張文娟，馬保中，王成彥

（北京科技大學(xué) 冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京 100083）

“雙一流”建設(shè)是我國(guó)高等教育發(fā)展的必由之路，旨在提升我國(guó)高等教育的綜合實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力［1-3］。該計(jì)劃的目標(biāo)是培養(yǎng)一批世界一流的大學(xué)和學(xué)科，并提高我國(guó)高等教育的整體水平。自2015年《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》發(fā)布以來(lái)［4］，全國(guó)各高校積極響應(yīng)，致力于進(jìn)入世界一流大學(xué)行列，并以建設(shè)高水平學(xué)科為出發(fā)點(diǎn)［5］。冶金工程專業(yè)是北京科技大學(xué)最具特色和優(yōu)勢(shì)的專業(yè)之一，于2022年入選第二輪“雙一流”學(xué)科建設(shè)名單。“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”是冶金工程專業(yè)的核心課程之一，是一門具有較強(qiáng)綜合性和工程應(yīng)用性的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其綜合性體現(xiàn)在該課程以高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、大學(xué)化學(xué)、傳遞過(guò)程原理等理論為基礎(chǔ)，知識(shí)體系及內(nèi)容涉及面廣；工程應(yīng)用性體現(xiàn)在其主要研究冶金生產(chǎn)實(shí)踐中所遇到的各種單元操作技術(shù)和典型設(shè)備的構(gòu)造及選型等工程實(shí)際問(wèn)題，以為學(xué)生將來(lái)從事冶金工藝及科學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［6-7］。不難看出，“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”是一門兼具理論性與實(shí)踐性的專業(yè)類課程。然而，該課程的教學(xué)內(nèi)容一直沿用“化工原理”的教學(xué)內(nèi)容，難以滿足冶金工程專業(yè)的培養(yǎng)需求。為此，本文在分析“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”課程現(xiàn)存問(wèn)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合冶金工程專業(yè)特點(diǎn)對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、方法和模式等方面的改革提出了一些設(shè)想。

一、現(xiàn)存問(wèn)題分析

（一）課程內(nèi)容沿用“化工原理”內(nèi)容，且不能完全覆蓋冶煉過(guò)程，致使教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)課程的設(shè)置嚴(yán)重脫節(jié)

單元操作的概念首先出現(xiàn)于化學(xué)工程領(lǐng)域，在20世紀(jì)二三十年代，化工界已認(rèn)識(shí)到在許多不同的工業(yè)過(guò)程中有著共同的操作步驟，其中以物理過(guò)程為主的被稱為單元操作，單元操作的認(rèn)識(shí)與研究在歷史上對(duì)化工和其他工業(yè)的發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用?，F(xiàn)代冶金很多單元過(guò)程和化工單元過(guò)程密不可分又不盡相同，反應(yīng)過(guò)程均包含物理過(guò)程和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。目前，國(guó)內(nèi)各大院校的冶金專業(yè)均已開(kāi)設(shè)“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”或相近的必修課程，所講授的內(nèi)容均基于“化工原理”。盡管冶金過(guò)程與化工過(guò)程有許多相近之處，但現(xiàn)有的“化工原理”內(nèi)容并不能完全覆蓋冶煉過(guò)程，且有很多單元操作體系并未應(yīng)用于冶金過(guò)程中，教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)課程的設(shè)置存在嚴(yán)重脫節(jié)，對(duì)于冶金單元操作領(lǐng)域的理論、工藝、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)重滯后且不夠完善。

（二）理論教學(xué)過(guò)于偏重專業(yè)知識(shí)的培養(yǎng)

在高等教育領(lǐng)域，專業(yè)知識(shí)培養(yǎng)是至關(guān)重要的一環(huán)。而專業(yè)知識(shí)傳授需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，才能夠真正地發(fā)揮作用。在冶金工程專業(yè)中，理論教學(xué)過(guò)于偏重專業(yè)知識(shí)培養(yǎng)，不僅會(huì)導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法聯(lián)系冶金專業(yè)所學(xué)，而且會(huì)使學(xué)生難以將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情況中。“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”課程內(nèi)容均基于“化工原理”，而“化工原理”內(nèi)容偏重于理論知識(shí)傳授，如專業(yè)設(shè)備的尺寸計(jì)算、設(shè)備構(gòu)成及作用原理［8］，忽略了相關(guān)過(guò)程的冶金專業(yè)知識(shí)和運(yùn)用，使學(xué)生無(wú)法聯(lián)系冶金專業(yè)所學(xué)，僅將其看作是一門與化學(xué)、機(jī)械工程類似的注重理論計(jì)算的學(xué)科。

（三）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容缺乏且相對(duì)獨(dú)立

如前所述，“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”課程是一門具有較強(qiáng)工程應(yīng)用性的課程，而現(xiàn)有課程內(nèi)容設(shè)置對(duì)工程實(shí)踐方面培養(yǎng)不足，不夠重視學(xué)生在工程實(shí)踐中觸類旁通的培養(yǎng)，且高水平的科研成果與教學(xué)內(nèi)容脫節(jié)。

