冶金工程专业实践教学环节的改革与成效

冶金工程专业实践教学环节的改革与成效冶金工程专业实践教学环节的改革与成效钟胜奎，王德永，伍凌（苏州大学沙钢钢铁学院，江苏苏州215021）摘要：苏州大学结合冶金工程学科校企合作的优势，系统设计和构造满足冶金工程专业卓越工程师培养计划要求的“全程化、五模块、四层次”实践教学新体系，通过“课程实验、校内实习、校外工程实践、创新实践、毕业设计（论文）”等构成的循序渐进的五模块的实践并且增加比重，学生依次在“基本技能、工程实践能力、实践创新能力、综合实践能力”四层次的能力得到提高，从而最终培养成未来的冶金工程“卓越工程师”。关键词：冶金工程；实习；实践教学环节基金项目：苏州大学教学改革课题“冶金工程专业实践教学环节的改革与实践”（5731502613）作者简介：钟胜奎（1974-），男（汉族），湖南新邵人，苏州大学沙钢钢铁学院教授，研究方向：冶金材料物理化学。本科教学承担着高素质、创新型人才培养的重要职责，新时代高校人才培养的核心要素就是要加大实践创新人才的培养，这就要求高校要将实践教学放在本科教学工作的重要地位，而目前本科教学存在“重理论、轻实践”等问题，因此需要进一步深化教育教学改革，积极探索和构建有利于实践创新人才培养的实践教学体系，具有非常重要的意义。苏州大学沙钢钢铁学院于2011年首次招生冶金工程专业学生，为了更好地加大实践创新人才和工程技术人才的培养，同时紧密结合教育部指导实施的工程教育认证和卓越工程师培养计划的指导思想，学院一方面组织专业教师进行认真地考察、调研、讨论，另一方面组织相关人员针对不同的问题积极开展教学探索，对创新实践教学体系、内容和模式进行了较大的调整，努力实现工程教育由“学科化”向“工程化”转变，使之突出“工程化”教育和“创新化”教育的特点。本人所在课题组申请了“冶金工程专业实践教学环节的改革与实践”2012年苏州大学校级教改革项目，该项目以冶金工程专业“卓越工程师”教育培养计划的要求为导向，以实践教学和实验教学为载体，以学生科技创新活动和教师科研项目为驱动环节，结合苏州大学冶金工程学科校企合作的优势，系统设计和构造满足冶金工程专业卓越工程师培养计划要求的“全程化、五模块、四层次”实践教学新体系（见图1），更好地提高了冶金工程专业学生学习专业知识与应用专业知识的能力，培养了学生工程实践能力和科研创新能力。主要解决了如下教学问题：实践教学环节课时少，在激发学生兴趣、满足学生创新实践需求方面存在不足。传统的实验教学环节大多依附于理论教学，且教学分散，演示性、验证性实验多，综合性、设计性、创新性实验少，不利于学生实践与创新能力培养。冶金工程专业学生现场实习存在感性认知多、实践动手少的问题，实践教学资源严重不足，因此提出建设与现场实习相结合的校内实习基地，解决实践教学资源不足问题并且提高学生的实践能力。校内实习与实际生产过程脱节。缺乏固定的创新实践教学平台和管理机制，无法为学生长期进行创新性实践活动提供保障。一、实践教学体系的构建与实践坚持“实践教学是提高本科教学质量的关键”的理念，以“传授知识、培养能力、提高素质”为宗旨，构建了“课程实验、校内实习、校外工程实践、创新实践、毕业设计（论文）”等构成的循序渐进的五模块实践教学体系，通过这五个模块的实践并且增加比重，使学生依次在这“基本技能、工程实践能力、实践创新能力、综合实践能力”方面的能力得到提高，从而最终培养成未来的冶金工程“卓越工程师”。1.优化实验教学，突出综合能力训练。实验教学是整个实践教学环节的重心，既是理论教学的延伸和扩展，也是培养学生实践能力和创新精神的重要手段。改变传统的实验教学大多依附于理论教学且教学分散，演示性、验证性实验多，综合性、设计性、创新性实验少等不利于学生实践与创新能力培养的现象，通过将冶金物理化学、冶金传输原理、钢铁冶金学、金属学及热处理等4门专业实验课程全部独立开设，将相近的随课实验进行有机整合，形成新的综合实验课程，使实验教学体系具有系统性、有机性和科学性；另一方面，对应4门专业课教师作为相应实验教学的负责人，使理论教学与实验教学有机统一，在理论教学中提升实验水平，在实验教学中将理论升华。