“新工科”背景下《控軋控冷》課程的教學多元化模式的探索

（上海應用技術大學材料學院 上海 201408）

為全力探索形成領先全球的工程教育模式，應對新一輪科技革命與產業變革的發展，2016年初教育部首次提出“新工科”建設計劃，將新興產業如人工智能、智能制造、機器人和云計算的專業納入“新工科”的范疇，同時也包括對傳統工科專業的升級改造。特別地，對于應用型高校的課程建設，“新工科”人才培養方案需立足行業發展要求和現狀，構建新型的具有工程實踐能力強、具備多元化全球視野和創新能力的培養模式。

上海應用技術大學是全國最早以“應用技術”命名的上海市屬重點建設高水平應用創新型大學，其特色專業材料成型及控制工程為市教委重點學科，以培養掌握材料加工成型的基礎理論知識、組織和性能相關性規律和新材料、新產品、新工藝的開發能力，因此“控制軋制和控制冷卻”（簡稱《控軋控冷》）課程就顯得至關重要，基于國內鋼鐵行業及其它制造業的迅猛發展，對掌握先進生產技術專業人才的迫切需求，針對“新工科”背景下《控軋控冷》課程的教學模式改革和教學思維創新的探討是極其必要的。

1 《控軋控冷》課程特點與傳統教學模式的問題

“控制軋制和控制冷卻”是把軋制理論和生產實踐理論結合起來的一門重要課程，控制軋制是在熱軋過程中通過對金屬加熱制度、變形制度和溫度制度的合理控制，使熱塑性變形與固態相變結合，以獲得細小晶粒組織，使鋼材具有優異的綜合力學性能的軋制新工藝。控制冷卻是控制軋后鋼材的冷卻速度達到改善鋼材組織和性能的目的。該課程具有先修課程較多，包括金屬學與熱處理，鋼鐵冶金、工程材料力學性能、軋制工藝學、軋制原理等理論基礎課和專業基礎課，涉及專業交叉融合及其知識面較廣。

基于以上特點，該課程理論知識與企業實際生產實踐結合較為緊密，既包含有很多“冗長”的理論知識，同時也有很多由理論演變而成的工藝。因此，不僅對該課程的授課教師的知識結構、教學水平、生產實踐經驗提出嚴格要求，同時也對“新工科”下的先進教學思維模式也提出了更大的挑戰。一方面，該課程的教材內容往往滯后于企業技術的發展，需要授課教師具有較為豐富的現場經驗；另一方面，由于理論課程深度較大，如何在“枯燥”的理論知識傳授中提高學生的專注度，也成為提高教學質量的關鍵問題。

2 《控軋控冷》課程多元化教學模式的思考

2.1 多元化教學手段的結合

板書是教師在教學過程中，配合語言、媒體等，運用文字、符號、圖表向學生傳播信息的教學行為方式。這種傳統教學方法盡管有利于知識的傳授，但由于該課程涉及到很多的生產車間、機械設備、工藝流程等，因此運用多媒體課件、視頻與板書結合的教學手段能夠較直觀、真實、具體地展示給學生，不但可以提高學生的專注程度，也可以加深學生對企業生產線的認識。如在講述第一節第一章“鋼的強化和韌化”時，從科普視頻“魯伯特之淚”出發，解釋為什么易碎品的玻璃在經過簡單的淬火工藝后可以形成頭部比鐵錘更為堅硬，但尾部卻比普通玻璃更脆的特性。又比如講述鋼材在軋制過程組織演變規律中，可通過多媒體把從近年來的文獻處收集到的金相圖、掃描電鏡圖甚至透射電鏡圖展示，通過計算機輔助教學將軋制工藝過程的組織變化動態展示出來。在多媒體視頻的展示過程中，既能引發學生對強度與韌性的思考，也能從中體會成分、工藝和組織性能間的相關性影響規律。

另外，“慕課”教學是近來高校為加強知識傳播和推進教育新思路而推出的一種網上課程，與傳統課堂模式相較，慕課教育實現了教育資源的共享與信息的有效傳遞，使學生具有更大的自主性。如“塑性成型原理”的中國大學慕課已實現千人以上的觀看，并且教師能在線實時回答學生提出的問題和疑難解答。對于控軋控冷的理論課程部分，包含鋼的強化和韌化，鋼的奧氏體形變與再結晶，在變形條件下的相變等部分，通過分小節在慕課上上傳本節的內容與有關的課外資源，豐富了課程的學習內容，提高了教學的有效性并進一步推動了多元化教學模式的創新。

2.2 校內教師與企業專家的多元化授課

《控軋控冷》課程內容主要包括控制軋制和控制冷卻技術的理論與應用兩方面，考慮到校內教師對于企業現場的不夠了解，可采用校內教師與企業專家多元化穿插授課的教學方式，以“專家講座”的方式對原有教學內容進行部分整合，如“控軋控冷技術在板帶生產中的應用”可適當拓寬至整個板帶生產過程中的設備、工藝、參數選擇以及成品的處理，將理論與實踐有效地結合起來。同時以“專題討論”的方式開授“討論課”，能夠充分調動學生的積極性、促使學生主動思考，讓他們踴躍參與課堂互動，真正成為課堂的主人。在大量查閱文獻資料的基礎上，既能了解目前的軋制工藝和軋制制度，也能鍛煉學生的表達能力，引發學生對理論與實踐的聯系與思考。

