新時代“冶金+”課程教學模式的創新與探索

劉海濤，汪 宙，黃運紅

（河南科技大學材料科學與工程學院 河南 洛陽 471023）

隨著我國工業現代化及新興產業的快速發展，冶金工業向高品質化、智能化、綠色化、高效化方向發展[1-3]。冶金學科呈現出冶金與化工、材料、信息技術、新能源、資源環境等多學科交叉發展的“冶金+”新時代特點，對人才的要求也越來越高，即培養造就一大批創新意識強、實踐能力強、多學科交叉、具備國際化視野的高級復合型工程技術人才[4-5]。

在新時代，專業人才培養模式面臨新的挑戰和機遇。關鍵是能否及時更新教學理念，并改革教學模式，培養出適應時代發展的人才。河南科技大學冶金工程專業始建于1959 年，2011 年和2021 年分別獲得一級碩士學位授予權和一級博士學位授予權，2019 年通過中國工程教育專業認證，2021 年國家一流本科專業建設點入選，已成為我國冶金工程人才重要的培養基地。然而，當前傳統的冶金專業課程內容與冶金工業發展需求存在一定脫節，教學模式單一、效果不理想[6-8]。

本文針對新時代冶金工程與多學科交叉發展的特點，從教學過程多環節、多方位，探索冶金課程教學模式的改革與創新，實現“冶金+”課程教學建設，不斷提高學生的積極性、創造性和能動性，培養他們分析和解決問題的綜合能力，滿足新時代冶金工業發展對高級復合型人才培養的需求。

1 以本為本的教學理念深化

堅持立德樹人，強化學生中心。重視冶金課程的思想政治教育，將冶金在經濟社會發展中的重要作用和典型案例融會貫穿于課堂中，使冶金專業課程與思政理論課相互融通、相互促進，形成協同增效，培養學生對專業興趣及愛國情懷，提升立德樹人教育針對性和親和力；重塑教學思路，突出教師的組織和引導作用，推崇學生的主體地位，促進課堂教學中學生積極參與。

以產出為導向，強化冶金+多學科交叉融合。立足河南豐富的有色金屬礦產資源、國家機械裝備高端制造和完備金屬材料產業鏈的區域優勢，緊密圍繞本地區鋁冶金、鉛鋅冶金、鎢鉬冶金、銅冶金以及鋼鐵冶金等特色優勢產業，遵循高等教育發展規律，將辦學特色與社會需求相融合，建設“以有色金屬冶金為主、鋼鐵冶金并行，兼顧向材料延伸”的專業發展創新體系。根據行業崗位對冶金人才的實際需求，調整培養目標，重視學生的基礎知識、綜合能力和科學素養的培養，在教授專業知識和相關技能的同時，培養學生解決跨學科綜合問題的能力，開闊學生視野，培養符合國際和區域發展需求的人才。

2 “冶金+”多學科交叉融合的教學內容強化

2.1 構建多學科交叉的課程體系

基于冶金學科與材料、信息、機械、資源環境、新能源等多學科交叉發展的“冶金+”新時代特點（圖1），圍繞冶金工業向高品質化、智能化、綠色化、高效化方向發展的人才需求，構建冶金工程多學科交叉專業課程體系。將課程體系設置分為通識教育、基礎教育、專業教育和實踐教育四大模塊，其中專業類課程包含專業基礎課程、學術類課程、應用類課程、工程能力課程、專業基礎實踐和專業綜合實踐。將“冶金+”多學科交叉相關知識、原理、方法、前沿發展等融入專業課程體系，以冶金原理、冶金傳輸原理、冶金反應工程學為基礎，重金屬—輕金屬—鋼鐵相關冶金學、火/濕法冶金設備、冶金反應工程學等為核心課程，并設立金屬學及熱處理、金屬材料成型基礎、機械設計基礎、計算機在冶金中的應用、電工與電子技術、項目管理、冶金資源綜合利用與環境保護、冶金過程數學模型與人工智能應用、現代冶金新技術、高品質鋼與爐外精煉、冶金電化學、融鹽化學等交叉特色專業拓展課程。我們構建了這個多學科交叉課程體系，目的是更好地培養冶金工程的復合型人才，促進新時代專業建設的發展。

