新工科背景下基于工程创新人才培养的实训课程

新工科通过“继承与创新、交叉与融合、协调与共享”的主要途径，旨在培养未来多元化、创新型卓越工程人才，以适应行业的新变化、解决企业的新问题。新工科建设的关键任务之一是通过课程改革重构人才知识体系，更加注重实践创新性课程体系建设，更加注重工程教育通识课程体系建设。实训教学是实践教学的重要组成部分，是开发学生智力、培养学生动手能力和创新意识必不可少的环节。 《冶金工艺实训》是本校冶金工程专业学生必选实践课程，在专业理论课程之后开设，主要培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，其教学质量对学生创新能力、工程素质的培养至关重要。然而，由于传统教学模式的长期限制，该课程仍然存在诸多问题。本文意在多年教学工作的基础上，分析《冶金工艺实训》课程中教与学的问题，革新教学内容，尝试新的教学模式和方法，探索提高教学质量的途径。 1 课程存在的问题 1.1 实训内容设置不合理，缺少新技术引入 冶金工艺实训课程以线上虚拟仿真软件系统为平台，设置铝电解和铜转炉精炼两个模块，其中铝电解包含换阳极、熄效应、抬母线和出铝四个项目，铜转炉精炼仅一个项目。项目中采用的工艺和参数已经几年未更新，如铝电解模块采用的电解槽比较老旧，没有体现现行的新技术、新工艺，导致学生不能将其与所学的专业新知识对接。项目中采用的仿真设备和工具也未及时更新，如其中一些操作已经实现自动化管理，而系统仍采用人工操作的方式，这不仅导致学生学不到新知识，同时容易使学生过于担忧操作环境，以至于其择业时不选择冶金企业。另外，该实训系统缺乏冶金工业中重要的贵金属和稀有金属模块，这无疑窄化了学生的知识面和就业面。 1.2 教学模式呆板，缺乏创新性引导 该实训课程现行的教学模式为：教师首先演示实训项目的分步骤操作，讲解疑难问题的解决方法，再由学生进行既定的训练。在这种教学模式下，学生丧失了主体意识，只是被动接受知识，完全依赖老师，缺乏主动性学习和思考，更谈不上创新意识的培养。实训系统既定的模块未进行补充和更新，所有模块的训练难度是固定的，没有进阶性和竞争性，导致学生在训练熟练以后容易失去兴趣，缺乏进一步的探索和提升。 1.3 考核方式不细化，难以做到合理评定 冶金工艺实训课程由于采用线上训练，课程考核主要以上机考试分数为主。考试成绩主要与学生电脑操作的速度、三维空间方位感和操作步骤的记忆有关，很难体现出学生对工艺选择、工具使用和训练结果的思考和分析。此外，考试分数还可能因为学生某一步骤操作失误等存在不确定性，难以合理、全面地评定学生的实训效果和收获。此外，学生的实训报告内容不充实，大多简单记录每天的实训内容，未详述过程中遇到的问题，缺乏对实训过程中现象的思考和总结，不能体现出学生对知识的加工和运用，也很难体现出学生之间创新能力的差异。 1.4 教师工程素养欠缺，难以联系生产实际 高校多数教师学术科研突出，但在工业生产实际方面经验欠缺，对企业的运行、管理模式、行业最新技术及人才需求变化不敏感，难以给予学生面向应用的工程实践指导。实训类课程因为与实际生产过程紧密相关，要求教师在熟悉工业生产实际的基础上，对学生进行指导和启发。然而，我专业实训课程教师由于讲授课程较多，又担任实训教室和实验室管理等工作，未能进行现场生产过程的研修和实践，缺乏生产现场的工作经验，不熟悉生产过程中采用的新技术和出现的新问题，在课程教学的过程中，也难以联系生产实际。这不仅会使实训课程沦为填鸭式教学，也会增加学生就业后的压力、拉长学生对新工作的适应期。 总之，陈旧的实训内容、呆板的教学模式、不合理的考核方式等已经严重影响了冶金工艺实训课程的教学质量，与新工科培养工程创新人才的要求相悖。因此，大力推进实训课程教学改革，探索以学生为本、面向工业生产的新型教学模式，更新实训内容，建立科学合理的评价和考核方法，切实培养具有较强动手能力、创新能力的卓越工程人才，以应对未来层出不穷的新技术和新发展，已势在必行。 2 基于工程创新人才培养的课程教学改革 创新是引领发展的第一动力，创新的根本挑战在于探索不断变化的未知。培养创新型人才，提高其参与、应对不断发展的工程新技术和新问题的能力，是高校人才培养的重要目标，是高校课程教学改革的主要目的。课程教学主要包括教学内容、教学模式和方法以及考核方式三大部分，其中任何一部分的实施情况都将影响课程的整体教学质量。因此，在反复思考、总结和论证之后，制定针对教学内容—教学模式—考核方式的系统性改革方案，同时增强教师的实践指导能力，才能切实提升教学效果。 