二、課程內(nèi)容模塊化與開(kāi)放式教學(xué)設(shè)想

基于上述問(wèn)題，為兼顧研究型與工程型冶金人才培養(yǎng)的需求，結(jié)合北京科技大學(xué)的特色與優(yōu)勢(shì)，筆者從課程改革和建設(shè)方面提出了一些設(shè)想：一是針對(duì)冶金工程人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，在有限的課時(shí)內(nèi)選擇更有針對(duì)性的冶金單元操作過(guò)程進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué)，以促使學(xué)生掌握實(shí)際操作技能，提高實(shí)踐能力，從而更好地適應(yīng)未來(lái)的工作需求；二是從解決工程問(wèn)題的實(shí)用性出發(fā)，越過(guò)復(fù)雜的抽象原理，使學(xué)生掌握更具工程應(yīng)用價(jià)值的設(shè)計(jì)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，能更好地理解實(shí)際工作中所遇到的問(wèn)題；三是突出技術(shù)和工程問(wèn)題以及科研創(chuàng)新成果的應(yīng)用，并將其與課程內(nèi)容相融合，以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生具備更好的創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（一）在教學(xué)內(nèi)容上，充分結(jié)合冶金過(guò)程操作

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和解決問(wèn)題的能力，可以在教學(xué)過(guò)程中充分結(jié)合冶金過(guò)程操作，包括液體輸送、混合與攪拌、固液分離、萃取與離子交換、蒸發(fā)結(jié)晶、干燥、流態(tài)化等。這些操作在冶金工藝中至關(guān)重要，了解這些操作的原理和實(shí)踐能力對(duì)于學(xué)生日后從事冶金行業(yè)相關(guān)工作有著極大的幫助。另外，增加一些冶金專業(yè)的案例和實(shí)例，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)。通過(guò)將冶金專業(yè)知識(shí)和化工原理相結(jié)合，學(xué)生可以更好地掌握課程內(nèi)容，并了解如何將其應(yīng)用于實(shí)際工作中。除此之外，還應(yīng)結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域在新技術(shù)方法上的最新進(jìn)展、發(fā)展趨勢(shì)及其在冶金相關(guān)工藝過(guò)程中的應(yīng)用，如自動(dòng)化控制、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、人工智能等。了解這些新技術(shù)的應(yīng)用及其前景，可以開(kāi)闊學(xué)生的視野，幫助學(xué)生更好地理解和掌握冶金工藝中的原理和操作，為學(xué)生日后在冶金行業(yè)相關(guān)工作中做好技術(shù)創(chuàng)新打下基礎(chǔ)，為學(xué)生的職業(yè)生涯發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。宜考慮增加一些冶金專業(yè)的案例和實(shí)例，幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)。通過(guò)將冶金專業(yè)知識(shí)和化工原理相結(jié)合，學(xué)生可以更好地掌握課程內(nèi)容，并了解將其應(yīng)用于實(shí)際工作中的途徑。最后，為了加強(qiáng)高水平科研成果與教學(xué)內(nèi)容之間的聯(lián)系，可以增加科研成果的引入和應(yīng)用，還可以將最新的科研成果和技術(shù)應(yīng)用到課程設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力，提高學(xué)生對(duì)于實(shí)踐和理論關(guān)系的理解。同時(shí)，可以鼓勵(lì)學(xué)生積極參與科研項(xiàng)目，提高其對(duì)于科研領(lǐng)域的認(rèn)知和深度掌握相關(guān)知識(shí)技能［9］。

（二）在教學(xué)方法上，開(kāi)展充分的課堂實(shí)踐

在教學(xué)方法上，要體現(xiàn)“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”課程中的設(shè)計(jì)與操作，以有色金屬冶金典型工藝流程為實(shí)踐對(duì)象，利用仿真動(dòng)畫(huà)、現(xiàn)場(chǎng)視頻、實(shí)驗(yàn)室操作等，讓學(xué)生更直觀地了解冶金單元設(shè)計(jì)與操作的實(shí)際過(guò)程。通過(guò)這些實(shí)踐形式，學(xué)生可以掌握更具體、更實(shí)用的技能，提高自己的實(shí)際操作能力，也可以深入了解冶金工藝流程的整體架構(gòu)和各個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)。在實(shí)踐過(guò)程中，可以將學(xué)生分組，讓他們根據(jù)給定的冶金過(guò)程，選定合適的冶金單元操作，并對(duì)主要冶金單元的設(shè)計(jì)及說(shuō)明進(jìn)行成果展示。這種方式可以有效地激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，也可以讓學(xué)生更深入地了解冶金工藝流程中各個(gè)單元之間的關(guān)系和協(xié)調(diào)性。為了更好地促進(jìn)課本知識(shí)的理解和運(yùn)用，可以將實(shí)踐過(guò)程和理論課程相結(jié)合，通過(guò)實(shí)踐案例的分析和討論，引導(dǎo)學(xué)生理解課本知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用情況和具體操作方法，以幫助學(xué)生更深入地理解理論知識(shí)和實(shí)際操作之間的聯(lián)系，讓他們更好地掌握基本的設(shè)計(jì)能力和問(wèn)題解決能力。

