王喜然，王 維，姚 懷，劉 偉

(河南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 洛陽 471023)

世界范圍內(nèi)新一輪科技革命的興起，新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展和“一帶一路”、“中國制造 2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等國家重大戰(zhàn)略的實施，對工程科技人才提出了更高的要求，使得高等學(xué)校工程教育的改革和發(fā)展面臨新的問題和挑戰(zhàn)[1-3]。教育部于2017年以來發(fā)布《教育部高等教育司關(guān)于開展“新工科”研究與實踐的通知》等系列文件，提出工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系五個“新”工程教育改革戰(zhàn)略，并積極推進新工科建設(shè)和工程教育改革創(chuàng)新[4-6]。同時，為了落實三全育人的思想和推進高校思政教育，實現(xiàn)高等學(xué)校專業(yè)知識傳授、專業(yè)能力培養(yǎng)和價值觀重塑三位一體的育人目標(biāo)，就必須積極推動高校的課程改革[7-9]。

專業(yè)課作為高等教育人才培養(yǎng)課程體系中的重要組成部分，在完善學(xué)生專業(yè)知識結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)創(chuàng)新性思維及工程應(yīng)用能力、開闊專業(yè)視野、促進學(xué)生個性化發(fā)展、適應(yīng)社會就業(yè)需求等方面起著不可替代的作用。因此，培養(yǎng)具有“創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)”能力的“新工科”技術(shù)人才，必須重視高等學(xué)校中專業(yè)課的教育改革和創(chuàng)新。冶金實驗研究方法是冶金工程專業(yè)重要的一門專業(yè)選修課，是集理論、實踐和創(chuàng)新于一體的綜合性課程，有很強的實用性。在“新工科”背景下，如何在有限學(xué)時內(nèi)完成課程的講授，并將思政教育融入課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生冶金實驗研究技能、專業(yè)知識工程運用能力和創(chuàng)新能力，成為任課老師亟待解決的問題。為此，本文從以下幾個方面，針對冶金實驗研究方法課程的教學(xué)改革進行了相關(guān)探索。

1 切合畢業(yè)要求指標(biāo)點，明確教學(xué)目標(biāo)

冶金工程專業(yè)畢業(yè)要求的中心是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析并解決冶金領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力，設(shè)計冶金工藝方案及實施工程實驗的專業(yè)能力和非專業(yè)素養(yǎng)[10]。在新工科背景下，結(jié)合工程認(rèn)證和畢業(yè)要求，從提高學(xué)生知識、實踐能力，特別是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識分析冶金工程問題、解決問題的能力出發(fā)，將該課程內(nèi)容分解為三大部分，各知識體系關(guān)系如圖1所示。該課程要求學(xué)生掌握冶金實驗的基本知識和實驗技術(shù)，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識進行實際應(yīng)用，并解決工業(yè)生產(chǎn)所遇到的復(fù)雜問題，擁有從事冶金工程專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)科研、生產(chǎn)的基本技能。

圖1 冶金實驗研究方法的課程知識體系

2 優(yōu)化配置課程內(nèi)容

本校開設(shè)的《冶金實驗研究方法》課程目前授課學(xué)時為24個。為了保證在較少學(xué)時內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)和實現(xiàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，同時解決多門課程間授課內(nèi)容相互重復(fù)的問題，對該課程內(nèi)容進行了優(yōu)化，刪減了與其他課程內(nèi)容重復(fù)的部分，如化學(xué)平衡與相平衡章節(jié)和物理化學(xué)、冶金原理課程中的內(nèi)容重復(fù)，現(xiàn)代檢測技術(shù)章節(jié)和冶金及材料分析檢測技術(shù)課程中的內(nèi)容重復(fù)等。這部分教學(xué)內(nèi)容由學(xué)生自主學(xué)習(xí)，以作業(yè)的形式反饋給老師，考核其對該知識點的掌握程度。同時，關(guān)注學(xué)科的前沿動態(tài)，將學(xué)科新發(fā)現(xiàn)、新理論、新工藝、新的科研成果融入日常教學(xué)中，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 利用各種教學(xué)手段，多途徑呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容

