工程認證背景下金屬熱處理原理課程建設探討

黃光偉 王亞娜 劉曉艷 石銀冬 梁順星 劉宏基 鄭立允

（河北工程大學材料科學與工程學院 河北·邯鄲 056038）

工程教育專業認證（工程認證）是我國高校工程教育的必經之路，工程認證的標準為成果（產出）導向教育（Outcome-based education，OBE）提供了可靠的架構體系。OBE教育模式于20世紀80年代因美國政府與民眾對學校教育質量提升的關注而興起，由美國學者斯派帝（Spady W.D）提出，其主要包括三個要素：成果導向、以學生為中心和持續改進，目前該標準已經成為美國、英國、加拿大等多國工程教育改革的主流方向[1,2]。2013年我國成為《華盛頓協議》的第21個簽約成員國并于2016年成為該協議的第18個正式成員。成員國大多數采用OBE模式作為工程教育的認證標準。因此，近年來我國大力推進工程認證工作，這在推動我國工程教育改革，提高我國工程人才培養質量方面具有重要的現實意義，繼而引起國內高效工科專業的廣泛關注，成為國內高校工科專業建設的焦點。

專業建設離不開課程群的建設[3]。要實現OBE的工程教育專業認證，首先要建設好對口專業的課程群，而課程群的建設質量取決于每一門課程的建設質量。我校金屬材料工程專業的課程群包含：數學/自然科學課程；工程基礎/專業基礎/專業方向課程；人文社科類通識教育課程；實踐環節等。對于工程基礎/專業基礎/專業方向課程群來說，其占該專業培養目標總學分的31.5%（最高），在本專業培養過程中尤為重要，因此該課程群中每一個門課程的建設質量都關系到該課程群的建設。《金屬熱處理原理》課程屬于金屬材料工程專業“工程基礎/專業基礎/專業方向課程群”的核心課程。是培養金屬材料領域技術人才整體知識體系的重要組成部分，是金屬材料工程專業其他專業課程的紐帶。下面將基于該課程的建設狀況及在工程認證背景下這門課程該如何建設進行探討。

1 《金屬熱處理原理》課程建設現狀分析

《金屬熱處理原理》是金屬材料工程專業的專業基礎理論課程之一，是金屬材料工程專業的專業核心課，必修課程，在金屬材料工程專業的教學中有著重要地位。通過學習本課程，使學生掌握金屬熱處理的基本理論；能夠定制常規熱處理工藝；具備初步分析和解決金屬熱處理工藝問題的能力，為培養學生材料熱處理工程師的基本素養奠定理論基礎。完成本課程的學習使學生具有的能力有：（1）掌握各種熱處理的方法、原理、工藝特點及應用范圍，了解常見的熱處理設備；（2）加深對熱處理工藝后材料的組織和性能關系的理解，能夠分析出熱處理工藝參數對材料組織性能影響的根本原因，并能設計出合理的熱處理工藝流程；（3）掌握常見金屬材料熱處理工藝的制定及常用熱處理設備的使用，能夠基于特殊材料對現有熱處理設備進行改進。

但是，多年來由于本課程存在課程建設的滯后，課程教學內容的創新不夠，尤其是與現在新時代工科大學生思維的相適應不夠，除此之外，教學手段以及實踐環節也存在諸多問題，因此使得學生對本課程的學習上，知識掌握不充分，能力培養難達標。由此，需要對這門課程進行課程建設的改革。通過對已有的課程改革情況總結得到，對《金屬熱處理原理》此門課程的改革主要是從課程內容的設計與改革、實踐教學模式的改革、課堂情境模式的改革以及豐富第二課堂等方面進行改革[4-6]。盡管通過這些改革，一定程度上推進了《金屬熱處理原理》這門課程的教學效果和目標達成。但是，這些改革多是單方面的改革，并沒有形成系統的改革成效，沒有將每個環節進行統籌且沒有有效評估檢測各種改革的兼容性，這容易導致教改成果推廣過程中很難真正的適應學生的培養。特別是在目前的工程認證背景下，這些沒有成體系的教改是很難達到OBE的成效的。為此，目前的課程改革，必須要以工程認證標準作為課程改革的整體目標，以OBE為宗旨，這樣才能夠將每一門課程建設好，從而推進課程群的建設，也才能實現對口專業課程體系的建設，最終實現對口專業人才的培養。

2 工程認證背景下如何建設《金屬熱處理原理》課程

在工程認證背景下，任何一門課程的建設都需要通過這樣的范式進行：（1）充分分析課程的性質；（2）建立課程目標；（3）科學合理地建立課程目標與畢業要求的對應關系；（4）建立課程目標與教學內容的培養環節對應關系；（5）布局好課程的基本內容、教學要求與學時分配；（6）采用合理科學的教學方法及手段；（7）具有可操作性的課程考核與成績評定方式；（8）具有合理的課程目標達成度評價機制；（9）具有課程評價與持續改進。誠然，只有把控好每個環節的建設質量，最終才能實現課程目標的達成，也才能支撐好畢業要求指標點的達成，契合OBE模式。很明顯，在工程認證背景下的課程建設與以往的課程建設是有本質區別的，工程認證背景下的課程建設是整體的建設，集成的建設，而不是局部的、單方面的課程建設。下文將呈現《金屬熱處理原理》課程在工程認證背景下幾個共性關鍵環節建設的探討。