在实验教学项目的组建上，以知识-能力-素质创新为主线，注重每个实验项目的独立性、相关性、科学性和应用性，同时强调实验项目组成的有机性和系统性，避免交叉重复或遗漏空缺。在保证实验教学质量的同时，减少演示性、验证性实验项目，增加综合性、设计性实验项目，适度开设创新性实验项目。如“铁矿球团制备”，该实验通过学生自主设计配矿、生团制备、球团焙烧等实验参数制备球团，并以球团表征性能优劣作为竞赛评分标准，从而更好地培养学生自主科技创新能力。目前，冶金工程专业实验开出率100%，其中综合性、设计性、创新性实验占全部实验课程比例80%。根据冶金工程专业特点，教师自制了热电偶的制作、连铸中间包物理模拟实验、吹氩位置对钢包混匀时间影响实验等多套仪器设备，并且均成功开设出实验，从而更好地加强了校企间实践教学的对接。为了配合实践性教学环节的教学，改变以往教师为主的实验教材编写方式，聘请富有实践经验的企业技术骨干共同参与《冶金工程专业实验指导书》的编写，形成有自身特色的自编实验教材。冶金工程专业实验室全方位开放，时间开放、内容开放，开展网上预约实验，为学生参加实验课程提供了更多的选择，从而加强了学生实践、创新能力的培养。通过独立开设实验课程并且与对应专业课教师有机统一的方法，通过层次化的实验教学以及自制仪器设备实验的开设，形成了以学生为主体，教师为主导，点面结合专、全方位开放业的冶金工程专业实验教学架构，使学生获得实践能力、工程素养、创新意识和创新能力的培养。2.建立了与生产实践相适应的校内实习基地，并且实现同校外工程实践基地的协作与融合。校内实习基地主要包括：钢铁厂模型→钢铁厂实物模型→钢铁厂生产仿真实训系统→钢铁厂检测与控制设备四大系统化模块。校内实习基地可以使学生对钢铁厂先有一个宏观的认识，然后对冶炼主体设备构造特点及规律有更深入的了解，在校内就能真切感受到现场的生产环境，最后强化学生对生产过程检测与控制的操作技能。校内实习基地主要进行认识实习、生产实习和创新实习三个部分，为满足基地教学需要，编撰了2套实习教材：《国际和中国钢铁工业发展史与最新发展方向》、《钢铁厂布局与设计》。校内实习基地实习的内容与现场生产实际相结合，并且具备学生动手实践的条件，从而达到工程实践能力的培养。因而，校内实习基地可以发挥实习与实训两大功能，并且实现同校外工程实践基地的协作与融合，有效地改善了实践教学环境和实践教学质量。3.建立了以沙钢为主的多个稳定校外工程实践基地。建立了以沙钢为主的含苏钢、南钢、长江钢铁等多个校外工程实践基地，每年有近100名本科生进行认识实习、生产实习、课程实践、毕业实习和毕业（设计）论文等实践教学活动，校、企双方共同制订实践教学方案，如：《冶金工程实习指导书》和实习指导手册《冶金工程专业生产实习140问（钢铁部分）》共同指导实践教学环节，共同进行实习考核。从而更好地加强了学生实践能力、创新能力的培养。在实习过程中实施“师生混合编队”的模式，将部分青年教师编入学生队伍，与学生同工作同生活同实习，更好地提高了青年教师的实践能力以及卓越工程意识。率先在校外工程实践教学基地开设与生产工艺、设备紧密结合的“铁水预处理”、“连铸铸钢”2门课程实践，采用课堂授课与现场授课相结合的方式，校企双方教师共同指导，对典型技术问题进行专题分析、分组讨论、专题报告、公开答辩考核、专家点评，加深了学生对生产实践与理论知识相结合的认知能力。4.以项目为导向、工学结合的暑假创新实践活动。为了确保构建的创新实践教学体系能够得到顺利实施，并达到预期的'教学效果，学院严格按照学校实践教学的管理，从制度上规范和保障了创新实践教学体系的实施。制定与创新实践教育基地工作相关的管理办法，建立创新实践教育基地学生创新实践能力的评价方法。