除了上述措施之外，可以邀請(qǐng)一些行業(yè)專家或工程師分享實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以幫助學(xué)生更好地理解理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用之間的聯(lián)系。通過(guò)這些措施的實(shí)施，有助于幫助學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容，并將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工作中，以適應(yīng)未來(lái)的工作環(huán)境和挑戰(zhàn)。

（三）在教學(xué)模式上，構(gòu)建混合式教學(xué)

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)已經(jīng)成為現(xiàn)代教育不可或缺的組成部分［10-12］。通過(guò)深度融合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建更加綜合和實(shí)用的混合教學(xué)模式，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。具體而言，可以采用問(wèn)題式、研討式和實(shí)踐式教學(xué)模式教授課程，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的學(xué)習(xí)效率。在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，可以建立討論小組和結(jié)果反饋機(jī)制，通過(guò)學(xué)生之間的互動(dòng)和教師的引導(dǎo)，幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí)，并鍛煉解決問(wèn)題的能力，也便于教師更好地了解學(xué)生的掌握情況。在這樣的教學(xué)模式下，學(xué)生將有機(jī)會(huì)更深入地了解知識(shí)，并在實(shí)踐中更好地掌握和應(yīng)用。通過(guò)實(shí)際的實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生可以將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際情況相結(jié)合，從而更好地掌握和應(yīng)用這些知識(shí)。同時(shí)，教學(xué)可以更加貼近實(shí)際，讓學(xué)生更好地理解理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系。通過(guò)這樣的混合教學(xué)模式，高校教育可以更好地實(shí)現(xiàn)革新，培養(yǎng)出更具創(chuàng)造力和實(shí)踐能力的人才。

（四）在教學(xué)考核上，開(kāi)展多元評(píng)價(jià)方式

為了提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量和自主學(xué)習(xí)能力，在教學(xué)考核上采用多元評(píng)價(jià)方式，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“考試成績(jī)定終身”。而現(xiàn)有的方式也主要是通過(guò)加大平時(shí)考核成績(jī)?cè)谡n程總成績(jī)中的權(quán)重來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生在平時(shí)更加努力學(xué)習(xí)。對(duì)于“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”這門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，其考核應(yīng)該將多元化評(píng)價(jià)貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，包括課堂表現(xiàn)評(píng)價(jià)：通過(guò)觀察學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)、回答問(wèn)題的能力、參與討論的程度等評(píng)價(jià)學(xué)生的課堂表現(xiàn)；作業(yè)評(píng)價(jià)：通過(guò)學(xué)生完成作業(yè)的質(zhì)量、準(zhǔn)確度、完成時(shí)間等評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；小組討論評(píng)價(jià)：通過(guò)小組任務(wù)的完成情況、質(zhì)量、團(tuán)隊(duì)合作情況等評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合能力和團(tuán)隊(duì)合作精神；課程評(píng)價(jià)問(wèn)卷：通過(guò)向?qū)W生發(fā)放課程評(píng)價(jià)問(wèn)卷，了解學(xué)生對(duì)課程教學(xué)質(zhì)量、內(nèi)容、方式的評(píng)價(jià)和建議，以幫助教師改進(jìn)教學(xué)；學(xué)習(xí)成果展示評(píng)價(jià)：通過(guò)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果展示（如設(shè)計(jì)成果展示）評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和創(chuàng)造力?；谝陨隙嘣u(píng)價(jià)方式，教師可以從不同角度評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助他們更好地提升學(xué)習(xí)效果。

結(jié)語(yǔ)

本文在“雙一流”學(xué)科建設(shè)背景下，針對(duì)冶金工程專業(yè)核心課程“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”現(xiàn)存問(wèn)題，從解決工程問(wèn)題的實(shí)用性出發(fā)，結(jié)合冶金過(guò)程的典型工藝流程及經(jīng)典單元進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，提高了“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”課程內(nèi)容的針對(duì)性。在教學(xué)方法上，以冶金過(guò)程中的實(shí)際工程問(wèn)題為導(dǎo)向，緊密結(jié)合學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)，以案例分析為基礎(chǔ)，融合教學(xué)內(nèi)容及工程實(shí)踐；以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為輔助，優(yōu)化教學(xué)模式，以期促進(jìn)課程改革和健康發(fā)展；采用多元化評(píng)價(jià)體系，提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量和自主學(xué)習(xí)能力。通過(guò)這些改革措施，可以更好地促進(jìn)“冶金單元設(shè)計(jì)與操作”課程的改革和發(fā)展，為培養(yǎng)具有高水平實(shí)踐能力的冶金工程人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。