2.1 教学内容的优化重组 依托团队中教师的科研项目，引入与教学内容相关的新方法、新技术和新科研成果，特别针对团队中教师的国家级基金项目，引入电解铜粉生产的节能降耗措施，如优化进液方式以消除浓差极化，从而降低槽电压的方法；引入高硫铝土矿同步脱硫除铁的新思路，引导学生联系已学理论知识和新思路的基本原理，使其形成发散型思维。另外，基于企业的生产实际和现实问题作为实验项目调整的依据，增加产学结合的教学内容，使学生学到的知识能够真正用于实际生产过程，特别针对电解铜粉生产过程中酸雾严重、能耗高、产品粒度不够细等问题，引导学生设计方案、解决问题。建立可辐射重、轻、稀、贵冶金四大方面的实训模块，供学生根据自己的考研、就业情况选择合适的项目进行针对性训练。通过引入冶金工业的新方法、新技术和新科研成果，使学生了解行业发展的新动态，理解行业发展的方向，为其在工作中适应和参与新变化做好思想准备。 2.2 教学模式和方法的调整 改变教师“教学”的功能，逐步发展为“引导”学生进行自主学习和创新性思考的角色。通过关联理论知识与生产实际，提出启发性问题，引导学生进行思考，尝试设计解决问题的思路和方法，使学生养成独立思考、团队协作的综合素质。通过改变教学方法，设置启发性问题，使学生养成独立思考和解决问题的能力；通过案例教学和生产现场问题的分析，使学生身临其境地感受生产现场的氛围，增强学生的团队协作能力，培养工程实践和工程管理意识。充分利用多媒体教学手段，以微课的形式展示教学中的重点和难点，不仅使学生在任何地方可灵活学习，也可大大节省教师的讲解时间，使其更多地将精力投入到与学生的交流中；引入网上优质的慕课资源，使学生多方位了解相关知识，使学生通过点看到面，针对一个问题寻求不同方面的解决方法；通过Flash动画等生动、立体地展示教学内容，增强学生的专注力。 2.3 考核方式的优化 通过制定合理的考核方式，使学生实训效果的评定不再局限于上机考试分数，更加倾向于实训过程中设计工艺、选择参数、分析问题、解决问题的综合能力的评价。注重强调学生的安全意识，细化考核学生操作的规范性和流畅性，注重学生对问题的分析和解决，撰写整理教学总结，建立更客观、合理的考核方式。通过优化考核方式，引导学生将更多的精力用于问题的分析和解决，激励学生进行创新性学习；同时有利于教师检查教学中存在的问题，及时改进教学方法。 2.4 教师能力的提升 通过校内教师挂职企业、到生产一线锻炼等方式，提高教师的工程实践能力；通过聘请企业指导教师、邀请企业专家指导答疑等方式，组建“理论和实践兼修”的“双师型”师资队伍，提高队伍的工程实践指导能力。通过校企联合等方式增强学校与企业的联系，探索人才培养的新方式，真正培养面向产业需求的创新性人才。 3 结语 在新工科背景下，以产业和企业需求为导向，通过丰富实践教学内容、改进教学模式和方法、优化考核方式、增强教师的工程实践能力，使冶金工艺实训课程能够紧跟冶金行业企业的发展，真正成为提高学生创新能力和工程素质的平台，真正培养能够解决复杂工程问题的创新型多元化人才。 [1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017(03)：1-6. [2]林健.深入扎实推进新工科建设——新工科研究与实践项目的组织和实施[J].高等工程教育研究，2017(05)：18-31. [3]金根中，吴雄彪，成军.基于实训过程的考核模式研究与实践[J].职业教育研究，2009(01)：105-106. [4]肖看，尹仕，严国萍.创新型电工电子全开放实验教学模式探索与实践[J].实验室研究与探索，2010，29(04)：79-82. [5]张振祥.电工电子实训中心在实践教学中的作用[J].辽宁工业大学学报(社会科学版)，2008(02)：123-125. [6]邓月明，王玲，周志彬.现代通信实训平台建设与实验教学改革[J].实验室研究与探索，2007(12)：122-125. [7]王俊，陈文波，蒲勇等“.新工科”背景下非电类工科专业《电工电子实训》课程教学改革探索[J].科技视界，2017(22)：24-25. [8]戴亚虹，李宏，邬杨波等.新工科背景下“学践研创”四位一体实践教学体系改革[J].实验技术与管理，2017，34(12)：189-195+225. [9]王浩程.面向卓越工程师培养构建现代工程实训平台[J].中国大学教学，2011(06)：83-85. [10]李占军“.工学结合”的高职教育实训教学模式探索[J].职教论坛，2006(18)：34-36. 