新工科教育背景下冶金工程专业实践平台建设的探索与实践

盛敏奇 吕凡 李洪玮

摘 要 基于“新工科”創新理念进行冶金工程专业实践平台建设的探索与实践，主要从实践教学体系、校内实践教学平台建设和校外实践教学平台建设三个方面进行了多学科交叉融合的创新尝试，在深化校企合作的基础上，强化了实践教学、科学研究和企业需要三元融合。对于建设满足新工科特点的工程实践平台具有一定的借鉴意义。

关键词 新工科 冶金工程 实践平台

中图分类号：G642                                   文献标识码：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

分别诞生于2017年2月、4月和6月的“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”吹响了“新工科”建设的号角，[1]奏响了高等工科教育改革的新篇章。当前，世界范围内兴起的“工业4.0”“中国制造2025”“互联网+”等新一轮科技革命，都对多学科交叉融合提出了更高的要求。[2]如何改革当前传统工科的人才培养模式，整合升级、综合发展，培养理论基础扎实、实践能力突出、研究能力强、工程特色鲜明的人才，[3-4]是现阶段我国高校面临的重要而迫切的任务。

苏州大学沙钢钢铁学院是实行校企合作办学的专业特色鲜明的工科学院，先后承担了“卓越工程师教育培养计划”苏州大学试点专业建设和“‘材料制备与加工工程新工科专业建设探索与实践”教育部首批新工科研究与实践项目。学院在原有冶金工程专业的基础上，对冶金-材料-加工-大数据等多学科交叉融合的冶金工程专业实践平台的建设进行了探索与实践，为提升大学生的工程实践和创新能力，培养满足行业需求的创新性人才，促进新工科实践教育发展提供了重要的基础保障。

1 冶金工程实践平台现状

冶金工程实践平台以提升大学生的工程实践和创新能力，培养适应冶金行业需求的创新性人才为目标，充分发挥校企深度合作优势，强化校内实践教育中心与校外实践教育基地沟通、协作与融合，注重学生科技创新能力培养，改进和创新学生培养环节。围绕人才培养的最终目标，冶金工程实践平台已经完成以下工作：

（1）构建了新的工程实践能力培养体系。系统化的设计了全过程中的实践教学环节以及各环节之间的承接关联，通过实践教学的分层次、分阶段、分类别设计，同时将课堂教学与实践教学、学术实践与科研创新对应相结合起来，并贯穿于工程实践的过程中。

（2）提出了基于问题驱动的实践教学方法改革。针对实习中学生实习效果不佳的问题，提出了基于问题驱动的实习改革，编写了“实习140问”，让学生带着问题去实习，问题的设计从企业实际背景需求入手，激发学生参与的热情和解决实际问题的兴趣，强化了学生自主探索、发现问题、解决问题等方面的能力。

（3）探索了青年教师综合能力提升机制。通过师生混合编队共同实习的方式，青年教师全程进入企业工程现场，全方位锻炼青年教师的工程实践能力。此外，每两年召开一次“教师教学法研讨班”，经过学习教学理论、观摩示范课、试讲点评和讨论总结，进一步提高教师的教学能力。

实践平台经过近五年的建设，虽然在人才培养方面已经取得了部分成果，但是随着国内冶金行业的不断发展和产业转型升级，现代冶金企业对人才需求提出了更高的要求，新工科人才培养也提出了更高的目标，强调创新创业能力和跨界整合能力的培养。如何结合社会发展的新需求、学科交叉融合的新趋势、科学研究的新成果，拓展传统冶金学科专业的内涵和建设重点，打造冶金工程专业升级版，服务冶金行业轻型升级，是发展冶金学科、建设冶金工程实践平台，培养复合型工程技术人才必须要考虑和解决的主要问题。

2 实践平台建设

2.1 深化实践教学改革，持续优化实践教学体系

以产业需求为导向，以能力培养为核心，以创新性的提升为最终目标，在“三层次、四结合、五模块”的实践教学体系基础上，把提升创新创业、跨学科交叉融合、团队协作能力和解决问题能力贯穿于工程教育的全过程，形成多层次、渐进式的创新人才培养体系。

“三层次、四结合、五模块”的教学体系是指分层次、分阶段、分类别设计教学体系及其内容。多层次体现在根据学生学习过程规律，将课程实验、课程设计和毕业设计几个环节有机串联，根据学生不同基础和学习兴趣，在大学四年各个层面设计对应的工程问题，强调工程问题的引领性、交融性、创新性和发展性等，[5]分阶段、分层次、分类别培养学生的工程实践和创新能力。渐进式体现在实践能力的培养贯穿于大学四年，在基础理论课程学习阶段便开始接触行业背景和技术发展前沿，工程问题的引入注重由理论到实践，由基礎到专业，由传统到新兴，循序渐进，由课堂理论讲解到基础实验验证和综合性实验的设计，再到专业课程设计初步完成解决工程问题的实践，最后通过校内实训、生成实习和毕业设计，系统完成解决实际工程问题能力的培养。

