［摘 要］ 新工科背景下，專業(yè)與學科交叉、融合、滲透越來越廣泛和深入，是當今科技發(fā)展的重要趨勢?？鐚W科和跨專業(yè)的課程教學更有利于知識體系的拓展及學生綜合能力的提升，也有利于培養(yǎng)寬口徑創(chuàng)新型復合人才。結合內蒙古科技大學冶金工程專業(yè)特色與“傳輸原理”的課程特點，闡述了冶金與能源學科交叉條件下“傳輸原理”教學進程中存在的問題與應對措施。通過課程思政、“冶金原理”與“傳輸原理”課程融合教學、課下結合課上靈活教學等方式提升課堂教學質量。

［關鍵詞］ 冶金工程；能源動力；交叉專業(yè)；傳輸原理；教學探討

［基金項目］ 2021年度內蒙古自治區(qū)人力資源和社會保障廳自治區(qū)本級事業(yè)單位引進高層次人才科研支持項目（0701012302）；2021年度內蒙古自治區(qū)人力資源和社會保障廳自治區(qū)本級事業(yè)單位引進高層次人才科研支持項目（0701012303）

［作者簡介］ 郄俊懋（1988—），男，內蒙古呼和浩特人，博士，內蒙古科技大學能源與環(huán)境學院講師，主要從事冶金能源環(huán)保研究。

［中圖分類號］ G420 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）17-0157-04 ［收稿日期］ 2023-11-22

在新工科推動下，學科與專業(yè)間不斷交織、調和和滲入，兩者相互依附和發(fā)展，探究冶金工程與能源與動力工程學科交叉，以及“冶金原理”與“傳輸理論”課程的交互式教學具有一定意義。具有冶金與能源交叉專業(yè)背景的畢業(yè)生在升學和工作方面將更有優(yōu)勢，未來從事的相關工作可涉足冶金、能源、材料與環(huán)保等行業(yè)，同時也可到冶金或能源高校進一步深造。本文以內蒙古科技大學冶金工程專業(yè)與能源與動力工程專業(yè)修讀的“冶金原理”與“傳輸原理”課程為例，解析專業(yè)融合背景下冶金工程與能源動力工程的教學特性、問題與應對舉措，增進學科與專業(yè)的跨越式融合。

一、內蒙古科技大學冶金工程和能源與動力工程專業(yè)交叉特點

內蒙古科技大學冶金工程專業(yè)圍繞礦冶領域人才培育近況及中西部區(qū)域對礦冶人才的需求，整合現(xiàn)有學科體系，設立以“選礦—冶金—材料”為特色的學科方向和專業(yè)方向。內蒙古科技大學屬于傳統(tǒng)冶金高校，隸屬于中華人民共和國冶金部，冶金工程專業(yè)更是本校最早設立的本科專業(yè)之一。該專業(yè)以化學通識類教育為基礎，依托包鋼等實踐教育單位，集合礦物加工、有色冶金、材料科學與工程的人才培育機制，為社會和祖國輸送了大量的應用型人才。

內蒙古科技大學能源與動力工程專業(yè)是內蒙古自治區(qū)品牌專業(yè)，為內蒙古自治區(qū)重點學科動力工程及工程熱物理學科的主體專業(yè)，最早可追溯為1984年設立的冶金熱能系。該學科含有“動力工程及工程熱物理”一級工學碩士點及“能源動力—動力工程”工程碩士點。學科基于內蒙古自治區(qū)高效潔凈燃燒重點實驗室、自治區(qū)分布式能源重點實驗室、自治區(qū)光熱與風能發(fā)電重點實驗室等科研平臺，依托學校冶金、煤炭等行業(yè)優(yōu)勢，以能源高效轉換與清潔利用為主線，建立起了服務冶金、電力、機械、化工等行業(yè)的能源動力類人才創(chuàng)新培養(yǎng)體系，在冶金熱能、電站熱能、新能源應用等領域形成了自己鮮明的特色。在此背景下，內蒙古科技大學動力工程及工程熱物理學科和能源與動力工程專業(yè)的建立，具有鮮明的能源與冶金專業(yè)交叉的特質和亮點［1］。

在新工科理念不斷深入的過程中，學科、專業(yè)間不斷交織、調和和滲入，跨學科的專業(yè)融合教育體系建設已然成為社會和國家發(fā)展的必然要求，也是當前高校自身發(fā)展的需求。傳統(tǒng)的冶金與能動專業(yè)在社會需求的牽引下，在教學、研究和人才培養(yǎng)上面不斷推陳出新，表現(xiàn)出由“專業(yè)學科相對獨立”向“專業(yè)學科交叉融合”發(fā)展的態(tài)勢。

