基于工程教育認證的冶金傳輸原理課程教學(xué)

　　摘要：工程教育認證不僅是高等工程教育改革的重要舉措，也是促進工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量提高的重要保證�；�于工程教育認證要求，以課程目標達成為主線，介紹冶金傳輸原理課程的教學(xué)改革成果。明確滿足專業(yè)培養(yǎng)目標要求的課程目標，優(yōu)化“三基本”教學(xué)內(nèi)容，采用“三融合”教學(xué)方法，實施“三結(jié)合”考核方法，以期對專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)與改革提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：工程教育認證,冶金傳輸原理,課程,教學(xué)改革

　　工程教育是高等教育的重要組成部分，在國家工業(yè)化、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展進程中發(fā)揮了重要作用。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，是推進中國工程教育改革，提高工程教育質(zhì)量的重要保證[1]。為適應(yīng)工程教育新形勢，滿足行業(yè)企業(yè)對人才的新要求，冶金工程專業(yè)于2017年提出申請，2018年通過工程教育認證，獲得有條件6年的認證結(jié)論[2]。

　　根據(jù)工程教育認證要求，從學(xué)生、培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、持續(xù)改進、課程體系、師資隊伍、支持條件等方面，逐條對照標準進行分析[1]。通過認證，對以學(xué)生為中心的教學(xué)理念、產(chǎn)出為導(dǎo)向教學(xué)設(shè)計、持續(xù)改進質(zhì)量保障機制有了更深刻的認識和理解，并將這些認識和理解落實到教學(xué)環(huán)節(jié)。

　　一、緊扣專業(yè)培養(yǎng)目標，明確課程目標

　　工程教育認證對專業(yè)人才培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求都有具體說明。培養(yǎng)目標是對該專業(yè)畢業(yè)生在畢業(yè)后5年左右能夠達到的職業(yè)和專業(yè)成就的總體描述，畢業(yè)要求是對學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)該掌握的知識和能力的具體描述，包括學(xué)生通過本專業(yè)學(xué)習(xí)所掌握的知識、技能和素養(yǎng)[1]。

　　(一)冶金工程專業(yè)培養(yǎng)目標及畢業(yè)要求

　　依據(jù)“行業(yè)性、地方性、開放性、應(yīng)用型”辦學(xué)定位和“立足重慶、背靠行業(yè)、面向世界、服務(wù)全國”辦學(xué)思路，按照“德育為先、加強基礎(chǔ)、突出應(yīng)用、注重素質(zhì)、面向基層”人才培養(yǎng)理念，以冶金行業(yè)和重慶地方產(chǎn)業(yè)對應(yīng)用型人才需求為導(dǎo)向，確定了冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標：培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展。

　　適應(yīng)冶金行業(yè)和社會經(jīng)濟發(fā)展需要，具備扎實的工程基礎(chǔ)、冶金工程專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)知識與應(yīng)用能力，能在冶金領(lǐng)域內(nèi)從事一線生產(chǎn)運行及管理、冶金工藝及設(shè)備設(shè)計、冶金技術(shù)研發(fā)等工作，具有創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型高級工程技術(shù)專門人才。通過培養(yǎng)使本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后5年左右成為合格冶金工程師，具備獨立解決冶金工程復(fù)雜技術(shù)問題能力，成為所在領(lǐng)域?qū)�業(yè)技術(shù)骨干或管理骨干[2]。

　　為了保證冶金工程專業(yè)培養(yǎng)目標達成，即學(xué)生畢業(yè)后5年左右發(fā)展為合格冶金工程師，冶金工程專業(yè)畢業(yè)要求共12條，與冶金傳輸原理課程直接相關(guān)的有3條。能夠運用原理方程和工程知識，針對冶金生產(chǎn)過程中的單元進行復(fù)雜工程問題多方案抉擇;能夠運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)知識分析冶金生產(chǎn)過程的復(fù)雜工況，闡明生產(chǎn)過程中相關(guān)問題;在設(shè)計、實驗中能夠運用現(xiàn)代工具及所學(xué)知識對復(fù)雜工程問題進行預(yù)測、模擬、設(shè)計。間接相關(guān)的有3條，具有團隊合作精神和意識，具有清晰的書面和口頭表達能力，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識。

