“新工科”背景下《控轧控冷》课程的教学多元化模式的探索

（上海应用技术大学材料学院 上海 201408）

为全力探索形成领先全球的工程教育模式，应对新一轮科技革命与产业变革的发展，2016年初教育部首次提出“新工科”建设计划，将新兴产业如人工智能、智能制造、机器人和云计算的专业纳入“新工科”的范畴，同时也包括对传统工科专业的升级改造。特别地，对于应用型高校的课程建设，“新工科”人才培养方案需立足行业发展要求和现状，构建新型的具有工程实践能力强、具备多元化全球视野和创新能力的培养模式。

上海应用技术大学是全国最早以“应用技术”命名的上海市属重点建设高水平应用创新型大学，其特色专业材料成型及控制工程为市教委重点学科，以培养掌握材料加工成型的基础理论知识、组织和性能相关性规律和新材料、新产品、新工艺的开发能力，因此“控制轧制和控制冷却”（简称《控轧控冷》）课程就显得至关重要，基于国内钢铁行业及其它制造业的迅猛发展，对掌握先进生产技术专业人才的迫切需求，针对“新工科”背景下《控轧控冷》课程的教学模式改革和教学思维创新的探讨是极其必要的。

1 《控轧控冷》课程特点与传统教学模式的问题

“控制轧制和控制冷却”是把轧制理论和生产实践理论结合起来的一门重要课程，控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获得细小晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺。控制冷却是控制轧后钢材的冷却速度达到改善钢材组织和性能的目的。该课程具有先修课程较多，包括金属学与热处理，钢铁冶金、工程材料力学性能、轧制工艺学、轧制原理等理论基础课和专业基础课，涉及专业交叉融合及其知识面较广。

基于以上特点，该课程理论知识与企业实际生产实践结合较为紧密，既包含有很多“冗长”的理论知识，同时也有很多由理论演变而成的工艺。因此，不仅对该课程的授课教师的知识结构、教学水平、生产实践经验提出严格要求，同时也对“新工科”下的先进教学思维模式也提出了更大的挑战。一方面，该课程的教材内容往往滞后于企业技术的发展，需要授课教师具有较为丰富的现场经验；另一方面，由于理论课程深度较大，如何在“枯燥”的理论知识传授中提高学生的专注度，也成为提高教学质量的关键问题。

2 《控轧控冷》课程多元化教学模式的思考

2.1 多元化教学手段的结合

板书是教师在教学过程中，配合语言、媒体等，运用文字、符号、图表向学生传播信息的教学行为方式。这种传统教学方法尽管有利于知识的传授，但由于该课程涉及到很多的生产车间、机械设备、工艺流程等，因此运用多媒体课件、视频与板书结合的教学手段能够较直观、真实、具体地展示给学生，不但可以提高学生的专注程度，也可以加深学生对企业生产线的认识。如在讲述第一节第一章“钢的强化和韧化”时，从科普视频“鲁伯特之泪”出发，解释为什么易碎品的玻璃在经过简单的淬火工艺后可以形成头部比铁锤更为坚硬，但尾部却比普通玻璃更脆的特性。又比如讲述钢材在轧制过程组织演变规律中，可通过多媒体把从近年来的文献处收集到的金相图、扫描电镜图甚至透射电镜图展示，通过计算机辅助教学将轧制工艺过程的组织变化动态展示出来。在多媒体视频的展示过程中，既能引发学生对强度与韧性的思考，也能从中体会成分、工艺和组织性能间的相关性影响规律。

另外，“慕课”教学是近来高校为加强知识传播和推进教育新思路而推出的一种网上课程，与传统课堂模式相较，慕课教育实现了教育资源的共享与信息的有效传递，使学生具有更大的自主性。如“塑性成型原理”的中国大学慕课已实现千人以上的观看，并且教师能在线实时回答学生提出的问题和疑难解答。对于控轧控冷的理论课程部分，包含钢的强化和韧化，钢的奥氏体形变与再结晶，在变形条件下的相变等部分，通过分小节在慕课上上传本节的内容与有关的课外资源，丰富了课程的学习内容，提高了教学的有效性并进一步推动了多元化教学模式的创新。

2.2 校内教师与企业专家的多元化授课

《控轧控冷》课程内容主要包括控制轧制和控制冷却技术的理论与应用两方面，考虑到校内教师对于企业现场的不够了解，可采用校内教师与企业专家多元化穿插授课的教学方式，以“专家讲座”的方式对原有教学内容进行部分整合，如“控轧控冷技术在板带生产中的应用”可适当拓宽至整个板带生产过程中的设备、工艺、参数选择以及成品的处理，将理论与实践有效地结合起来。同时以“专题讨论”的方式开授“讨论课”，能够充分调动学生的积极性、促使学生主动思考，让他们踊跃参与课堂互动，真正成为课堂的主人。在大量查阅文献资料的基础上，既能了解目前的轧制工艺和轧制制度，也能锻炼学生的表达能力，引发学生对理论与实践的联系与思考。