冶金實驗研究方法課程的特點之一是涉及的知識點，設(shè)備多，且需要通過大量實例來講解。利用黑板板書講解復(fù)雜理論公式的推導(dǎo)(如固體電解質(zhì)電子導(dǎo)電率)和理論概念(如固體電解質(zhì)電池工作原理、熱電偶熱電勢等)時，費時、費力，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。課程中涉及的大量設(shè)備，實驗室無法全部提供給學(xué)生觀摩和操作，設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)及工作實況(如機械泵、斯科特容量計等)也很難通過黑板上板書講解清楚。因此，在講解理論概念或設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作過程時，充分借助聲、像、動畫、視頻等方式，生動直觀的展現(xiàn)課程知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，以提高教學(xué)效果。冶金實驗的前沿研究要使用許多精密的實驗、檢測儀器，如掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀等，這部分儀器價格昂貴、數(shù)量稀少，無法對本科生全部開放，故在進行粉體形貌分析實例講解時，借助多媒體進行相關(guān)設(shè)備的介紹，以彌補學(xué)生在該方面的不足。

同時，鼓勵學(xué)生充分利用互聯(lián)網(wǎng)、電子圖書、圖書館資料等豐富的教學(xué)資源，自主進行文獻檢索和資料查找，完成自學(xué)、預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)等學(xué)習(xí)任務(wù)。充分發(fā)揮微信、“雨課堂”等相關(guān)軟件的作用，鼓勵學(xué)生展開線上實時討論、答疑，加強薄弱環(huán)節(jié)，交流、 探索有興趣的方向和領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的意識和能力。

4 思政融入課堂

為了貫徹執(zhí)行教育部印發(fā)的《高校思想政治工作質(zhì)量提升工程實施綱要》中提出要大力推動“課程思政”為目的的課堂教學(xué)改革，實現(xiàn)思想政治教育與知識體系教育的有機統(tǒng)一，根據(jù)冶金實驗研究方法課程內(nèi)容，充分發(fā)掘思政元素，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時，潛移默化接受思政教育，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的價值觀和世界觀。

根據(jù)課程的特點，思政元素融入日常教學(xué)。在講解相關(guān)公式推導(dǎo)的過程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性。在講解實驗誤差對于實驗數(shù)據(jù)的影響、實驗數(shù)據(jù)可疑值的舍棄時，教育學(xué)生應(yīng)該實事求是、去偽存真、明辨是非，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，樹立求是信念。講解試驗設(shè)計部分時，強調(diào)合理的試驗設(shè)計可以節(jié)約成本、縮短時間，且達到良好的實驗效果；同時拓展設(shè)計理念，引導(dǎo)學(xué)生對生活、未職業(yè)及人生路途進行合理的規(guī)劃和設(shè)計。通過固體電解質(zhì)傳感器在鋼鐵生產(chǎn)中提高產(chǎn)品質(zhì)量的實例講解，激發(fā)學(xué)生學(xué)以致用的信心和專業(yè)自豪感，增強學(xué)習(xí)動力，為我國從鋼鐵大國邁向鋼鐵強國貢獻自己的力量。講解溫度的測量方法和原理時，聯(lián)系到目前體溫測是人們外出必檢的一項內(nèi)容，鼓勵學(xué)生抗擊新冠疫情，提高共同應(yīng)對突發(fā)社會重大事件的能力。在講解氣體中雜質(zhì)的危害及氣體凈化方面的知識時，引導(dǎo)學(xué)生思考面對新時代的使命和擔(dān)當(dāng)該如何凈化自身的思想，排除不良思潮的影響，磨煉堅定自己的意志，樹立對社會的責(zé)任、對國家的忠誠。通過粉體熔體物性之間相互影響的講解，引導(dǎo)學(xué)生要明辨事物之間的聯(lián)系，采用唯物辯證思維的方法看待問題。