新工科通过“继承与创新、交叉与融合、协调与共享”的主要途径，旨在培养未来多元化、创新型卓越工程人才，以适应行业的新变化、解决企业的新问题。新工科建设的关键任务之一是通过课程改革重构人才知识体系，更加注重实践创新性课程体系建设，更加注重工程教育通识课程体系建设。实训教学是实践教学的重要组成部分，是开发学生智力、培养学生动手能力和创新意识必不可少的环节。《冶金工艺实训》是本校冶金工程专业学生必选实践课程，在专业理论课程之后开设，主要培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，其教学质量对学生创新能力、工程素质的培养至关重要。然而，由于传统教学模式的长期限制，该课程仍然存在诸多问题。本文意在多年教学工作的基础上，分析《冶金工艺实训》课程中教与学的问题，革新教学内容，尝试新的教学模式和方法，探索提高教学质量的途径。1 课程存在的问题1.1 实训内容设置不合理，缺少新技术引入冶金工艺实训课程以线上虚拟仿真软件系统为平台，设置铝电解和铜转炉精炼两个模块，其中铝电解包含换阳极、熄效应、抬母线和出铝四个项目，铜转炉精炼仅一个项目。项目中采用的工艺和参数已经几年未更新，如铝电解模块采用的电解槽比较老旧，没有体现现行的新技术、新工艺，导致学生不能将其与所学的专业新知识对接。项目中采用的仿真设备和工具也未及时更新，如其中一些操作已经实现自动化管理，而系统仍采用人工操作的方式，这不仅导致学生学不到新知识，同时容易使学生过于担忧操作环境，以至于其择业时不选择冶金企业。另外，该实训系统缺乏冶金工业中重要的贵金属和稀有金属模块，这无疑窄化了学生的知识面和就业面。1.2 教学模式呆板，缺乏创新性引导该实训课程现行的教学模式为：教师首先演示实训项目的分步骤操作，讲解疑难问题的解决方法，再由学生进行既定的训练。在这种教学模式下，学生丧失了主体意识，只是被动接受知识，完全依赖老师，缺乏主动性学习和思考，更谈不上创新意识的培养。实训系统既定的模块未进行补充和更新，所有模块的训练难度是固定的，没有进阶性和竞争性，导致学生在训练熟练以后容易失去兴趣，缺乏进一步的探索和提升。1.3 考核方式不细化，难以做到合理评定冶金工艺实训课程由于采用线上训练，课程考核主要以上机考试分数为主。考试成绩主要与学生电脑操作的速度、三维空间方位感和操作步骤的记忆有关，很难体现出学生对工艺选择、工具使用和训练结果的思考和分析。此外，考试分数还可能因为学生某一步骤操作失误等存在不确定性，难以合理、全面地评定学生的实训效果和收获。此外，学生的实训报告内容不充实，大多简单记录每天的实训内容，未详述过程中遇到的问题，缺乏对实训过程中现象的思考和总结，不能体现出学生对知识的加工和运用，也很难体现出学生之间创新能力的差异。1.4 教师工程素养欠缺，难以联系生产实际高校多数教师学术科研突出，但在工业生产实际方面经验欠缺，对企业的运行、管理模式、行业最新技术及人才需求变化不敏感，难以给予学生面向应用的工程实践指导。实训类课程因为与实际生产过程紧密相关，要求教师在熟悉工业生产实际的基础上，对学生进行指导和启发。然而，我专业实训课程教师由于讲授课程较多，又担任实训教室和实验室管理等工作，未能进行现场生产过程的研修和实践，缺乏生产现场的工作经验，不熟悉生产过程中采用的新技术和出现的新问题，在课程教学的过程中，也难以联系生产实际。这不仅会使实训课程沦为填鸭式教学，也会增加学生就业后的压力、拉长学生对新工作的适应期。总之，陈旧的实训内容、呆板的教学模式、不合理的考核方式等已经严重影响了冶金工艺实训课程的教学质量，与新工科培养工程创新人才的要求相悖。因此，大力推进实训课程教学改革，探索以学生为本、面向工业生产的新型教学模式，更新实训内容，建立科学合理的评价和考核方法，切实培养具有较强动手能力、创新能力的卓越工程人才，以应对未来层出不穷的新技术和新发展，已势在必行。2 基于工程创新人才培养的课程教学改革创新是引领发展的第一动力，创新的根本挑战在于探索不断变化的未知。培养创新型人才，提高其参与、应对不断发展的工程新技术和新问题的能力，是高校人才培养的重要目标，是高校课程教学改革的主要目的。课程教学主要包括教学内容、教学模式和方法以及考核方式三大部分，其中任何一部分的实施情况都将影响课程的整体教学质量。因此，在反复思考、总结和论证之后，制定针对教学内容—教学模式—考核方式的系统性改革方案，同时增强教师的实践指导能力，才能切实提升教学效果。