圖1 新時代“冶金+”多學科交叉融合發展特征

2.2 設計多元化的課程內容

關注學科前沿動態，重視對企業生產實踐的技術發展趨勢，注重對學生知識面擴展，重點培養學生分析和解決工程問題的能力，探索“大案例貫通”“全流程設計”“知識交叉融合”“前沿成果引入”“課程思政”等多元化的課程內容。例如，在高品質鋼與爐外精煉課程內容講解過程中，科學組織教學內容，選取在國家經濟社會發展中具有重要作用的高端軸承鋼制造作為“大案例”，貫穿于教學始終；依照產品性能特點—成分設計—工藝設計，鐵水預處理—轉爐/電爐煉鋼—爐外精煉—連續鑄造/模鑄—材料加工成形—熱處理的順序，進行課程內容“全流程設計”，講授實際生產流程各環節間的邏輯關系，使學生明確軸承鋼生產流程的各個環節及相關知識與重點等，避免教學孤島現象；將軸承鋼生產涉及的冶金、材料、機械設計等內容進行“知識交叉融合”，可以拓寬學生的知識面，豐富教學內容，并提高解決實際問題的能力；將最新發表的“前沿成果”引入課堂，補充課程相關前沿知識，讓學生對課程內容和技術發展動向的掌握具有前瞻性；在課堂中除了講解專業知識外，還將“課程思政”內容融入其中，強調冶金工業在國家社會工業化進程中的重要地位，以及高端鋼鐵材料在重大工程、海洋開發、武器裝備、航空航天等領域的支撐作用，突破國外相關領域技術封鎖所做出的成就等，作為授課內容的輔線，傳遞專業知識的同時，也傳遞背后知識探索的故事和蘊含的科學精神，激發學生對專業的學習激情和熱愛，培養學生的民族自信心和自豪感。

2.3 打造多學科背景、學緣廣泛的師資隊伍

以“新工科”和國家一流本科專業建設為契機，結合冶金工業發展趨勢，基于河南科技大學多學科產學研一體化建設為導向，合理布局涉及冶金工程、材料科學與工程、化學工程、信息工程等學科的教師梯隊，優化互補知識結構。以國際化、工程化為目標，制定出國進修訪學計劃、人才引智計劃、校企兼職兼薪計劃，堅持選拔培養、柔性引進、彈性管理相結合的工作方針，擴寬人才服務空間和引進渠道。加強與國內一些著名冶金學方面的高等學府，如東北大學、中南大學、昆明理工大學和北京科技大學之間的合作，定期邀請專業知名教師進行教學指導交流，以及深入課堂教學教授某一章節等。從知識結構、引進渠道、建設機制等多方位打造多學科背景、學緣廣泛的師資隊伍。

3 多樣式的教學方法應用

3.1 采用“教—學—用”三位一體教學模式

采用課程內容模塊化，結合“項目式教學”+“案例式教學”的教學方法，注重以學生為中心，將“科研”與“教學”相輔相成，培養學生解決復雜工程問題能力，實現“教”+“學”+“用”三位一體，如圖2（p105）所示。將傳統學生被動學習課堂教學轉換成開放式雙向形式課堂教學，研究采用問題驅動教學、互動啟發教學、翻轉課堂等多種教學手段協同方式，提高教學效果。以科研訓練、競賽活動等為支撐，鼓勵學生積極參與教師實際科研實驗、申報創新創業類項目，參加互聯網+競賽、冶金類科技競賽、虛擬仿真冶金競賽等活動，做到“學以致用、研以助學”和“以課導賽、以賽促課”，驅動課程教學良性發展。

圖2 “項目式教學”+“案例式教學”的教學方法實施模式

3.2 豐富教學媒介

利用多媒體技術的便捷性、直觀性和生動性，采用信息化手段進行課堂教學，基于PPT 演示、虛擬現實技術、現場視頻、仿真實訓、數字化教學平臺等手段，將教學內容設計制作為聲、文、圖、形并茂的演示內容，多角度展現和講解課程知識點，特別是課程內容中的重點和難點，可以使抽象問題變得具體，復雜問題變得簡單，能夠加深學生對課程的理解和興趣。同時，充分利用網絡教學資源，加強專業課程線下和線上、課前和課后靈活教學，綜合運用中國大學MOOC 平臺、優課聯盟、智慧樹、學習通、學堂在線、愛課程和學校在線開發課程等平臺和資源，充分發揮網絡教學的優勢，多途徑促使學生學習、理解和吸收課程知識點。

4 過程性的教學效果評價

建立教學過程多維度監督檢查機制，對主要教學環節開展全過程質量監控。通過多種方式定期評價教學質量，包括教師互評、學生—督導—同行—專家多級評教以及學生自評；通過教學過程檢查與質量評價，并及時反饋信息，制定相應能夠保證教學效果和質量的措施和制度，持續促進教學改進。教師采用全過程形成性考核和期末考核相結合的方式對課程進行評價，基于直接/間接評價方法判斷課程學習目標完成情況。評價結果由教師和專業相關負責人進行分析、總結和研判，根據評價結果對課程教學大綱、教學內容和教學方式等進行反思與持續改進，形成課程教學質量保障的“閉環”。

5 結語

隨著我國工業現代化及新興產業的快速發展，冶金工業向高品質化、智能化、綠色化、高效化方向發展，基于冶金學科與化工、材料、信息技術、新能源、資源環境等多學科交叉發展的“冶金+”新時代特點，圍繞冶金工業向高品質化、智能化、綠色化、高效化方向發展的人才需求，構建多學科交叉的教學理念、專業課程、教學方法和教學評價的多方位一體化體系，形成適宜的冶金專業課程教學新模式和路徑，以滿足新時代冶金工業發展對高級復合型工程人才培養的新需求。