跨學科和跨專業(yè)的教學模式改革將有助于學生系統(tǒng)知識體系的構建，也將滿足社會對復合型創(chuàng)新型人才的需求，這同樣也是解決傳統(tǒng)教育固有問題的重要途徑和有力抓手［2-4］。

二、“傳輸原理”與“冶金原理”課程教學

“傳輸原理”和“冶金原理”課程是冶金工程和能源與動力工程專業(yè)均需要修讀的課程，且均由具有一定現(xiàn)場經驗的教師負責講授，這種方式也便于“冶金原理”與“傳輸原理”融合式教學的實現(xiàn)。

（一）“傳輸原理”教學

作為能源、冶金以及其他相近專業(yè)的基礎課程，“傳輸原理”涵蓋了流體力學、傳熱學和傳質學課程的主要內容，該課程是銜接理論和實踐、基礎與專業(yè)的重要橋梁。工業(yè)生產主要流程中相關的能量和物質傳輸現(xiàn)象和基礎知識傳輸原理均有所涉及，課程的主要目標是合理運用數(shù)學、物理等知識探究和解析實際生產中涌現(xiàn)出的不同生產工序中的問題［5］。

實際生產運行過程以及主要動力裝置中的動量傳輸、熱量傳輸和質量傳輸基礎理論是能源與動力工程專業(yè)傳輸原理課程講授的主要內容，該課程以實際生產流程作為研究對象，又根據(jù)生產流程運行原理的結合點綜合為不同的“操作單元”［6］。“傳輸原理”的主要內容包括動量、熱量和質量的傳遞，其中動量傳遞過程主要論述了流體的流動、流體輸送設備、床層中流體的運動形式、顆粒物的流態(tài)化與沉降等現(xiàn)象及機理；熱量傳遞過程主要論述了實際生產流程中的熱量傳遞和蒸發(fā)過程；質量傳遞過程主要介紹動力裝置中存在的物質干燥、萃取、吸收等物理過程原理。該課程的目的是使學生能夠利用“傳輸原理”基礎知識觀察、解析并處置實際生產過程中遇到的各種狀況，同時可以從流體流動過程中的質能傳輸行為和原理來認識實際生產，學會分析實際生產的切實方法。

（二）“冶金原理”教學

“冶金原理”在專業(yè)教學體系中非常重要，其與冶金物理化學是冶金工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎［7］。金屬冶煉的歷史非常悠久，其過程通常是在高溫和多相環(huán)境下發(fā)生的，具有復雜多相流反應的特點，反應過程中涉及金屬熔體質量、動量和熱量的傳遞。通常來講，化學反應在高溫多相條件下不是制約反應進行的關鍵步驟，傳熱和傳質才是限制反應進行的關鍵，而金屬熔體的流動直接影響其傳熱和傳質的進程。故此，研究金屬熔體流動過程中的熱量、動量和質量傳輸是探求冶金反應速率的關鍵內容。

“冶金原理”的主要教學內容涵蓋冶金反應熱力學、動力學、冶金熔體（熔渣、金屬熔體、熔鹽和熔锍等）及其在冶金反應過程中質量、動量和熱量的傳遞現(xiàn)象及規(guī)律，旨在提升學生運用冶金過程基本原理知識探究生產中實際問題的潛力。課程需要學生理解不同冶金反應過程及反應機理，加深對冶金反應過程的認識，同時為研發(fā)新的冶金工藝奠定基礎。實際冶金反應過程的模擬研究通常是以冶金原理作為理論計算基礎，這種研究方法也有效降低了新工藝的研發(fā)成本。

“冶金原理”教學側重理論分析，強調基本概念和基本原理的掌握，將流體力學、傳熱學、傳質學理論相結合，通過對典型冶金過程的解析，掌握實際冶金過程的基礎理論和分析方法，其中的分析方法主要側重于將化學反應與數(shù)學表達相統(tǒng)一，體現(xiàn)出實際冶金反應過程的特點。“冶金原理”的教學過程中應該適當簡化數(shù)學公式的推導，強化學生對冶煉過程化學反應的認知。學生應深入理解一些重要冶金反應控制方程的推導過程并熟練掌握主要的理論分析方法。反應抽象、公式多、計算過程復雜且推導煩瑣是冶金原理顯著的特點，是比較有代表性的教師難教、學生難學的專業(yè)基礎課。