2.3 教学与实践一体化的多元化教学环节

其次，《控轧控冷》是一门实践性很强的专业技术课，为了“新工科”背景下具备高实践能力人才的需求，培养学生的创新精神，可在教学中加强实践环节，通过实验、参观与课程实习、毕业实习、参与科研课题等来达到目的，如结合“金属学及热处理”的实践课程，设置金相和轧制实验室的参观和实践活动，既有利于学生的实验基础训练，又有利于提高学生分析问题和解决问题的能力。又如可安排学生参加科研活动，参与金属系研究生导师的实践课题。从工程实际出发，建立性能—组织—工艺控制的思考模式。

同时，实践教学是高校第二课堂体系的一个重要组成部分，在高校第二课堂中，实践教学活动是实现“知行合一”的重要实施步骤，如果说第一课堂主要完成学生智力因素开发，第二课堂主要是塑造人格、创新能力等非智力因素开发，实践教学可以有效对学生非智力因素开发，对于实现第二课堂教学目标具有重要价值。

2.4 课程考核模式多元化的建立

教考分离制度能客观公正地反映学生的真实水平，激发学生的竞争意识，但传统的教学试卷仅限于书本上的理论知识，对于《控轧控冷》课程的实践部分，难以通过卷面的客观题考察学生的水平。因此一方面，应将试题分为客观和主观性试题两种，针对不同的实践内容给出不同的题型，如思考题“你认为在双相钢的控轧控冷过程中，最重要的工艺步骤是哪一步，为什么？”；另一方面，将实践部分的讨论课也作为部分的多元化考核制度，比如可以开展小组讨论，让学生之间互相交流分享学习心得体会；组织实践活动，让学生自己动手、亲身感悟，将理论知识转化为实际应用，对考察标准化、规范化、科学化、都起着非常重要的作用。

3 教学多元化模式的要求

3.1 学情分析与自主学习

在这种多元化教学模式的要求下，通过大数据技术精准开展学情分析以制定教学计划是很重要的。学情涉及的内容非常广，包括现有的知识结构、学生的兴趣点、学生的认知状态和发展规律等，如学生在学习《控轧控冷》课程前，是否已经对关于金属学热处理的知识有了一定的掌握，这对于教师在课程讲授过程的偏重点尤为关键。同时，教师能够通过互联网上的数据反馈对每个学生的具体情况进行综合评价，根据结果进行针对性的个性化教学。除此之外，分析学生的个体差异，即学生的学习能力和学习风格因人而异，老师要尊重学生的差异化发展，不能一味地培养没有思考能力的“考试机器”，给不同学生推荐一些对课程学习有帮助的资料和信息，可以提高其学习兴趣和学习能力。

同时，自主学习在高等学校教育中是特别重要的。一方面，教师可以在网络上（如慕课）课前提供丰富完整的学前资源、提前布置有学习目标的预习任务，这样不同层次的学生可以通过网上资源先期开展自主学习，可根据自己对所学知识的掌握情况进行针对化、个性化的预习工作。特别地，自主学习仍需要学生的自我监督和辅助指导，可在学生群体中设立小组长，以分组的方式进行自主预习，不仅可以提高教学效率，也能使个体在相互学习过程中了解个人差异，以获得一定的学情分析。

3.2 教师“信息技术”的学习

多元化教学模式的构建离不开教师信息技术素养的提升。新工科背景下教师需要具备的核心素养首先是信息技术的应用能力，主要是专业核心技术的更新、先进授课方法的学习与智慧教学模式的学习。

首先是专业核心技术的更新，不同于中小学教师，高校教授的内容中需结合最新的科学研究进展进行一定的更新，如钢的强化与韧化中提到：细晶强化是一种能够同时提高强度和韧性的方式，但在最新的研究中发现，当晶粒尺寸细化到十几纳米时，材料的强度反而会出现下降的趋势。因此，高校教师在讲授课程内容时应不断学习最新的专业理论知识与核心技术，不能停留在原来的版本下。同时，要达到课堂高效教学的良好效果，教师必须熟练应用授课助手，通过它控制手机和电脑投屏，发挥移动讲台的功能。另外。基于电子扫描仪和阅卷机等智能设备终端，智慧阅卷平台可以采集随堂测验、课下作业、模拟考试等种种教学场景中的成绩数据，为教师的后续教学工作提供精准的数据参考，从而实现精准化、智能化教学。

4 结语

材料成型及控制工程专业的毕业生将来直接服务于国内各大中型钢铁企业，基于“新工科”背景下的课程教学模式的探索势在必行，《控轧控冷》课程多元化教学模式的创新与改革仍在探索与推进之中，这将为提高我们专业的行业优势和本科生的专业素质尤为重要。只有通过不断的思考、探索、研究和总计，并结合本专业的实际情况，才能达到“新工科”背景下的人才需求。