　　(二)冶金傳輸原理課程目標

　　工程教育認證標準要求，課程設(shè)置能支持畢業(yè)要求達成，工程基礎(chǔ)類課程和專業(yè)基礎(chǔ)類課程能體現(xiàn)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)在本專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)[1]。冶金傳輸原理課程是冶金工程專業(yè)核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，在學(xué)完高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理課程后開設(shè)，是冶金工程專業(yè)課的前期必修課程。

　　課程主要介紹動量、熱量、質(zhì)量傳輸(亦稱“三傳”)基本概念、基本定律及基本解析方法及其在冶金實際工程中的應(yīng)用。為達成專業(yè)畢業(yè)要求，冶金傳輸原理課程目標具體細化為通過本課程教學(xué)，使學(xué)生掌握“三傳”基本概念、基本定律及基本解析方法，能夠解決冶金實際工程中涉及“三傳”的一般問題，具備運用計算機及“三傳”知識對復(fù)雜冶金工程問題進行模擬研究的初步能力，為進一步學(xué)習(xí)專業(yè)課奠定堅實基礎(chǔ)。

　　二、依照課程目標，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

　　為達成冶金傳輸原理課程目標，體現(xiàn)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)在冶金工程專業(yè)的應(yīng)用能力培養(yǎng)，課程以“三傳”類似為主線，在重點介紹“三傳”基本概念、基本定律及基本解析方法，即傳輸原理“三基本”內(nèi)容基礎(chǔ)上，注重教學(xué)內(nèi)容的針對性和實用性[3-4]。

　　這里所說的注重針對性和實用性，并不是說不注重基礎(chǔ)性，而是強調(diào)能應(yīng)用數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)知識研究解決冶金實際中的問題。例如，在介紹動量傳輸內(nèi)容時，首先介紹流體及流動相關(guān)基本概念，其次介紹黏性流體、理想流體的質(zhì)量和動量平衡方程，再介紹方程在管內(nèi)流動、表面流動、流體流出中的應(yīng)用，最后介紹冶金中的動量傳輸現(xiàn)象。

　　傳熱的基本方式即導(dǎo)熱、對流和輻射，在介紹熱量傳輸時，首先介紹導(dǎo)熱、對流和輻射3種基本傳熱方式概念、定律和方程，再介紹方程在圍壁導(dǎo)熱、管內(nèi)對流、表面輻射計算中的應(yīng)用，最后介紹冶金過程中的熱量傳輸現(xiàn)象。質(zhì)量傳輸部分主要是從類似性角度引出“三基本”內(nèi)容，其基本概念、基本定律特別是基本解析方法，完全可以借用動量傳輸和熱量傳輸?shù)慕馕龇椒�，況且冶金過程中質(zhì)量傳輸現(xiàn)象與冶金原理課程部分內(nèi)容重復(fù)。

　　因此，在課程學(xué)時安排上，本課程共計64學(xué)時，其中動量傳輸34學(xué)時，熱量傳輸24學(xué)時，質(zhì)量傳輸6學(xué)時。課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計滿足了專業(yè)認證對專業(yè)基礎(chǔ)課程的總要求，也很好地支撐了冶金傳輸原理課程對冶金工程專業(yè)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標達成。

　　三、效果為引領(lǐng)，改革課程教學(xué)方法

　　按工程教育認證要求，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容只是課程目標達成的基礎(chǔ)，深化課程教學(xué)方法的改革是每門課程目標達成的關(guān)鍵。課程教學(xué)主要體現(xiàn)在課堂，課程教學(xué)方法改革也主要體現(xiàn)在課堂教學(xué)方法的改革。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)從空間上受限于教室，時間上受限于課內(nèi)，知識來源受限于教師講授，教師講授又依從于教材。所以，目前的課堂教學(xué)主要還是知識的傳授，能力培養(yǎng)沒有充分體現(xiàn)，更談不上工程思維的訓(xùn)練。

