工程教育認證背景下焊接類專業課程的教學改革探索

周祥曼 杜軒 田啟華 葉喜蔥 張從陽 黃才華

摘 要：工程教育認證以“產出導向”為核心理念，強調以學生為中心，以培養目標和畢業要求為導向，通過內外機制來保障教學質量的持續改進和提升。文章以材料成型及控制工程專業焊接方向的專業課程為例，初步探討了工程教育認證背景下的課程教學方法改革，重點探討如何結合工程實際“解決復雜工程問題“，如何引導后續科研方向、科研著力點，從而提升學習興趣、增強專業信心、提高學習產出。文章所提出的教學改革方法可以為基于工程教育認證背景下的教學改革與推廣提供參考。

關鍵詞：工程教育認證；產出導向；焊接類專業課；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）04-0135-03

Abstract： Engineering education accreditation （EEA） takes outcome-based education （OBE） as the core concept， emphasizes student-centered， oriented by training objectives and graduation requirements， and guarantees continuous improvement and improvement of teaching quality through internal and external mechanisms. This paper takes the professional course of welding direction of material forming and control engineering as an example， and discusses the reform of course teaching method under the background of engineering education certification. It focuses on how to combine the actual engineering to solve complex engineering problems， how to guide the follow-up research direction， research focus， thereby enhancing learning interest， enhancing professional confidence， and improving learning output. The teaching reform method proposed in this paper can provide reference for teaching reform and promotion based on the background of EEA.

Keywords： engineering education accreditation； outcome-based education； professional courses of welding； teaching reformation

高校和企業對本科教育人才培養、需求觀念正在逐步轉變，主要體現在對人才培養具有更加明確的產出目標，即希望所培養的人才能夠解決后續復雜的工程應用和學科研究的復雜問題，而不僅僅是完成了書本知識的學習。這與工程教育認證的核心的理念和高等教育教學質量國家標準的核心原則“產出導向（Outcome-Based Education， OBE）”高度契合。這也是工程教育認證在高教界被高度重視的原因，通過工程教育認證，不僅可以建立與國際銜接的人才互認體系，更主要的是更加符合當前社會對人才培養質量的需求，促進高校工程教育質量的持續發展和改進。

材料成型及控制工程專業的焊接方向的專業課程如《焊接冶金學》、《焊接方法及設備》、《焊接結構》、《材料分析與測試技術》、《先進焊接技術》、《焊接數值模擬技術及應用》等課程具有專業性強、理論深度較深等特點，同時這些課程的理論、技術和實驗方法與實際工程應用聯系非常緊密，此外，這些課程也是后續深入科學研究所必備的基礎理論和知識。但是目前來說，焊接方向的專業課程的教學主要是理論講解為主，驗證性的實驗相結合的方法，結合工程實際“解決復雜工程問題”的教學手段運用，以及后續科研方向、科研著力點的引導和培養不足，很容易導致學生學習興趣不足、專業前沿和前景不明等問題。因此很有必要深入研究OBE理念應用于材料成型及控制工程焊接方向的專業課程教學內容和方法改革。目前，引入OBE理念進行教學設計的成功實例依然少見，有代表性、成熟的基于OBE以及突出“解決復雜工程問題”能力和專業前沿、前景引導的課程教學內容和方法設計范例也少見。

本文以材料成型及控制工程專業的焊接方向的專業課程為例，初步探討了工程教育認證背景下的課程教學改革。可以為基于工程教育認證背景下的教學改革提供參考。

一、基于學習產出的課程教學設計

基于學習產出的課程教學設計，需要緊扣培養目標和畢業要求，要求教學環節的設置以學習產出為導向。

首先，研究和梳理教學內容的知識點結構——以解決復雜工程問題和后續科研方向、科研著力點的引導和培養為指導思想，對課程內容進行知識點劃分：將課程的教學內容劃分為基礎理論、工程應用和工程素養相關、科研著力點的引導、專業方向的認識和專業信心培養相關等類別，再將每個類別在細分為相應的教學知識點，并分析各知識點間的相互關系，將知識點歸納成一系列可以獨立學習的知識群，從而構成知識點間的關系結構圖，并構建知識點與畢業要求分解點之間的關聯矩陣，使得知識點對應畢業要求達成度之間的對應關系更加清晰。

