新工科教育背景下冶金工程專業實踐平臺建設的探索與實踐

盛敏奇 呂凡 李洪瑋

摘 要 基于“新工科”創新理念進行冶金工程專業實踐平臺建設的探索與實踐，主要從實踐教學體系、校內實踐教學平臺建設和校外實踐教學平臺建設三個方面進行了多學科交叉融合的創新嘗試，在深化校企合作的基礎上，強化了實踐教學、科學研究和企業需要三元融合。對于建設滿足新工科特點的工程實踐平臺具有一定的借鑒意義。

關鍵詞 新工科 冶金工程 實踐平臺

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.07.016

Abstract Based on the innovation idea of "new engineering"， the exploration and practice of the practice platform construction of metallurgical engineering specialty are carried out. The multi-disciplinary cross integration innovation attempt is mainly carried out from three aspects： the practice teaching system， the practice teaching platform construction inside the school and the practice teaching platform construction outside the school. On the basis of deepening the cooperation between the school and the enterprise， the triple integration of practice teaching， scientific research and enterprise needs is strengthened. It can be used for reference in the construction of engineering practice platform that meets the characteristics of new engineering.

Keywords new engineering; metallurgical engineering; practice platform

分別誕生于2017年2月、4月和6月的“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”吹響了“新工科”建設的號角，[1]奏響了高等工科教育改革的新篇章。當前，世界范圍內興起的“工業4.0”“中國制造2025”“互聯網+”等新一輪科技革命，都對多學科交叉融合提出了更高的要求。[2]如何改革當前傳統工科的人才培養模式，整合升級、綜合發展，培養理論基礎扎實、實踐能力突出、研究能力強、工程特色鮮明的人才，[3-4]是現階段我國高校面臨的重要而迫切的任務。

蘇州大學沙鋼鋼鐵學院是實行校企合作辦學的專業特色鮮明的工科學院，先后承擔了“卓越工程師教育培養計劃”蘇州大學試點專業建設和“‘材料制備與加工工程新工科專業建設探索與實踐”教育部首批新工科研究與實踐項目。學院在原有冶金工程專業的基礎上，對冶金-材料-加工-大數據等多學科交叉融合的冶金工程專業實踐平臺的建設進行了探索與實踐，為提升大學生的工程實踐和創新能力，培養滿足行業需求的創新性人才，促進新工科實踐教育發展提供了重要的基礎保障。

1 冶金工程實踐平臺現狀

冶金工程實踐平臺以提升大學生的工程實踐和創新能力，培養適應冶金行業需求的創新性人才為目標，充分發揮校企深度合作優勢，強化校內實踐教育中心與校外實踐教育基地溝通、協作與融合，注重學生科技創新能力培養，改進和創新學生培養環節。圍繞人才培養的最終目標，冶金工程實踐平臺已經完成以下工作：

（1）構建了新的工程實踐能力培養體系。系統化的設計了全過程中的實踐教學環節以及各環節之間的承接關聯，通過實踐教學的分層次、分階段、分類別設計，同時將課堂教學與實踐教學、學術實踐與科研創新對應相結合起來，并貫穿于工程實踐的過程中。

（2）提出了基于問題驅動的實踐教學方法改革。針對實習中學生實習效果不佳的問題，提出了基于問題驅動的實習改革，編寫了“實習140問”，讓學生帶著問題去實習，問題的設計從企業實際背景需求入手，激發學生參與的熱情和解決實際問題的興趣，強化了學生自主探索、發現問題、解決問題等方面的能力。

（3）探索了青年教師綜合能力提升機制。通過師生混合編隊共同實習的方式，青年教師全程進入企業工程現場，全方位鍛煉青年教師的工程實踐能力。此外，每兩年召開一次“教師教學法研討班”，經過學習教學理論、觀摩示范課、試講點評和討論總結，進一步提高教師的教學能力。

實踐平臺經過近五年的建設，雖然在人才培養方面已經取得了部分成果，但是隨著國內冶金行業的不斷發展和產業轉型升級，現代冶金企業對人才需求提出了更高的要求，新工科人才培養也提出了更高的目標，強調創新創業能力和跨界整合能力的培養。如何結合社會發展的新需求、學科交叉融合的新趨勢、科學研究的新成果，拓展傳統冶金學科專業的內涵和建設重點，打造冶金工程專業升級版，服務冶金行業輕型升級，是發展冶金學科、建設冶金工程實踐平臺，培養復合型工程技術人才必須要考慮和解決的主要問題。

2 實踐平臺建設

2.1 深化實踐教學改革，持續優化實踐教學體系

以產業需求為導向，以能力培養為核心，以創新性的提升為最終目標，在“三層次、四結合、五模塊”的實踐教學體系基礎上，把提升創新創業、跨學科交叉融合、團隊協作能力和解決問題能力貫穿于工程教育的全過程，形成多層次、漸進式的創新人才培養體系。

“三層次、四結合、五模塊”的教學體系是指分層次、分階段、分類別設計教學體系及其內容。多層次體現在根據學生學習過程規律，將課程實驗、課程設計和畢業設計幾個環節有機串聯，根據學生不同基礎和學習興趣，在大學四年各個層面設計對應的工程問題，強調工程問題的引領性、交融性、創新性和發展性等，[5]分階段、分層次、分類別培養學生的工程實踐和創新能力。漸進式體現在實踐能力的培養貫穿于大學四年，在基礎理論課程學習階段便開始接觸行業背景和技術發展前沿，工程問題的引入注重由理論到實踐，由基礎到專業，由傳統到新興，循序漸進，由課堂理論講解到基礎實驗驗證和綜合性實驗的設計，再到專業課程設計初步完成解決工程問題的實踐，最后通過校內實訓、生成實習和畢業設計，系統完成解決實際工程問題能力的培養。