　　課堂教學(xué)的本質(zhì)應(yīng)當是教會學(xué)生會學(xué)習(xí)、會思考、會運用，而不僅僅是學(xué)知識、背知識、考知識。冶金傳輸原理課程具有“物理概念抽象、計算公式多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁瑣、計算過程復(fù)雜”等特點，是冶金工程專業(yè)公認的“教師難教、學(xué)生難學(xué)”的課程之一[5-7]。以學(xué)生為中心，從工程實際出發(fā)啟發(fā)學(xué)生思維，堅持引導(dǎo)式、提問式、討論式、案例式等教學(xué)方法交替貫穿于整個教學(xué)活動。

　　針對不同教學(xué)內(nèi)容采用引導(dǎo)式、提問式和討論式教學(xué)方法，實現(xiàn)了由教師為中心的“教”向以學(xué)生為中心的“學(xué)”的轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮了學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性。例如，通過“人為什么能行走”引入流體黏性及黏性力;從“汽車外型設(shè)計”提問，讓學(xué)生理解流線概念;從減少阻力損失，討論噴咀設(shè)計問題;從強化對流換熱措施，引導(dǎo)學(xué)生思考哪種措施最經(jīng)濟且可行;從防曬服或保暖服設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生討論增強或減弱導(dǎo)熱、對流和輻射換熱途徑。

　　課程每一章設(shè)置一個或兩個案例，如動量傳輸中有冶金熔體流動性、供水(氣)管網(wǎng)設(shè)計、轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計、高爐煉鐵強化冶煉、金屬熔體流動模擬等，熱量傳輸中有冶金熔體導(dǎo)熱性、冶金固體散狀料導(dǎo)熱系數(shù)測定、冶金設(shè)備圍壁導(dǎo)熱、金屬材料加熱或冷卻、鋼包內(nèi)鋼水的降等[8]。基于這些實際工程案例，組織實施案例教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實際工程問題能力。

　　在教學(xué)過程中充分運用現(xiàn)代教育技術(shù)，課內(nèi)與課外、線上與線下、課件與板書的“三融合”混合教學(xué)方式，對部分教學(xué)重點內(nèi)容采用課內(nèi)講授+課外習(xí)題+課內(nèi)習(xí)題方式講解，對部分教學(xué)難點內(nèi)容采用線上預(yù)習(xí)+線下思考+線上討論，且將多媒體課件與傳統(tǒng)板書教學(xué)協(xié)調(diào)應(yīng)用，以充分挖掘?qū)W生自主思考、自發(fā)學(xué)習(xí)潛能，充分調(diào)動學(xué)生積極性和自主性，使學(xué)生更容易掌握重點，理解難點。

　　同時，要求學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法，勤于思考、重在實踐、網(wǎng)絡(luò)輔助、互動交流。目前，冶金傳輸原理課程已在學(xué)校課程中心建立了在線課程，教學(xué)大綱、授課計劃、授課教案、PPT課件、電子講義、授課視頻、自測題庫等教學(xué)資源全面開放。學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況，不受授課地點和時間限制，隨時隨地隨需利用線上資源，開展富有個性地自主學(xué)習(xí)[9-10]。

　　四、以能力為核心，改革課程考核方法

　　工程教育認證標準中提出，學(xué)生必須具備解決復(fù)雜工程問題能力。課程考核應(yīng)以檢驗和考查學(xué)生對重要知識點的掌握程度和應(yīng)用能力為重點。課程成績評定包括期末考試成績(閉卷，占50%)、大作業(yè)成績(3～5人一組，提交論文、PPT匯報，占30%)和平時成績(課程作業(yè)、隨機測試、提問討論、在線交流，占20%)3部分，即課程考核方法“三結(jié)合”。期末考試考核學(xué)生應(yīng)用“三傳”知識解決實際工程問題能力;大作業(yè)屬于開放式題目，需要學(xué)生自己提出問題并尋求解決問題的辦法;學(xué)生利用在線課程學(xué)習(xí)和參與討論的情況也會記入平時成績。