三、學科交叉背景下教學存在的問題與應對措施

隨著科技水平的不斷提高，能源、環(huán)境和新材料已然成為當今世界科技發(fā)展的三個重要的方向，這也要求傳統(tǒng)的冶金生產過程需要以更加節(jié)能、環(huán)保的方式進行生產，為社會的現(xiàn)代化發(fā)展提供清潔的基礎材料，這也使得“冶金原理”的課程內容和應用范圍不斷擴大?！耙苯鹪怼闭n程屬于多學科交叉課程，圍繞課程的內容及特點，大部分學校教學體系的建設主要以冶金特色為主體，而開設的與傳輸類相關的課程相對較少，如“傳輸原理”“傳遞過程導論”等，缺乏學科交叉性的凸顯。

“冶金原理”重點和難點體現(xiàn)在與冶金反應相關的概念、定律和反應機理以及相互之間的邏輯關系，初學者由于缺乏相關的冶金背景知識，較難將課程內容中的理論知識與實際冶金過程建立聯(lián)系。從應往屆的學生反饋來看，對“冶金原理”中的一些基礎理論知識許多學生較難理解，應對考試也是采取生硬記憶的方式，并未真正理解其中的知識點，基礎知識不夠扎實會對學生未來繼續(xù)深入學習專業(yè)知識產生諸多不利影響。

在新工科建設不斷深入以及不同學科相互融合發(fā)展的大背景下，基層課程組織建設應打破固有思維模式，突破學科與專業(yè)之間的障礙，全面構建交叉學科融合的教學團隊和評價體系等教學體系，健全人才培養(yǎng)機制，實現(xiàn)交叉學科和專業(yè)的深度交叉融合?？鐚W科的形成與發(fā)展，是不同學科融合發(fā)展的具體表現(xiàn)，同時也是知識體系系統(tǒng)化的外在特征。學科間實現(xiàn)相互融合的前提必須是厘清原有學科間的相互關系以及打破固有的學科壁壘。針對“冶金原理”與“傳輸原理”在學科和專業(yè)方面所具有的特點，在分析和總結兩門課程的教學方法以及課堂表現(xiàn)的基礎上，對在教學過程中課程存在的關鍵性問題以及應采取的措施總結如下。

（一）促進學科交融，深化教學模式改革，助推“冶金原理”與“傳輸原理”之間的課程融合，整體提升學生對冶金反應及能量傳遞過程的認知水平

“傳輸原理”的教學主要以熱量、動量和質量在傳遞過程中的基本概念和基礎理論為主，其主要目的是使學生了解“三傳”的這些概念和理論在實際生產當中的應用及意義，能夠理解“三傳”現(xiàn)象的物理本質，掌握“三傳”過程的描述方法以及對實際冶金生產過程中的傳輸現(xiàn)象能夠進行系統(tǒng)分析。由此可見，傳輸原理中的“三傳”過程及其應用是與實際冶金生產過程緊密相關的。

注重“冶金原理”的課程思政。進入新時代以來，我們更要從實現(xiàn)教育根本任務的高度來深刻理解課程思政工作的重要意義，發(fā)揮好課程思政在我國大學教育體系中的基礎性與前瞻性的作用?！耙苯鹪怼迸c思政思想之間的有機融合，相互補充，可使專業(yè)學習過程中的育人作用更加凸顯，實現(xiàn)國家、社會和家庭對學生的培養(yǎng)目標，同時幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。教師在實際授課時應在專業(yè)知識點講解的過程中潛移默化融入思政教育，讓學生在掌握專業(yè)知識的同時也認識到相關知識的傳承過程以及探索挖掘知識背后所蘊含的科研及人文精神。

利用多媒體實現(xiàn)交互式教學，在體現(xiàn)教師主導地位和學生主體地位的同時，將教學內容和課程主體思想利用現(xiàn)代多媒體工具融入課堂教學之中，通過將課件與板書進行科學合理的結合設計，強化學生對傳輸原理重要內容的記憶以及重要公式推導過程的理解，科學合理地調節(jié)教師、學生及學習內容之間的關系。利用多媒體教學優(yōu)勢，充分調動學生的學習興趣和參與度，塑造良好教學氛圍，促進教學內容的高效傳遞和理解，以學生熟悉的質量守恒定律和能量守恒定律為起點，逐步拓展到生活中的傳輸現(xiàn)象以及課程主要內容、對于重要公式的推導側重過程的方法和嚴謹性，將傳輸現(xiàn)象的分析方法不斷融入其他相關課程的教學實踐當中。