学生通过国家级、省级、校级大学生创新创业训练计划、校级课外学术科研基金、莙政学者、科技竞赛以及教师的科研项目为平台载体，根据学生的兴趣与能力设置不同层次的项目，通过“项目”这样一个具体问题启发学生的思考，力求在项目的难度上有所延伸，专业深度上有所拓展，真正做到“问题引发思考”。提高学生分析、探究问题的能力，提高学生重点和难点问题的解决能力，培养具有独立思考、分析解决问题能力的学生。利用暑假到企业进行实践，是一个从理论知识到实践技能的上升过程，学生可以把课堂上学到的专业知识指导生产实践，在实践时发现课堂学习不足的地方，因而能很好促进返校后学风的转变，学习专业知识更有主动性和目的性，技能训练更有岗位性和正对性。另一方面，参加暑假实践的学生通过企业真实的岗位锻炼，增强了岗位适应性，提高了实践工作能力。同时，学生根据在企业实践发现的问题，返校后可以带着问题进行学习和实践，使得实践教学环节紧密结合企业现场生产，从实践中培养创新精神。沙钢钢铁学院从2011年开始，每学期组织学生到沙钢、苏钢进行工程实践，使学生受到“真刀真枪”的训练，提高了实践工作能力。5.毕业设计（论文）。主要通过设立本科毕业设计（论文）门槛和注重过程实施的规范化管理来提高本科毕业设计（论文）质量。实施举措如下：严格执行苏州大学本科毕业设计（论文）工作办法的要求，首先把好本科毕业设计（论文）的开题关：审核指导教师资格；审核学生是否达到进入毕业设计（论文）所需的最低学分；审核毕业设计（论文）题目是否符合要求，从而确保本科毕业设计（论文）的质量。通过过程管理实现毕业设计（论文）的规范化。首先向学生说明毕业设计（论文）环节在大学学习中的重要性和不可替代性，师生实施双向选题，再由学院和系共同确定。学院组织分别有针对性地进行初期检查、中期检查以及后期检查。最后，通过毕业答辩严格把好毕业设计（论文）质量关，从而更好地实现毕业设计（论文）的规范化。同时，突出毕业设计（论文）选题与现场生产中出现的实际问题相结合，做到工程问题进实验室，采取“双导师制”指导学生在企业进行毕业设计，加强学生工程实践能力的培养。二、成果的推广应用效果1.冶金工程专业实践教学体系经过三年的改革与实践，很好地将校内实践与校外实践、第一课堂与第二课堂有机统一起来，学校与企业共同制订、共同执行培养方案。2.冶金工程专业的实践培养方案已经达到“卓越工程师”培养计划的要求。工程实践与毕业设计（论文）占总学分的20%以上，学生在企业（包括实习基地）的实践时间已接近一年。冶金工程专业实验开出率100%，其中综合性、设计性、创新性实验占全部实验课程比例的80%。3.学生的创新、实践能力显著提高。三年来获得国家级、江苏省、苏州大学等大学生创新创业训练计划资助项目、莙政学者以及大学生课外学术科研基金项目共30项，学生公开发表学术论文（含专利1项），8名同学参加江苏省、苏州大学高等数学竞赛并且获奖。另外，冶金工程2012级有6名同学参加了国际炼钢大赛（成绩未公布）。学生工程素质和综合能力得到提升。毕业生就业率保持较高水平：2013年93.5%、2014年95.8%，毕业生深受用人单位欢迎。4.教师的教学研究水平和工程素质得到提升。项目实施三年以来，完成省级教学改革项目1项，主持校级教学改革项目2项，在《中国冶金教育》等行业重要期刊上发表实践、创新相关的教学研究、改革论文，编写实习、实验指导书3套，获得苏州大学青年教师课堂教学竞赛获奖3名，其中一等奖、二等奖、三等奖各1名。三、项目所取得成果的意义通过“全程化、五模块、四层次”实践教学体系的建设，不仅形成了以学生为主体，教师为主导，点面结合专、全方位开放业的冶金工程专业实践教学体系，使学生获得实践能力、工程素养、创新意识和创新能力的逐步培养。而且构建的实践教学层次之间相互联系，各有侧重，有机结合，循序渐进，贯穿于本科教学整个过程中，使学生能力在不同阶段达到不同层次的培养目标，体现出基础与应用并重，能力提升与创新培养结合的特点，为学生提供了一个系统科学的实践教学平台，满足冶金工程“卓越工程师”教育培养目标的需求。本成果是