工程教育專業(yè)認證背景下的教學改革探索

田俊　宋濱娜　王德永

［摘 要］ 隨著新工科的興起和發(fā)展，越來越多的高等院校開始注重工程教育專業(yè)認證。冶金工程專業(yè)是工程學科的重要分支之一，在工程教育中擔任重要角色。“冶金工程課程設計”是冶金工程專業(yè)的必修課程之一，也是必要的實踐教學環(huán)節(jié)之一。為滿足工程教育專業(yè)認證對冶金工程專業(yè)學生能力的要求，對課程現(xiàn)有教學存在的問題進行了深入分析。結合工程教育專業(yè)認證的要求，設定了課程需要支撐的畢業(yè)要求指標點，并提出了一系列相應的改革措施，旨在全面提升學生的綜合素質和實踐能力，使學生更好地滿足未來工程技術發(fā)展的需求。

［關鍵詞］ 工程教育專業(yè)認證；冶金工程；教學改革；課程設計

［基金項目］ 2023年度教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目“‘新工科背景下創(chuàng)新型冶金工程人才培養(yǎng)模式研究與實踐”（230725565507194）；2022年度教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目“交互式云化仿真數(shù)字化專業(yè)實踐教學平臺的建設與應用”（220406517284057）

［作者簡介］ 田 ?。?982—），男（土家族），湖北恩施人，博士，蘇州大學沙鋼鋼鐵學院副教授，碩士生導師，主要從事鋼中夾雜物的控制、鎂處理在鋼中的應用研究；宋濱娜（1982—），女，遼寧鞍山人，博士，蘇州大學沙鋼鋼鐵學院副教授，碩士生導師，主要從事3D打印增材制造研究；王德永（1974—），男，安徽安慶人，博士，蘇州大學沙鋼鋼鐵學院副院長，教授，博士生導師，主要從事低碳冶金、鋼的質量控制研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2024）07-0053-04［收稿日期］ 2023-08-27

近年來，隨著新工科的興起與發(fā)展，工程教育專業(yè)認證的重要性越來越被認可。冶金工程專業(yè)作為重要的工程學科之一，在工程教育中占有重要地位［1］。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。我國于2016年正式成為國際上最具權威性和影響力的工程教育互認協(xié)議之一《華盛頓協(xié)議》的第18個成員，標志著我國工程教育質量得到了國際社會的認可。這不僅是對我國工程教育質量的肯定，也是我國融入全球工程教育體系的重要步驟。工程教育專業(yè)認證的實施可以幫助學校提高教學水平，加強課程和實驗室設施建設，提高教師素質，推廣優(yōu)質教育資源和教育方法，使學生成為具有工程思維和創(chuàng)新能力的高素質人才。

研究表明，創(chuàng)新能力是可以培養(yǎng)的，而實踐教學又是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要手段［2］。實踐教學可以幫助學生在實際操作中獲得思考、解決問題和創(chuàng)新的能力。在實踐中，學生須要運用所學知識和技能解決現(xiàn)實中的復雜問題。這個過程可以激發(fā)學生的創(chuàng)造性，并幫助他們鍛煉創(chuàng)新思維。課程設計是本科實踐教學的重要組成部分之一，通常與所在專業(yè)的某一核心理論課程相結合。在該理論課程結束后，開展為期1～3周的實踐環(huán)節(jié)［3］。

本文圍繞蘇州大學冶金工程專業(yè)“冶金工程課程設計”課程展開，依據(jù)蘇州大學冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，從工程教育專業(yè)認證的角度，探討冶金工程專業(yè)“冶金工程課程設計”課程教學中存在的問題，并結合自身的教學經(jīng)歷，提出一些想法、建議和改進措施，以提高學生的自主學習能力和工程實踐應用能力。

