工程認證背景下基于學習成果(OBE)材料工程基礎課程改革

關春龍，盧新坡，任 瑛，徐三魁，魏鳳春，王 順，左宏森，趙志偉

(河南工業大學材料學院，河南鄭州 450007)

1 課程改革意義

從1992年，我國開始在土木類和建筑類專業實施工程認證工作。2006年起，開始全面構建具有國際實質等效的工程教育認證體系，并于2013年，首次發布工程認證質量報告［1－2］。從規模上講，我國工程教育居世界第一，已經成為名副其實地成為世界工程教育大國。同時，我們也必須清醒地認識到我國還遠不是工程教育強國，與發達國家相比，我國工程教育整體質量明顯落后。

近年來，國際工程教育認證強調以學生為中心(Studentscentered)，以學生學習成果為核心(Outcome－based Education縮寫為OBE)和能力培養作為課程設置和資源配置的導向［3－5］。在這樣一種情況下，專業如何定位?課程體系如何安排?等等問題對于教育工作者來說必將面臨著嶄新的課題。對于一門具體課程來說，也必將要重新思考如何設計安排?如何講授?如何能夠真正以學生為核心?如何能夠實現OBE?如果每一門課程都能夠最終達到工程認證的要求，那我想整個專業，乃至整個學科也就不難達到工程認證的最終要求了。所以，現以工程認證為背景，先擬從點做起，即做好具體的課程改革(這里以《材料工程基礎課程》為試點)，進而逐步展開到專業改革。我國工程專業認證《工程教育認證工作指南2014版》對材料類課程體系中明確規定學科專業基礎課程中必須包含《材料工程基礎》課程，同時工程認證《通用標準》在學生畢業要求中，要求學生能夠運用專業知識解決復雜工程問題，能夠設計針對復雜工程問題的解決方案，設計工藝流程或部件，并能考慮到社會、環境、安全及文化等因素［6］?！恫牧瞎こ袒A》課程是材料科學與工程專業的一門必修課，主要介紹晶體結構、材料固化、相圖、金屬熱處理，以及金屬材料的力學性能等內容。旨在培養學生掌握晶體結構基本理論，在熟練掌握相圖與熱處理原理的前提下，理解和掌握各種熱處理工藝，最后利用力學性能對工藝進行評價。現任課教師積累了一定的教學經驗，學生對課程的認可度也較高。在對畢業生的第三方評價反饋結果來看，該課程一致被認為是工作中最有幫助的課程之一，這讓我們講授該課程的老師倍感欣慰，同時也在反思如何能把這門課程進一步講好。目前，最主要的問題是在教學過程中發現老師作為主體貫穿整個教學的各個環節，學生只是被動接受。如何將學生的角色轉換為主體，是最終能否實現以學生為核心教育(OBE)的關鍵，也是此次課程改革的重點。

再有，目前該課程的教學大綱側重知識能力的培養，卻往往忽略了對學生創新性、自覺學習能力以及社會價值等方面的培養，很難使學生的個性和社會適應能力的到充分發展;更為重要的是，目前現有的課程教學手段陳舊，仍是老師作為教學主體，學生只是被動接受學習，這樣從根本上難以培養出現代工程中急需的具有合作精神、交流表達能力以及創造能力的復合型人才。因此，在工程認證背景下以學生為核心的《材料工程基礎》課程改革勢在必行。

2 課程改革內容

2．1 轉變理念，采用以學生學習成果為核心(OBE)的教育模式

提出“知識－素質－能力”架構的思路，并在教學內容與方法、過程監控和考核標準等方面全方位、多層次進行的改革。引進國外先進教學理念與方法，改善我們傳統教學過程中以老師講授為主的方法，調動學生自主學習的積極性與培養學生全方位能力(包括學習、職業技能、人際技能等)，實現以學生學習成果為核心(OBE)的教育模式。對教學大綱和課程設置進行改革，大綱中明確能力培養(見表1)，并且能力要求由抽象形式轉化為細化、可測評的預期學習成果。課程設置增加學生自學內容;對教學方法和手段進行改革，通過“授課+研討+團隊合作的新模式”引導學生學習自我獲取科學知識的手段，培養學生的新型學習模式和團隊協作能力;對考核方法進行改革，增加團隊合作成績比例，增加過程監控(具體參見實施方法);組建一支結構合理、人員穩定、教學水平高、教學效果好的教師梯隊。