2.3 教學與實踐一體化的多元化教學環節

其次，《控軋控冷》是一門實踐性很強的專業技術課，為了“新工科”背景下具備高實踐能力人才的需求，培養學生的創新精神，可在教學中加強實踐環節，通過實驗、參觀與課程實習、畢業實習、參與科研課題等來達到目的，如結合“金屬學及熱處理”的實踐課程，設置金相和軋制實驗室的參觀和實踐活動，既有利于學生的實驗基礎訓練，又有利于提高學生分析問題和解決問題的能力。又如可安排學生參加科研活動，參與金屬系研究生導師的實踐課題。從工程實際出發，建立性能—組織—工藝控制的思考模式。

同時，實踐教學是高校第二課堂體系的一個重要組成部分，在高校第二課堂中，實踐教學活動是實現“知行合一”的重要實施步驟，如果說第一課堂主要完成學生智力因素開發，第二課堂主要是塑造人格、創新能力等非智力因素開發，實踐教學可以有效對學生非智力因素開發，對于實現第二課堂教學目標具有重要價值。

2.4 課程考核模式多元化的建立

教考分離制度能客觀公正地反映學生的真實水平，激發學生的競爭意識，但傳統的教學試卷僅限于書本上的理論知識，對于《控軋控冷》課程的實踐部分，難以通過卷面的客觀題考察學生的水平。因此一方面，應將試題分為客觀和主觀性試題兩種，針對不同的實踐內容給出不同的題型，如思考題“你認為在雙相鋼的控軋控冷過程中，最重要的工藝步驟是哪一步，為什么？”；另一方面，將實踐部分的討論課也作為部分的多元化考核制度，比如可以開展小組討論，讓學生之間互相交流分享學習心得體會；組織實踐活動，讓學生自己動手、親身感悟，將理論知識轉化為實際應用，對考察標準化、規范化、科學化、都起著非常重要的作用。

3 教學多元化模式的要求

3.1 學情分析與自主學習

在這種多元化教學模式的要求下，通過大數據技術精準開展學情分析以制定教學計劃是很重要的。學情涉及的內容非常廣，包括現有的知識結構、學生的興趣點、學生的認知狀態和發展規律等，如學生在學習《控軋控冷》課程前，是否已經對關于金屬學熱處理的知識有了一定的掌握，這對于教師在課程講授過程的偏重點尤為關鍵。同時，教師能夠通過互聯網上的數據反饋對每個學生的具體情況進行綜合評價，根據結果進行針對性的個性化教學。除此之外，分析學生的個體差異，即學生的學習能力和學習風格因人而異，老師要尊重學生的差異化發展，不能一味地培養沒有思考能力的“考試機器”，給不同學生推薦一些對課程學習有幫助的資料和信息，可以提高其學習興趣和學習能力。

同時，自主學習在高等學校教育中是特別重要的。一方面，教師可以在網絡上（如慕課）課前提供豐富完整的學前資源、提前布置有學習目標的預習任務，這樣不同層次的學生可以通過網上資源先期開展自主學習，可根據自己對所學知識的掌握情況進行針對化、個性化的預習工作。特別地，自主學習仍需要學生的自我監督和輔助指導，可在學生群體中設立小組長，以分組的方式進行自主預習，不僅可以提高教學效率，也能使個體在相互學習過程中了解個人差異，以獲得一定的學情分析。

3.2 教師“信息技術”的學習

多元化教學模式的構建離不開教師信息技術素養的提升。新工科背景下教師需要具備的核心素養首先是信息技術的應用能力，主要是專業核心技術的更新、先進授課方法的學習與智慧教學模式的學習。

首先是專業核心技術的更新，不同于中小學教師，高校教授的內容中需結合最新的科學研究進展進行一定的更新，如鋼的強化與韌化中提到：細晶強化是一種能夠同時提高強度和韌性的方式，但在最新的研究中發現，當晶粒尺寸細化到十幾納米時，材料的強度反而會出現下降的趨勢。因此，高校教師在講授課程內容時應不斷學習最新的專業理論知識與核心技術，不能停留在原來的版本下。同時，要達到課堂高效教學的良好效果，教師必須熟練應用授課助手，通過它控制手機和電腦投屏，發揮移動講臺的功能。另外。基于電子掃描儀和閱卷機等智能設備終端，智慧閱卷平臺可以采集隨堂測驗、課下作業、模擬考試等種種教學場景中的成績數據，為教師的后續教學工作提供精準的數據參考，從而實現精準化、智能化教學。

4 結語

材料成型及控制工程專業的畢業生將來直接服務于國內各大中型鋼鐵企業，基于“新工科”背景下的課程教學模式的探索勢在必行，《控軋控冷》課程多元化教學模式的創新與改革仍在探索與推進之中，這將為提高我們專業的行業優勢和本科生的專業素質尤為重要。只有通過不斷的思考、探索、研究和總計，并結合本專業的實際情況，才能達到“新工科”背景下的人才需求。