2.1 教学内容的优化重组依托团队中教师的科研项目，引入与教学内容相关的新方法、新技术和新科研成果，特别针对团队中教师的国家级基金项目，引入电解铜粉生产的节能降耗措施，如优化进液方式以消除浓差极化，从而降低槽电压的方法；引入高硫铝土矿同步脱硫除铁的新思路，引导学生联系已学理论知识和新思路的基本原理，使其形成发散型思维。另外，基于企业的生产实际和现实问题作为实验项目调整的依据，增加产学结合的教学内容，使学生学到的知识能够真正用于实际生产过程，特别针对电解铜粉生产过程中酸雾严重、能耗高、产品粒度不够细等问题，引导学生设计方案、解决问题。建立可辐射重、轻、稀、贵冶金四大方面的实训模块，供学生根据自己的考研、就业情况选择合适的项目进行针对性训练。通过引入冶金工业的新方法、新技术和新科研成果，使学生了解行业发展的新动态，理解行业发展的方向，为其在工作中适应和参与新变化做好思想准备。2.2 教学模式和方法的调整改变教师“教学”的功能，逐步发展为“引导”学生进行自主学习和创新性思考的角色。通过关联理论知识与生产实际，提出启发性问题，引导学生进行思考，尝试设计解决问题的思路和方法，使学生养成独立思考、团队协作的综合素质。通过改变教学方法，设置启发性问题，使学生养成独立思考和解决问题的能力；通过案例教学和生产现场问题的分析，使学生身临其境地感受生产现场的氛围，增强学生的团队协作能力，培养工程实践和工程管理意识。充分利用多媒体教学手段，以微课的形式展示教学中的重点和难点，不仅使学生在任何地方可灵活学习，也可大大节省教师的讲解时间，使其更多地将精力投入到与学生的交流中；引入网上优质的慕课资源，使学生多方位了解相关知识，使学生通过点看到面，针对一个问题寻求不同方面的解决方法；通过Flash动画等生动、立体地展示教学内容，增强学生的专注力。2.3 考核方式的优化通过制定合理的考核方式，使学生实训效果的评定不再局限于上机考试分数，更加倾向于实训过程中设计工艺、选择参数、分析问题、解决问题的综合能力的评价。注重强调学生的安全意识，细化考核学生操作的规范性和流畅性，注重学生对问题的分析和解决，撰写整理教学总结，建立更客观、合理的考核方式。通过优化考核方式，引导学生将更多的精力用于问题的分析和解决，激励学生进行创新性学习；同时有利于教师检查教学中存在的问题，及时改进教学方法。2.4 教师能力的提升通过校内教师挂职企业、到生产一线锻炼等方式，提高教师的工程实践能力；通过聘请企业指导教师、邀请企业专家指导答疑等方式，组建“理论和实践兼修”的“双师型”师资队伍，提高队伍的工程实践指导能力。通过校企联合等方式增强学校与企业的联系，探索人才培养的新方式，真正培养面向产业需求的创新性人才。3 结语在新工科背景下，以产业和企业需求为导向，通过丰富实践教学内容、改进教学模式和方法、优化考核方式、增强教师的工程实践能力，使冶金工艺实训课程能够紧跟冶金行业企业的发展，真正成为提高学生创新能力和工程素质的平台，真正培养能够解决复杂工程问题的创新型多元化人才。参考文献[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017(03)：1-6.[2]林健.深入扎实推进新工科建设——新工科研究与实践项目的组织和实施[J].高等工程教育研究，2017(05)：18-31.[3]金根中，吴雄彪，成军.基于实训过程的考核模式研究与实践[J].职业教育研究，2009(01)：105-106.[4]肖看，尹仕，严国萍.创新型电工电子全开放实验教学模式探索与实践[J].实验室研究与探索，2010，29(04)：79-82.[5]张振祥.电工电子实训中心在实践教学中的作用[J].辽宁工业大学学报(社会科学版)，2008(02)：123-125.[6]邓月明，王玲，周志彬.现代通信实训平台建设与实验教学改革[J].实验室研究与探索，2007(12)：122-125.[7]王俊，陈文波，蒲勇等“.新工科”背景下非电类工科专业《电工电子实训》课程教学改革探索[J].科技视界，2017(22)：24-25.[8]戴亚虹，李宏，邬杨波等.新工科背景下“学践研创”四位一体实践教学体系改革[J].实验技术与管理，2017，34(12)：189-195+225.[9]王浩程.面向卓越工程师培养构建现代工程实训平台[J].中国大学教学，2011(06)：83-85.[10]李占军“.工学结合”的高职教育实训教学模式探索[J].职教论坛，2006(18)：34-36.

文章来源：《冶金与材料》 网址: http://www.yjyclzz.cn/qikandaodu/2020/0529/335.html