一、“冶金工程課程設計”課程教學中存在的問題

“冶金工程課程設計”課程是蘇州大學冶金工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，主要針對本專業(yè)的本科生進行教學。該課程在其他基礎課和專業(yè)課之間起著承前啟后、由理到工的橋梁作用［4］，須要運用基礎知識分析和解決冶金生產(chǎn)過程中遇到的實際問題。

課程旨在通過實際案例的模擬設計，培養(yǎng)學生的工程設計和解決問題的能力。該課程包含實踐操作和課堂理論講授兩部分內容，其中實踐操作包括理論計算和CAD軟件作圖。然而，在教學實踐中，該課程存在一些問題，主要歸納為以下幾點。

（一）學生在課程設計過程中缺乏自主性和創(chuàng)新性

該課程可以看成“鋼鐵廠設計原理”課程的實踐課，理論計算來自該課程的《物料平衡和熱平衡》章節(jié)的相關內容。在設計過程中，學生常將課本內容簡單地復制粘貼到設計報告中，僅根據(jù)設計題目做相應的數(shù)據(jù)修改，沒有真正理解和掌握所學知識，對計算的原理和計算所得結論的現(xiàn)實意義不理解，做不到知識的有效遷移，不能舉一反三，沒有清楚認識理論計算背后的具體應用場景。

（二）實踐操作和課堂理論講授之間缺乏合理的銜接和整合

根據(jù)本校冶金工程專業(yè)培養(yǎng)方案的要求，本課程被安排在大四上學期教學日歷的最后兩周進行。然而，與本課程相關的理論課程“鋼鐵廠設計原理”卻安排在大三下學期，造成了相關課程在時間上銜接不協(xié)調的問題。學生在進行課程設計時須要從頭再次復習和梳理上學期的內容，導致無法將理論知識很好地應用到實踐操作中。此外，本課程的教學時間與學生考研時間非常接近，導致考研學生將更多的時間和精力用于考研準備，未能很好地專注學習本課程。

（三）教師和學生缺乏有效的反饋

學生的反饋是教師改進教學方法不可或缺的重要因素。教師需要有效的反饋才能提供有針對性的指導，幫助學生及時發(fā)現(xiàn)和改正錯誤，避免學生陷入錯誤的循環(huán)。同樣，學生也需要教師給予的有效反饋，這也是學生自我提高的必要條件，只有清晰地了解自己的不足和需要改進的方向，才能更好地發(fā)展自己的潛力。然而，在教學過程中，教師往往更注重結果而忽視過程的反饋。根據(jù)標準答案，簡單的“對”或“錯”、“好”或“不好”的反饋不能滿足學生的需求，也不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

（四）成績評價方式單一

當前的學生成績評價方式大多依賴于學生最終提交的作品說明書及圖紙，這種單一的評價方式忽略了對學生其他方面的考查，例如參與度、思維能力、綜合素質等。評價方式只側重學生的最終作品，忽略了學生的學業(yè)發(fā)展和個人能力的提升。這種單一的評價方式可能會導致評價的不全面、不科學和不公正，也無法全面反映學生在學習過程中的真實水平和成長。因此，應該引入更多的評價手段，全方位地考查學生的綜合素質，例如，對學生的表達能力、理解能力、合作能力、解決問題的能力等多方面的表現(xiàn)展開評價。只有采用多角度、多尺寸的評價，才能更全面地了解學生的學習表現(xiàn)，更科學地做出評價，同時也有利于學生的全面發(fā)展。

二、“冶金工程課程設計”課程中體現(xiàn)的指標點

工程教育專業(yè)認證對本科畢業(yè)生應具備的知識、能力和素質提出了明確的12點要求，包括工程知識、問題分析、設計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學習能力。根據(jù)“冶金工程課程設計”課程的特點以及工程教育專業(yè)認證中的要求，設定了本課程需要支撐的畢業(yè)要求指標，如表1所示。