（二）加強網(wǎng)絡教學資源使用，開展“冶金原理”線上和線下教學

網(wǎng)絡教學資源具有良好的便捷性、豐富性、共享性及靈活性，有助于培養(yǎng)學生的協(xié)作能力和創(chuàng)新精神，促進學生的個性化發(fā)展。

2020年，線上教學新模式在各大院校間得到了大范圍的推廣。內蒙古科技大學冶金工程專業(yè)和能源與動力工程專業(yè)利用雨課堂、騰訊會議及學堂在線等軟件對本校學生開展了網(wǎng)絡授課，這些在線直播課程均具有良好的交互性、開放性和靈活性，其中的回放模式及習題庫板塊對課程教學效果的提升效果顯著，對于一些較難理解的知識點，學生通過線下回放及習題練習均有了較好的理解。

增加“冶金原理”實際教學過程中的視頻展示及案例分析環(huán)節(jié)，強化學生對冶金反應過程的認識和理解。視頻及分析案例選自實際冶金生產過程，重點分析這些過程中涉及的傳輸現(xiàn)象（如高爐中鐵水與渣之間反應過程的分析、鋼包中鋼水的熱量傳遞等），理論聯(lián)系實際。通過將較難理解的冶金原理理論知識輔以相關的生產視頻及案例進行講授這種模式，更加能激發(fā)學生的學習熱情，也更利于學生理解“冶金原理”及“傳輸原理”的實際意義，提升學生的業(yè)務水平。

（三）激發(fā)學生的積極性與參與度

通常來講，通過與學生建立良好的溝通、創(chuàng)新教學模式以及向學生提供更多的參與機會等方式均可有效地激發(fā)學生在教學過程中的參與度與積極性，獲得較好的學習效果。比如，在我們實際的冶金原理及傳輸原理課堂教學中，可以通過答辯的模式對授課學生進行分組并要求不同組的同學對課程中重要的知識點通過課件的形式進行講解，期間要求學生要有自己的認識、理解及思考；講解結束后，授課教師與學生可以圍繞講解內容展開辯論，活躍課堂氛圍的同時也加深了學生對相關概念及知識點的理解。在這種較為新穎的教學模式下，不僅學生的教學參與度與積極性得到了有效提升，而且學生的自主學習能力和表達能力也得到了很好的鍛煉。

參考文獻

［1］盛敏奇，呂凡，李洪瑋.新工科教育背景下冶金工程專業(yè)實踐平臺建設的探索與實踐［J］.科技導刊，2020（19）：33-34.

［2］李麗娟，楊文斌，肖明，等.跨學科多專業(yè)融合的新工科人才培養(yǎng)模式探索與實踐［J］.高等工程教育研究，2020（1）：25-30.

［3］李興業(yè).美英法日高?？鐚W科教育與人才培養(yǎng)探究［J］.現(xiàn)代大學教育，2004（5）：71-75.

［4］吳柳燕，唐昌國.新課程標準背景下的跨學科融合教育［J］.教學研究，2023，46（3）：82-87.

［5］武向權，張忠明，郭燦，等.新工科背景下開源數(shù)值分析平臺賦能傳統(tǒng)工科課堂：以“傳輸原理”教學為例［J］.教育評論，2023（3）：145-150.

［6］張景懷，劉英偉.傳輸原理課程的教學改革探討與實踐［J］.大學，2021（51）：129-132.

［7］黃宇坤，彭偉軍，黃琴，等.新形勢下“冶金原理”教學內容與手段革新的探討［J］.科技風，2023（8）：137-139.

Teaching of Transmission Principle of Metallurgy and Energy under the Background of Emerging Engineering Education

QIE Jun-mao， SHI Wen-jing， HUANG Jun

（School of Energy and Environment， Inner Mongolia University of Science amp; Technology， Baotou，

Inner Mongolia 014010， China）

Abstract： Under the background of “Emerging Engineering Education”， the intersection， integration and penetration of majors and disciplines are more and more extensive and in-depth， which is an important trend of today’s science and technology development. Interdisciplinary and cross-professional curriculum teaching is more conducive to the expansion of knowledge system and the improvement of students’ comprehensive ability， and is also conducive to the cultivation of broad caliber innovative composite talents. Based on the characteristics of metallurgical engineering specialty and the course characteristics of transmission principle in Inner Mongolia University of Science and Technology， this paper expounds the problems and countermeasures in the process of transmission principle teaching under the cross-condition of metallurgy and energy disciplines. The quality of classroom teaching is improved through integrated teaching of ideological and political courses， metallurgical principles and transmission principles， combined with flexible teaching after class.

Key words： metallurgical engineering; energy and power; cross-specialization; transmission principle; teaching discussion