在冶金實驗研究方法教學(xué)過程中，通過依托具體的專業(yè)知識點，把握好課程教學(xué)的切入點，融入課程思政元素，因勢利導(dǎo)開展思政教育，同步實現(xiàn)學(xué)生專業(yè)知識學(xué)習(xí)與道德情操的培養(yǎng)。

5 實踐環(huán)節(jié)

在“新工科”和工程認(rèn)證背景下，實踐環(huán)節(jié)教學(xué)在人才培養(yǎng)的過程中起著重要作用，理論教學(xué)與實踐教學(xué)進行有機結(jié)合，更有利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)[11]。冶金實驗研究方法課程與實踐環(huán)節(jié)的緊密結(jié)合，能夠很好的促進學(xué)生獨立科研意識和工程技術(shù)能力的提高。

目前，我校冶金實驗研究方法課程以課堂教學(xué)為主，實驗教學(xué)并入冶金專業(yè)實驗課程及綜合技能訓(xùn)練中。同時，該課程知識的實踐應(yīng)用還貫穿在冶金專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)。冶金實驗研究常用的基本技術(shù)、設(shè)備和測試分析儀器的選擇、操作及維護等(如電阻爐、馬弗爐、真空干燥箱等)，學(xué)生可以通過冶金專業(yè)實驗、驗證實驗、演示實驗等環(huán)節(jié)進行直觀了解和掌握。冶金工程專業(yè)綜合實驗訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計環(huán)節(jié)中，需要學(xué)生文獻查閱，進行實驗設(shè)計，然后根據(jù)設(shè)計方案進行實驗安排、選擇設(shè)備、搭建實驗裝置，實施實驗，并通過文獻分析結(jié)果解決實驗過程中出現(xiàn)的問題，分析和處理實驗結(jié)果，優(yōu)化實驗方案(如采用極差法或方差法進行方案的篩選)，對實驗數(shù)據(jù)進行理論分析并與文獻結(jié)果對比，提出創(chuàng)新點，最后撰寫科學(xué)實驗報告、論文或說明書。學(xué)生在冶金專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)過程中，將冶金實驗研究方法課程知識在生產(chǎn)實際中進行印證和應(yīng)用，如真空技術(shù)在煉鋼爐外精煉中的應(yīng)用，二氧化鋯氧傳感器測定鋼液中的氧含量等。

同時，為學(xué)生提供綜合的軟、硬件實驗室。學(xué)生可以根據(jù)自己的情況參加“自主實踐”，如進行開放性實驗，參加冶金虛擬仿真煉鋼訓(xùn)練及大學(xué)生科研訓(xùn)練項目等，激發(fā)科學(xué)實驗興趣和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)和提高個體特長和優(yōu)勢。

在冶金實驗研究方法課堂教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)的有機結(jié)合，圓滿實現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。在此過程中，學(xué)生把學(xué)過的課堂知識與實驗內(nèi)容聯(lián)系起來，理論知識得到了很好的鞏固和應(yīng)用，自主學(xué)習(xí)能力、科學(xué)實驗綜合技能、理論應(yīng)用于實際、獨立思考、分析及解決實際問題的能力也大大提高。

6 結(jié) 語

在新工科的背景下，高等學(xué)校教育改革、學(xué)生培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變均圍繞知識型、技能型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)進行。冶金實驗研究方法作為冶金工程專業(yè)重要的選修課之一，從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實踐環(huán)節(jié)、思政教育等方面進行的改革和創(chuàng)新，促進了教學(xué)效果的提升和培養(yǎng)目標(biāo)的達成；同時，課程思政教育與專業(yè)知識的融合，努力實現(xiàn)“三全育人”的要求，增強了學(xué)生的專業(yè)情懷，加強學(xué)生的民族自豪感，使得學(xué)生樹立科學(xué)的價值觀和人生觀學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，從而促進現(xiàn)代化“新”的高素質(zhì)冶金人才的培養(yǎng)。