其次，研究基于產出導向理念的教學方法——針對各個知識點特點和對畢業要求達成度的比重，除基本課程授課方法外，選取和知識點相關的真實工程案例、科研熱點以及科研著力點等相關的案例，進行案例評價式以及案例參與式教學，具體的教學方式除了采用傳統的講授外，針對具體知識點和具體案例特點，采用“翻轉課堂”或者基于微課等新型的線上、線下混合式的學習方法，讓學生參與到具體工程案例的設計、修改和實施之中，以及具體科研熱點和科研著力點的文獻搜索、閱讀和探討中來，組成一個多角度、多線程的離線、在線復合的參與式和體驗式教學方式。并建立以基礎知識講解、工程案例實踐、案例解決和科研熱點探索和體驗為主題的教學框架，并根據所建立的關聯度矩陣，明確學習內容對畢業要求的達成度，實現由講授為主的單一教學內容講解教學、簡單抽象的習題練習，轉變為多元化模式下知識點、工程案例評價與案例實踐、基于“翻轉課堂”的體驗式和參與式混合的教學方法，使得學生在多元化的學習模式下學習興趣更加濃厚、學習目標更加明確，不僅培養了學生解決復雜工程問題的能力，同時還能很好地對專業方向、專業信心進行引導。

再次，研究“參與式”和普通方法結合的課程考核機制——在平時教學的課后作業和結業考核時采取“案例解決”、“案例參與”和普通作業結合的考核機制，根據知識點類別，課后作業和結業時選取具有代表性和合適難度的工程設計案例（如適當難度的焊接工藝分析設計、焊接結構設計、簡單的焊接熱力模擬等）、科研著力點和熱點（如熔焊焊接前沿追蹤、釬焊的熱點研究、基于焊接的增材制造等）作為課后和結業考核的一部分，讓學生能夠利用所學的知識和方法進行“參與式”課程考核，在鞏固基本知識點的同時，不僅學會解決實際工程問題，還對專業的前沿和方向有清晰的認識。圖1為《焊接方法及設備》課程所設置的焊接方法及設備文獻檢索課程的PPT樣張，通過采取翻轉課堂的方式，讓學生真正參與到課堂中，通過解決一個特定的專業問題，自己主動“挖掘“知識，解決問題，了解前沿研究。

圖2為所述的《焊接方法及設備》課程文獻檢索課分組討論課現場。通過這樣的教學環節設置，有助于學生對教學的參與程度，對解決復雜工程有更加深入的了解，同時對后續科研方向、科研著力點的了解更加深入，有助于加強專業信心。

二、以“解決復雜工程問題”和“專業方向引導”為導向的課程教學系統的制作與開發

開發相關的教學系統，包括課件、微課視頻、學習指導，網上實踐、在線互動等子系統，突出交互性和可參與性，教學系統設計必包含合適難度的工程設計案例、科研著力點和熱點探討等“案例解決”、“案例參與”的教學內容，著重讓學生掌握怎樣用知識去解決問題并對專業方向、科研著力點和熱點有一定的了解，體現“解決復雜工程問題”和“專業方向引導”的導向。如圖3和圖4所示，圖3為在《焊接方法及設備》課程上課中，講解相應知識點的同時，將最新科研文獻中就研究或者解決相關問題的實驗、案例、數值模擬等成果結合講解；圖4為利用典型熔焊方法進行增材制造的零件。在《焊接方法及設備》課程中穿插講解和介紹上述內容，不僅可以吸引學生注意力，讓學生體會到所學知識點在“解決復雜工程問題”以及未來科研方向、科研著力點方面的應用，此外還能夠引導學生正確地理解專業方向，提高學習產出。

三、教、學雙向評價、跟蹤和反饋體系的建立

通過建立基于線上的作業或討論、教學質量的評價和跟蹤反饋體系，實現線上與線下學習質量和教學質量雙向的評價和跟蹤，及時調整教學內容和策略，提升教學產出效果。如除了課堂課后實時反饋外，采取學生易于接受的云課APP等手段進行教與學的雙向評價和跟蹤，可以實現不受時間和地點的限制。

四、教學應用、評價與持續改進機制

制定相關評價與持續改進機制和具體措施，如定量評價的規則、公式或表格以及對應的改進措施，對改革效果進行評價和持續改進。此外，還可以將研究成果應用于其他專業或者本專業其他方向課程的本科教學，根據后續課程的學習情況、教師和學生的反饋情況，研究相應的持續改進機制，在教學實踐過程中不斷進行評價和改進。

五、結束語

本文以材料成型及控制工程專業的焊接方向的專業課程為例，初步探討了工程教育認證背景下的課程教學方法改革，重點探討如何結合工程實際“解決復雜工程問題”，如何引導后續科研方向、科研著力點，從而提升學習興趣、增強專業信心、提高學習產出。本文所提出的教學改革方法不僅可以為基于工程教育認證背景下的教學改革與推廣提供參考，還可以為工程教育認證的要求落實提供參考。

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