　　(一)期末考試

　　期末考試教考分離，抽題2套(1套正考、1套補考)。試題包括名詞解釋、問答題、計算題和綜合應(yīng)用題。名詞解釋和問答題主要考核學(xué)生對“三傳”基本概念、基本定律的掌握程度，占45%;計算題主要考核學(xué)生對“三傳”基本計算方法的掌握程度，占40%;綜合應(yīng)用題主要考核學(xué)生應(yīng)用“三傳”知識解決冶金工程實際問題能力，占15%。

　　(二)大作業(yè)

　　大作業(yè)題目為試以冶金生產(chǎn)過程中某一實際裝置或日常生活中某一現(xiàn)象分析說明涉及“三傳”知識點及其應(yīng)用。學(xué)生3～5人一組，自由組合，在組內(nèi)推薦一名組長。要求每一組完成一個題目，每一個成員按各自分工獨立完成某一部分，且按正式論文格式提交所做的工作。題目完成后，以小組為單位，制作PPT匯報，組長介紹選題、分工、完成總體情況，各個成員介紹各自完成部分。

　　大作業(yè)成績由論文成績和匯報成績兩部分組成，論文成績根據(jù)選題符合度、論文層次結(jié)構(gòu)、語句通順程度、論文格式規(guī)范性給定等級，占50%(每個成員不同);匯報成績根據(jù)PPT制作質(zhì)量、語言表達流暢程度、回答問題準確性、成員分工合理性給定等級，占50%(組內(nèi)每個成員相同)。

　　(三)平時成績

　　幾乎每次課后都留作業(yè)，要求學(xué)生獨立完成，一旦發(fā)現(xiàn)抄襲，均以零分計。作業(yè)成績根據(jù)作業(yè)完成及時性、結(jié)果正確性、書寫規(guī)范性給定等級。在課程教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)進度和教學(xué)內(nèi)容，組織課堂隨機測驗2次(每次時間約30分鐘)，開卷，可以翻看教材，也可以上網(wǎng)查詢，成績以一次課程作業(yè)計。

　　另外，布置了一定量課外上機作業(yè)，通過計算機編程來解決“三傳”實際問題。通過課程考核方法改革，學(xué)生不僅掌握了解決復(fù)雜冶金工程問題必需的專業(yè)基礎(chǔ)知識，還具備了應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)知識解決復(fù)雜冶金工程問題的初步能力，培養(yǎng)了團隊合作精神和意識、書面和口頭表達能力及自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)意識。通過對近兩屆學(xué)生課程考核成績分析，冶金傳輸原理的課程目標全部達成，有效支撐了冶金工程專業(yè)畢業(yè)要求達成度分析。

　　參考文獻：

　　[1]中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會.工程教育認證標準(2017年11月修訂)[S].2017：1.

　　[2]呂俊杰，秦躍林，楊治立，等.冶金工程專業(yè)工程教育認證自評報告[R].重慶科技學(xué)院，2017：1.

　　[3]朱光俊，楊艷華，曾紅."冶金傳輸原理"課程的教學(xué)改革與實踐[J].教育與職業(yè)，2009(8)：133-135.

　　教育方向論文投稿刊物：《教育與職業(yè)》(EducationandVocation)雜志是我國著名教育家黃炎培先生創(chuàng)刊于1917年，由中華職業(yè)教育社主辦，中共中央統(tǒng)戰(zhàn)部主管的全國教育中文核心期刊，在目前中國近萬種期刊中創(chuàng)辦較早、刊史較長，覆蓋全國各省市及港澳臺、東南亞等地區(qū)，至今已有90年的歷史。

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