2.1 課程目標的建設

對于《金屬熱處理原理》課程目標的建設，應該基于課程性質及課程內容以及在充分剖析畢業要求的基礎上進行建設。值得重視的是，在進行課程目標建設時，應該響應習近平總書記在全國高校思想政治工作會議的精神：“高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面。”因此，課程目標中應該有課程思政相關的課程目標，而且要合理地從課程內容中找到思政元素的切入點，以達到課程思政的目的。對于《金屬熱處理原理》這門課程來說，課程思政的課程目標可以但不限于是“注重科學思維方法訓練和科學精神培養，提高學生分析問題和解決問題的能力，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當，提升學生的科技自信和民族自豪感。”

2.2 教學方法及手段

隨著計算機技術和互聯網的發展，讓教師在教學過程中的教學方法及手段呈多樣式的發展。但是，每一門課程的教學方法與手段不能硬性的順應潮流趨勢，應充分地分析課程內容、在對學情進行分析充分的前提下去選擇科學合理的教學方法及手段，服務課程目標的達成。對于《金屬熱處理原理》這門課程，因為其不僅包括有很多理論知識如固態相變理論，還包括許多工程知識以及課程實驗環節。因此，對于課程的理論教學應以課堂講授法為主，面向基礎知識的準確、扎實掌握，突出對原理的理解分析、對方法的總結以及理論體系的完整建立；在理論教學的過程中，力求將理論知識與工程實際情況相結合，面向理論知識的實際應用為目的。此外，還應該利用好目前的網絡教學模式，將課堂講授與課后網絡學習相結合，用于課堂來不及消化的重點和難點內容的學習的突破口，如通過布置課后學習任務的形式，要求學生采用網絡手段如觀看慕課、查閱文獻等方式進行知識的鞏固和吸收。另外，該課程還應做到理論教學與課程實驗相結合，通過課程實驗強化理論知識的學得。如通過碳鋼的普通熱處理及顯微組織觀察與分析此課程實驗，能夠讓學生掌握碳鋼的普通熱處理（退火、正火、淬火及回火）基本過程與操作方法；分析含碳量、加熱溫度、冷卻速度等因素對碳鋼硬度的影響；觀察和分析碳鋼經不同熱處理后顯微組織特征；加深理解不同熱處理工藝對碳鋼組織和性能的影響。本課程還應強調通過翻轉課堂提升學生興趣，學生通過自學的方式消化、吸收課程的龐大知識量。通過討論和演示加深對知識點的吸收。

2.3 課程目標達成度的評價

課程目標達成度的評價，是課程建設的重要環節。這部分內容的建設關系到能否達成畢業要求指標，能否真正的契合OBE模式的工程培養要求。課程目標達成度的評價也是工程認證觀測的重要環節。對于《金屬熱處理原理》課程目標的達成度評價，需要合理建設“課程目標與教學內容的培養環節對應矩陣”，這部分的內容每個高校有所差別。但最為重要的是要制定適合于本校及本專業程目標達成度的評價機制，如我校基于學校的定位，專業的發展及人才的培養制定了《材料科學與工程學院課程目標達成情況評價辦法》。對于課程目標的評價，其評價周期定為每1學年評價一次。我校科學合理地設置達成情況目標值，采用成績分析法進行評價。課程達成評價根據“金屬材料工程專業課程達成評價方法”進行計算，評價結果將用于持續改進。評價過程中，金屬材料工程系負責人組織教師實施課程評價，制定持續改進措施，監督持續改進過程。課程負責人負責撰寫課程考核總結報告，實施課程評價持續改進。因此對于課程目標的達成度評價來說，是一個復雜的過程，但是也是一個需要重點主抓的環節。

2.4 課程評價與持續改進

持續改進是OBE的重要內容之一，是工程認證的主要觀測點之一，是人才能力進一步提高的有效手段。對于《金屬熱處理原理》這門課程的持續改進，我們主要采取以下措施：（1）理論教學：根據學生學習情況，教師采取座談會、與學生單獨交流，及時調整教學方法、進度，做出教學改進；（2）實驗教學：根據學生實驗室實驗及實驗報告情況，對學生理解金屬熱處理原理相關理論的程度以及對熱處理工藝定制方面的能力掌握情況進行分析，及時調整實驗難、重點和實驗內容，提出改進措施；（3）課堂質疑或短時間交流討論：對課堂質疑或討論的效果進行分析，提出課程持續改進意見，用于本課持續改進；（4）課程作業：對每次課程所布置的作業進行合理的批改和綜合分析，用于評價學生對所學知識點的掌握程度，及時進行知識點的鞏固復習；（5）期末試卷分析總結：根據課程目標，實現課程達成評價，撰寫課程總結報告，提出課程持續改進意見，用于本課程持續改進。

3 結語

工程認證是推進工程教育改革的正確方向。工程認證提出的能力指標不僅為評價學生的溝通、合作、專業知識技能、終生學習的能力及世界觀等提出了明確的方向與要求，也為教師、教育機構在設計課程上提出了明確的方向與要求。通過工程認證，能夠有效促進我國高等工程教育的國際交流，提升我國高等工程教育的國際競爭力。使我國的工程技術人員能夠公平地參與國際就業市場的競爭，滿足進入國際就業市場的現實要求并獲得公平待遇，提升國際競爭力。本文分析了以往《金屬熱處理原理》課程的建設情況，呈現了《金屬熱處理原理》課程在工程認證背景下幾個共性關鍵環節建設的探討，這將為工程認證過程中相關課程的建設提供參考和借鑒。