由具體的指標點可以看出，關于問題分析，本課程主要涉及工藝優(yōu)化和復雜工程問題解決。可以通過以下方面來體現(xiàn)：對物料平衡的計算，優(yōu)化煉鋼過程中的原料配比；通過熱平衡的計算，為煉鋼過程中熱量的來源、熱能的回收利用和熱量的補充方式等復雜問題提供解決思路。

關于設計/開發(fā)解決方案，主要注重理論知識與實踐相結合，為鋼鐵材料相關的工藝流程設計提供指導。該方面可以通過以下內容來體現(xiàn)：通過對轉爐爐型的選擇和設計，以及氧槍的設計，制定合適的吹氧制度，最終選擇合適的工藝制度。

關于環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展，主要涉及冶金工藝生產(chǎn)過程中物質和能量的流轉對環(huán)境的影響?？梢酝ㄟ^以下任務來體現(xiàn)：計算物料平衡中產(chǎn)生的廢棄物的量，熱平衡中能量的損失量等，評估碳的排放量以及產(chǎn)生的廢棄物對環(huán)境的影響，為冶金工藝所產(chǎn)生的廢物的資源化利用提供科學依據(jù)。

關于個人和團隊，主要涉及團隊成員的作用及其對整個項目的重要性，增強團隊意識。主要通過以下方面來體現(xiàn)：根據(jù)設計題目，每個團隊成員選擇自己的任務，明確自己的職責，并且個人目標要與團隊目標相一致。團隊成員之間須要建立良好的溝通機制，及時交流信息和想法，避免信息不對稱和誤解的情況出現(xiàn)。

三、改革措施與思考

結合工程教育專業(yè)認證的要求，針對目前“冶金工程課程設計”課程教學中存在的問題和不足，從以下幾個方面對該課程的教學進行了改革探索。

（一）鼓勵學生自主探究和思考，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維

采取啟發(fā)式教學法激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。通過設計相關題型及要求，讓學生置身于問題情境，通過調查、思考等方式切實感受問題，幫助他們深入理解所學知識，引導學生尋找解決方案和答案，培養(yǎng)學生開放、創(chuàng)新的思維方式。例如：在進行轉爐設計之前，除了須要探討相關的尺寸參數(shù)、工藝要求，還須要查閱相關的法律法規(guī)文件，最終確定轉爐的設計方案，不設置標準答案，重點考查設計方案的合理性和邏輯性。

（二）合理安排教授時間，整合教學資源

根據(jù)本課程的性質和學生的實際需求，有針對性地調整課程安排。本課程注重具體知識的應用，因此，在講授過程中強調專業(yè)應用知識與基礎理論知識的融會貫通。在本課程實施前，有針對性地進行相關內容的回顧和強化，梳理相關課程的必要理論和知識點，按照課程內容和難度逐步展開，使學生更好地理解和掌握本門課程的知識，并應用到后續(xù)的實踐設計中。

根據(jù)考研學生的具體需求，合理調整課程安排。將本課程的教授時間由所在學期的最后兩周提前至本學期的第三和第四周進行，避免上課時間臨近考研時間，學生將過多的精力用于考研沖刺，而忽視本門課程的學習。同時，上課時間提前至學期前幾周，便于學生回顧與本門課程相關的上一學期所學的“鋼鐵廠設計原理”的內容。由于本門課程涉及CAD軟件的應用，在課程開始的前一周邀請相關教師講授CAD相關的實踐內容。為學生提供參考書籍、視頻資源等相關材料，幫助學生解決設計過程中遇到的難題。

（三）多措并舉增加反饋途徑，提高反饋效果

在課堂上，教師有意識地與學生互動，鼓勵學生互相討論、分享觀點和提出問題。這種參與感可以增強學生的自信心并為教師提供反饋，以便調整知識傳授方式。通過提問，引導學生自行思考、查閱資料，最終提出自己認為合理的解決方案。通過查閱資料還培養(yǎng)了學生使用現(xiàn)代信息工具的能力。鼓勵學生展示自己的設計作品，大家共同討論作品的優(yōu)缺點，在幫助學生完善設計的同時了解他們對知識的掌握程度。