2.2 强化学科交叉融合，建设实践教育子平台

目前，国内多所冶金类高校均开始建设冶金工程专业校内实习基地，基于虚拟仿真实践教学系统，构建了仿真实训教学平台，借助虚拟仿真的手段，弥补了传统生产实习、实践教学过程中存在的不足。但是随着新工科提出的新要求，该类校内实习基地还不能很好的体现学科交叉和融合的特点，很难满足企业对人才的新的需求，因此，引入智能控制、互联网+和大数据处理等模块，将对校内平台建设起到重要的支撑辅助作用。在原有的实践平台建设基础上，强化实践教学支撑平台建设，体现学科交叉和融合的特色，打造多层次、递进式实验平台2-2-1。

2个基础实验平台——冶金过程基础实验平台和金属材料实验平台。在这两个平台中，加入基于Labview的系统开发平台、嵌入式系统开发应用模块和基于DSP系统设计模块，学生不仅可以通过实验验证已经学习的冶金过程相关基本原理，同时对冶金过程中的智能控制技术有所了解，进一步夯实学生的理论基础。

2个综合实验平台——生态与循环冶金实验平台和冶金工艺流程虚拟实践平台。引入虚拟现实技术，可实现冶金工艺流程的 “虚实”交互式实践教学，通过冶金工艺关键环节：高炉炼铁、转炉炼钢、连铸连轧、轧钢工艺等模块的虚拟仿真，切实提高学生生产实训的学习效果。

1个创新实验平台——创新训练平台。关注行业发展需求和学科交叉融合的新趋势，将学科前沿、产业和技术发展的先进理论和科研内容融入实践教学环节，同时引入智能控制、互联网+和大数据处理等新技术模块，并结合学生的个人兴趣爱好，引导学生开展科技创新活动。

2.3 实践教学、科学研究和企业需要三元融合，构建校外实践教学平台

为满足产业人才需求、面向未来行业发展，冶金工程专业必须向新型的新工科升级建设，构建校外实践教学平台。沙钢钢铁学院在校企合作模式下，充分发挥校企优势，整合了原有的沙钢炼铁厂生产实践中心、沙钢炼钢厂生产实践中心和沙钢研究院设计研发实践中心，构建校外实践教学平台其工作主要包括：“虚实”交互式实践教学中，校外教师负责完成其中的现场实践教学;在本科生科技创新与毕业论文设计中，校外导师提供课题来源、数据、资料等，学生开展研究过程中，部分实验在冶金工程校外工程实践基地完成。

校外工程实践基地教师总结企业当前存在的重点、热点技术问题，与校内工程实践教育中心教师讨论交流，结合冶金工程卓越工程师教育培养计划，凝练核心分析方法，优化实验教学内容，并选择部分适合的实验教学内容由校外工程实践基地承担。企业兼职教师不仅在钢模大赛中参与指导和为竞赛式自主创新实验提供条件，而且在本科生科技创新、课程设计以及毕业设计（论文）中，结合企业的现状，提供课题来源、数据，与校内教师共同指导，并选择优秀的科研成果在有条件的情况下进行应用验证。在企业中选择有责任心、乐于教书育人的企业技术骨干和专家纳入教学团队，校内工程实践教育中心的青年教师在沙钢进行实践培训，提升年青教师的工程实践能力，此外教师可与企业进行科研合作，解决工程实际问题，进一步提升教师的科研实践能力。实践证明，强调实践教学、科学研究和企业需要三元融合，不仅是培养符合企业需要的新工科人才的有效途径，更是实现校企共赢的有效手段。

3 结论

通过建设冶金工程新工科实践平台，在 “三层次、四结合、五模块”的实践教学体系基础上，融入“新工科”建设的新要求，形成多层次、渐进式创新人才培养体系，同时在校内实践教学平台和校外实践教学平台建设方面进行了多学科交叉融合的创新尝试，对于建设满足新工科要求的工程实践平台具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 张海生.我国高校“新工科”建设的实践探索与分类发展[J].重庆高教研究，2018.1（6）：41-55.

[2] 王秀梅，胡蝶，房静，吴鹏.工程训练中心利用多学科综合优势开展创新教育的探索实践[J].实验技术与管理，2018.2（35）：6-9.

[3] 戴亚虹，李宏，邬杨波，陈芬.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，2017.12（34）：189-195.

[4] 周邵萍.新工科愿景下工程教育的改革之路——过程装备与控制工程专业的发展历程与改革设想[J].化工高等教育，2017.4：27-33.

[5] 林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017.3（38）：26-35.