2.2 強化學科交叉融合，建設實踐教育子平臺

目前，國內多所冶金類高校均開始建設冶金工程專業校內實習基地，基于虛擬仿真實踐教學系統，構建了仿真實訓教學平臺，借助虛擬仿真的手段，彌補了傳統生產實習、實踐教學過程中存在的不足。但是隨著新工科提出的新要求，該類校內實習基地還不能很好的體現學科交叉和融合的特點，很難滿足企業對人才的新的需求，因此，引入智能控制、互聯網+和大數據處理等模塊，將對校內平臺建設起到重要的支撐輔助作用。在原有的實踐平臺建設基礎上，強化實踐教學支撐平臺建設，體現學科交叉和融合的特色，打造多層次、遞進式實驗平臺2-2-1。

2個基礎實驗平臺——冶金過程基礎實驗平臺和金屬材料實驗平臺。在這兩個平臺中，加入基于Labview的系統開發平臺、嵌入式系統開發應用模塊和基于DSP系統設計模塊，學生不僅可以通過實驗驗證已經學習的冶金過程相關基本原理，同時對冶金過程中的智能控制技術有所了解，進一步夯實學生的理論基礎。

2個綜合實驗平臺——生態與循環冶金實驗平臺和冶金工藝流程虛擬實踐平臺。引入虛擬現實技術，可實現冶金工藝流程的 “虛實”交互式實踐教學，通過冶金工藝關鍵環節：高爐煉鐵、轉爐煉鋼、連鑄連軋、軋鋼工藝等模塊的虛擬仿真，切實提高學生生產實訓的學習效果。

1個創新實驗平臺——創新訓練平臺。關注行業發展需求和學科交叉融合的新趨勢，將學科前沿、產業和技術發展的先進理論和科研內容融入實踐教學環節，同時引入智能控制、互聯網+和大數據處理等新技術模塊，并結合學生的個人興趣愛好，引導學生開展科技創新活動。

2.3 實踐教學、科學研究和企業需要三元融合，構建校外實踐教學平臺

為滿足產業人才需求、面向未來行業發展，冶金工程專業必須向新型的新工科升級建設，構建校外實踐教學平臺。沙鋼鋼鐵學院在校企合作模式下，充分發揮校企優勢，整合了原有的沙鋼煉鐵廠生產實踐中心、沙鋼煉鋼廠生產實踐中心和沙鋼研究院設計研發實踐中心，構建校外實踐教學平臺其工作主要包括：“虛實”交互式實踐教學中，校外教師負責完成其中的現場實踐教學;在本科生科技創新與畢業論文設計中，校外導師提供課題來源、數據、資料等，學生開展研究過程中，部分實驗在冶金工程校外工程實踐基地完成。

校外工程實踐基地教師總結企業當前存在的重點、熱點技術問題，與校內工程實踐教育中心教師討論交流，結合冶金工程卓越工程師教育培養計劃，凝練核心分析方法，優化實驗教學內容，并選擇部分適合的實驗教學內容由校外工程實踐基地承擔。企業兼職教師不僅在鋼模大賽中參與指導和為競賽式自主創新實驗提供條件，而且在本科生科技創新、課程設計以及畢業設計（論文）中，結合企業的現狀，提供課題來源、數據，與校內教師共同指導，并選擇優秀的科研成果在有條件的情況下進行應用驗證。在企業中選擇有責任心、樂于教書育人的企業技術骨干和專家納入教學團隊，校內工程實踐教育中心的青年教師在沙鋼進行實踐培訓，提升年青教師的工程實踐能力，此外教師可與企業進行科研合作，解決工程實際問題，進一步提升教師的科研實踐能力。實踐證明，強調實踐教學、科學研究和企業需要三元融合，不僅是培養符合企業需要的新工科人才的有效途徑，更是實現校企共贏的有效手段。

3 結論

通過建設冶金工程新工科實踐平臺，在 “三層次、四結合、五模塊”的實踐教學體系基礎上，融入“新工科”建設的新要求，形成多層次、漸進式創新人才培養體系，同時在校內實踐教學平臺和校外實踐教學平臺建設方面進行了多學科交叉融合的創新嘗試，對于建設滿足新工科要求的工程實踐平臺具有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 張海生.我國高校“新工科”建設的實踐探索與分類發展[J].重慶高教研究，2018.1（6）：41-55.

[2] 王秀梅，胡蝶，房靜，吳鵬.工程訓練中心利用多學科綜合優勢開展創新教育的探索實踐[J].實驗技術與管理，2018.2（35）：6-9.

[3] 戴亞虹，李宏，鄔楊波，陳芬.新工科背景下“學踐研創”四位一體實踐教學體系改革[J].實驗技術與管理，2017.12（34）：189-195.

[4] 周邵萍.新工科愿景下工程教育的改革之路——過程裝備與控制工程專業的發展歷程與改革設想[J].化工高等教育，2017.4：27-33.

[5] 林健.面向未來的中國新工科建設[J].清華大學教育研究，2017.3（38）：26-35.