗、課程設計、實習、畢業設計（論文）等實踐性教學環節探析了如何在工程實踐與畢業設計（論文）中注重學生解決復雜工程問題能力的培養。

關鍵詞 冶金工程專業 復雜工程問題 能力培養

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

0引言

冶金工程專業是根據冶金行業的技術需求，通過運用所學的鋼鐵、有色金屬等領域的基礎理論和專業技能來設計和分析實驗方案、運用掌握自然科學知識和機械、電工等技術設計工藝流程，利用計算機軟件對冶金過程中的工程問題進行模擬和預測，最終解決復雜冶金過程中的工程問題。專業特征與工程教育認證標準中所提到的“復雜工程問題”所具備的特征相符。

1冶金工程專業解決復雜工程問題能力的培養策略

在冶金工程專業畢業要求中對學生解決復雜工程問題的能力培養提出了明確的要求。蘭州理工大學冶金工程專業主要通過以下不同的教學環節來實現畢業要求中有關解決復雜工程問題能力的培養。

1.1課堂教學中注重學生解決復雜工程問題能力的培養

1.1.1課堂教學內容方面

統籌考慮學生4年學習過程的連續性，分層次逐漸遞進，引導學生認識、理解和掌握解決冶金工程領域復雜工程問題所需要的工程知識、專業知識和基本技能。一年級主要以人文社會科學類和數學與自然科學類課程教學為主。二年級主要以工程基礎類課程教學為主。三、四年級主要以專業基礎課和專業類課程為主，重在培養學生扎實的專業基礎理論、專業知識和專業技能，具有開發新技術、新工藝及設計和生產組織、管理的能力。

1.1.2具體的課堂教學環節方面

課堂教學中強調以培養學生“解決復雜工程問題”的能力出發，教學內容不僅包括足夠深入的基本原理，而且要強調使學生學會“分析”和“使用”的典型思想和方法。課后習題、課程考試題給學生提供一定數量的探究題，這些探究題，需要從深入的基本原理出發，且需要經過分析才可能解決。例如：《有色金屬冶金學》課堂教學中在講授銅電解基本理論知識后，通過“清華在線”網絡教學平臺，布置分析討論題，讓學生通過查閱相關文獻資料，分析影響電流效率和陰極銅質量的因素并在線討論，老師在線批閱、答疑，在隨后的課堂教學中進行分析和點評。

1.2工程實踐與畢業設計（論文）中注重學生解決復雜工程問題能力的培養

1.2.1課程實驗

冶金工程專業的課程實驗分為課內實驗和獨立設課的實驗課程。課內實驗對應于某一門理論課程設置，實驗內容圍繞課程理論教學內容，主要以理論驗證和分析設計相結合，實驗結果涉及多方面因素的影響。例如本專業通過《冶金物理化學》等5門課程的8個課內實驗項目，加強學生對所修相關理論課程內容的理解和掌握，培養學生實驗和綜合分析的能力。本專業獨立設課的實驗課程為重金屬冶金過程實驗，以鋅冶金全流程中各主要工序為具體實驗項目進行，共計9個實驗項目。實驗內容具有較高的綜合性，重在培養學生能夠綜合運用專業知識對冶金過程復雜工程問題進行實驗、模擬及優化，并對相關數據進行科學分析，獲得正確結論的能力，增強學生的團隊合作意識和人際交往能力。

1.2.2課程設計

課程設計是培養學生復雜工程問題解決能力的重要教學環節。本專業學生在四年的學習過程中，要進行兩門課程設計：《機械設計基礎課程設計B》和《冶金工廠設計基礎課程設計》。例如在《冶金工廠設計基礎課程設計》過程中，以“年產10萬噸電鋅的沸騰焙燒爐車間設計”為例，學生通過物料平衡計算、熱平衡計算等，設計符合要求的沸騰焙燒爐;要求設計過程中考慮“三廢”的處理工藝及其對環境的影響，并分析可能存在的安全問題，提出合理的解決方案。要求在整個設計過程中充分考慮涉及的相關法律法規和行業規范。

1.2.3專業實習

冶金工程專業的實習主要包括認識實習和生產實習。我校冶金工程專業的學生專業實習分虛擬實習和現場實習兩個模塊。通過虛擬仿真操作訓練，使學生學會運用計算機等現代工具對冶金反應過程、生產工藝等進行模擬與仿真。讓學生直接接觸專業的生產實踐活動，有利于熟悉實際的冶金生產工藝流程及主要的冶金生產設備，熟悉環境保護和社會可持續發展的相關法律法規，了解現代企業的資源利用效率、污染物處置方案和安全防范措施，理解并遵守職業道德和規范，增強學生與冶金界同行及社會公眾進行有效溝通和交流的能力。

1.2.4畢業設計（論文）

畢業設計（論文）題目分工程應用類題目和科學研究類題目。工程應用類題目源于企業工程實踐中的問題，基本都具備復雜工程問題特征;科學研究類題目雖然大都源于科研項目，但是基本都有著明確的工程應用背景，大部分也屬于復雜工程問題。學生在畢業設計（論文）過程中，接受工程綜合訓練，培養分析問題和解決復雜工程問題的能力及創新能力。本專業畢業設計（論文）包括選題、開題報告、中期檢查、畢業答辯和平時指導等環節，各環節體現出對畢業要求指標點的考核。

2結語

國際工程教育認證對學生解決復雜工程問題能力培養提出了明確要求，而冶金工程專業學生的培養需要從課堂教學、實踐教學等各環節為依托，進一步挖掘培養學生解決解決復雜工程問題能力的切入點，真正實現相關能力的培養，任重而道遠。

作者簡介：丁萬武（1979-），男，漢族，甘肅武威人，博士研究生，蘭州理工大學材料科學與工程學院，副研究員，主要從事有色金屬冶金教學及科研工作。

參考文獻

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[2] 黃冬輝，宣衛紅，劉志峰.工程教育專業認證背景下畢業設計教學的探索與實踐——以土木工程專業為例[J].教育教學論壇2018（49）：161-162.