2．2 搭建“知識－素質－能力”的材料工程基礎課程的架構

對于材料工程學科來說，現代工程的社會性、創新性、復雜性突顯。現代材料工程是由“設計(Design)－制造(Fabrication)－運行(Operate)，縮寫為(DFO)”等環節構成鏈條。其中每個環節肯定存在著大量的與本專業有關的復雜工程技術問題和社會問題。該工程鏈的前兩個環節技術含量比重大，后各環節社會經濟含量比重增加。這就需要培養能夠運用材料科學理論和技術手段，而且懂管理、會經營的高質量工程技術人才。這就要求學生除了掌握專業技術知識外，還必須具有良好的溝通表達能力和團隊協作精神。但是，利用傳統的教學這些能力根本無法得到培養。

原有的材料工程基礎課程其教學目標要求掌握材料相關的基本知識、掌握材料的制備工藝及檢測手段。而新的材料工程基礎課程在教學目標中明確提出“能力培養要求”(如表1)。

表1 材料工程基礎課程工程鏈

2．3 針對“以學生學習成果為核心”(OBE)對學習內容與教學活動設計

根據《材料科學與工程》課程內容特點，擬以“材料熱處理工藝”這一節的內容作大刀闊斧的改革。重新組織安排學習內容和教學活動(如表2)。學習環節方面，增加了學生自學;學習內容方面，增加了鋼的牌號;課堂教學方面，由原來的傳統講授知識加輔助課程實驗的形式，改革為授課+研討+團隊合作的新模式。教師對該章節授課學時減至6學時。新增的教學活動分為兩個層次，一是老師將該章節所要掌握的知識點下發到學生，要求學生基于這些知識點進行自學和團隊學習，可以利用課余時間組織團隊探討，老師課余輔導完成;二是貫穿整個章節的團隊項目，利用課堂6學時進行展示和評價。

表2 模擬真實情境下的教學內容和教學活動

2．4 搭建綜合能力培養的學生團隊

現代的工程實際中必須依靠團隊，并能進行良好的交流溝通。在這一大背景條件下，本次改革在學生中間組建小團隊，在整個任務的執行過程中及培養了團隊精神又培養了相互交流溝通等綜合能力。設計項目由課題組老師給出，各項目均有明確主題，供學生自由選擇，要求完成由選材到工藝到檢測的設計。

每各團隊6～8名學生，每個班級分為4組，每組選擇一個題目，讓學生團隊內自行分工協作、團隊之間引入競爭機制來激勵各團隊之間的積極性。在整個設計過程中，教師引導學生完成兩次(DFO)的全過程。第一次每個團隊對設計任務進行展示，老師和學生扮演“工程師”或“企業”角色對其成果進行評估。經辯論形成評價意見以供該團隊參考修改;最后各團隊討論并修改方案。

3 過程監控和考核

改革前的考核方式是筆試占總成績的70%，平時成績占10%，實驗占20%。改革后團隊設計占總成績30%，實驗占總成績20%，筆試占總成績的50%。其中團隊設計的考核包含了對能力的評價(按100%計算)，設計成果占50%(主要考察對專業知識的理解應用與設計是否合理)、團隊合作占30%(主要考察團隊協作能力)、個人學習報告占20%(主要考察個人能力與素質)。要說明的是，重在培養團隊協作能力，所以考核不過分要求設計成果的完美性，在整個設計過程中重在強調每個學生參與團隊協作中來，培養其分工合作交流溝通能力，以達到鼓勵學生的探索和團隊意識。

4 結語

基于我國工程教育認證的先進理念，以學生產出(OBE)為導向對《材料工程基礎》課程采用全新的教學模式。實現以老師為主體的教學模式向學生為主體的根本轉變，提高學生運用專業知識和工程背景綜合分析問題解決問題能力并培養其團隊合作精神。為培養新時代下創新性人才提供新的教學思路。