通過使用各種新技術手段，增加反饋的渠道，例如，通過在線問答平臺、微信群、電子郵件等方式與學生及時交流信息和想法。特別是要允許學生匿名反饋，確保學生暢所欲言。對于學生提出的疑問，教師應及時給予反饋和指導。對于普遍性和共性問題，教師可與學生一起查找資料，尋找解決方案。

（四）創(chuàng)建多維度評價體系

傳統(tǒng)課程設計以學生提交的最終作品為評價依據(jù)，多關注學生對理論或工具的正確應用。對于課程設計而言，僅憑借成績和作品這種相對單一的評價方式無法很好地反映學生的實際水平，亟須改進和完善當前的評價方式，創(chuàng)建多維度的評價體系。在建立評價標準時，應該考慮評價指標的科學性和可操作性，同時也應該考慮學生的實際情況和學習需求。

通過檢查學生的說明書撰寫質量，評估學生對所學知識的理解和掌握程度（占總成績的30%）；通過學生對作品的展示和講解，評估學生在實踐中應用所學知識的能力及表達能力（占總成績的30%）；通過小組分工和答辯，評估學生的團隊協(xié)作和溝通能力（占總成績的20%）；通過平時的課堂表現(xiàn)和出勤情況，評估學生的學習態(tài)度（占總成績的20%）。總之，對學生的評價要貫穿課程的整個期間，既要對設計成果進行評價，又要對設計過程進行評估。以便更全面地了解學生的學習成效，更好地促進學生的全面發(fā)展。

結語

“冶金工程課程設計”課程是冶金工程專業(yè)重要的實踐性課程，也是傳統(tǒng)工程教育中不可或缺的一環(huán)。加強學生的自主學習能力和工程實踐應用能力是工程教育專業(yè)認證的重要目標之一，也是提高冶金工程專業(yè)學生綜合素質和學科競爭力的重要措施。教師應該采取多方面的教學改革措施，深化學生對基礎理論的理解，提高學生的工程實踐能力，促進學生不斷提高綜合能力和素質。

參考文獻

［1］焦克新，張建良，劉征建，等.冶金工程專業(yè)科研反哺教學的思考［J］.中國冶金教育，2021（1）：1-3.

［2］孟昭霞.實驗教學在學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用［J］.現(xiàn)代大學教育，2018（5）：92-97.

［3］鄭文軍.創(chuàng)新導向的課程設計教學模式優(yōu)化［J］.創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2022，13（5）：113-118.

［4］陳婷，周富榮，胥桂萍，等.工程認證背景下的《化工原理課程設計》教學改革與探討［J］.山東化工，2021，50（13）：214+217.

Exploration of Instructional Reform in the Context of Engineering Education Professional Certification： A Case Study of Curriculum Design of Metallurgical Engineering

TIAN Jun， SONG Bin-na， WANG De-yong

（School of Iron and Steel， Soochow University， Suzhou， Jiangsu 215137， China）

Abstract： With the emergence and development of the new engineering， an increasing number of colleges and universities have begun to pay attention to the engineering education professional certification. Metallurgical engineering major is one of the important branches of engineering， and it plays a significant role in engineering education. Curriculum Design of Metallurgical Engineering is a mandatory course and an essential practical teaching component in the major of metallurgical engineering. In order to meet the requirements of engineering education professional certification for the abilities of metallurgical engineering students， the paper conducts an in-depth analysis of the existing problems in the teaching of this course. Combined with the requirements of engineering education professional certification， a set of graduate requirement indicators that need to be supported by this course are established， and a series of corresponding reform measures are proposed. The aim is to comprehensively enhance students comprehensive qualities and practical abilities， enabling them to better adapt to the future demands of engineering and technological development.

Key words： engineering education professional certification; metallurgical engineering; teaching reform; curriculum design