基于工程教育認證的冶金傳輸原理課程教學

　　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質量提高的重要保證�；�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改革成果。明確滿足專業培養目標要求的課程目標，優化“三基本”教學內容，采用“三融合”教學方法，實施“三結合”考核方法，以期對專業基礎課程教學與改革提供借鑒。

　　關鍵詞：工程教育認證,冶金傳輸原理,課程,教學改革

　　工程教育是高等教育的重要組成部分，在國家工業化、創新驅動發展進程中發揮了重要作用。工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，是推進中國工程教育改革，提高工程教育質量的重要保證[1]。為適應工程教育新形勢，滿足行業企業對人才的新要求，冶金工程專業于2017年提出申請，2018年通過工程教育認證，獲得有條件6年的認證結論[2]。

　　根據工程教育認證要求，從學生、培養目標、畢業要求、持續改進、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，對以學生為中心的教學理念、產出為導向教學設計、持續改進質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環節。

　　一、緊扣專業培養目標，明確課程目標

　　工程教育認證對專業人才培養目標和畢業要求都有具體說明。培養目標是對該專業畢業生在畢業后5年左右能夠達到的職業和專業成就的總體描述，畢業要求是對學生畢業時應該掌握的知識和能力的具體描述，包括學生通過本專業學習所掌握的知識、技能和素養[1]。

　　(一)冶金工程專業培養目標及畢業要求

　　依據“行業性、地方性、開放性、應用型”辦學定位和“立足重慶、背靠行業、面向世界、服務全國”辦學思路，按照“德育為先、加強基礎、突出應用、注重素質、面向基層”人才培養理念，以冶金行業和重慶地方產業對應用型人才需求為導向，確定了冶金工程專業人才培養目標：培養德、智、體、美、勞全面發展。

　　適應冶金行業和社會經濟發展需要，具備扎實的工程基礎、冶金工程專業基礎、專業知識與應用能力，能在冶金領域內從事一線生產運行及管理、冶金工藝及設備設計、冶金技術研發等工作，具有創新精神和實踐能力的應用型高級工程技術專門人才。通過培養使本專業學生畢業后5年左右成為合格冶金工程師，具備獨立解決冶金工程復雜技術問題能力，成為所在領域專業技術骨干或管理骨干[2]。

　　為了保證冶金工程專業培養目標達成，即學生畢業后5年左右發展為合格冶金工程師，冶金工程專業畢業要求共12條，與冶金傳輸原理課程直接相關的有3條。能夠運用原理方程和工程知識，針對冶金生產過程中的單元進行復雜工程問題多方案抉擇;能夠運用數學、自然科學和工程科學知識分析冶金生產過程的復雜工況，闡明生產過程中相關問題;在設計、實驗中能夠運用現代工具及所學知識對復雜工程問題進行預測、模擬、設計。間接相關的有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，具有自主學習和終身學習的意識。

　　(二)冶金傳輸原理課程目標

　　工程教育認證標準要求，課程設置能支持畢業要求達成，工程基礎類課程和專業基礎類課程能體現數學和自然科學在本專業應用能力培養[1]。冶金傳輸原理課程是冶金工程專業核心專業基礎課程，在學完高等數學和大學物理課程后開設，是冶金工程專業課的前期必修課程。

　　課程主要介紹動量、熱量、質量傳輸(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用。為達成專業畢業要求，冶金傳輸原理課程目標具體細化為通過本課程教學，使學生掌握“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”知識對復雜冶金工程問題進行模擬研究的初步能力，為進一步學習專業課奠定堅實基礎。

　　二、依照課程目標，優化課程教學內容

　　為達成冶金傳輸原理課程目標，體現數學和自然科學在冶金工程專業的應用能力培養，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”內容基礎上，注重教學內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性，而是強調能應用數學物理基礎知識研究解決冶金實際中的問題。例如，在介紹動量傳輸內容時，首先介紹流體及流動相關基本概念，其次介紹黏性流體、理想流體的質量和動量平衡方程，再介紹方程在管內流動、表面流動、流體流出中的應用，最后介紹冶金中的動量傳輸現象。

　　傳熱的基本方式即導熱、對流和輻射，在介紹熱量傳輸時，首先介紹導熱、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熱、管內對流、表面輻射計算中的應用，最后介紹冶金過程中的熱量傳輸現象。質量傳輸部分主要是從類似性角度引出“三基本”內容，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的解析方法，況且冶金過程中質量傳輸現象與冶金原理課程部分內容重復。

　　因此，在課程學時安排上，本課程共計64學時，其中動量傳輸34學時，熱量傳輸24學時，質量傳輸6學時。課程教學內容設計滿足了專業認證對專業基礎課程的總要求，也很好地支撐了冶金傳輸原理課程對冶金工程專業畢業要求和培養目標達成。

　　三、效果為引領，改革課程教學方法

　　按工程教育認證要求，優化課程教學內容只是課程目標達成的基礎，深化課程教學方法的改革是每門課程目標達成的關鍵。課程教學主要體現在課堂，課程教學方法改革也主要體現在課堂教學方法的改革。傳統的課堂教學從空間上受限于教室，時間上受限于課內，知識來源受限于教師講授，教師講授又依從于教材。所以，目前的課堂教學主要還是知識的傳授，能力培養沒有充分體現，更談不上工程思維的訓練。

　　課堂教學的本質應當是教會學生會學習、會思考、會運用，而不僅僅是學知識、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、數學推導繁瑣、計算過程復雜”等特點，是冶金工程專業公認的“教師難教、學生難學”的課程之一[5-7]。以學生為中心，從工程實際出發啟發學生思維，堅持引導式、提問式、討論式、案例式等教學方法交替貫穿于整個教學活動。

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

　　課程每一章設置一個或兩個案例，如動量傳輸中有冶金熔體流動性、供水(氣)管網設計、轉爐氧槍設計、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熱性、冶金固體散狀料導熱系數測定、冶金設備圍壁導熱、金屬材料加熱或冷卻、鋼包內鋼水的降等[8]。基于這些實際工程案例，組織實施案例教學，有利于培養學生分析問題和解決實際工程問題能力。

　　在教學過程中充分運用現代教育技術，課內與課外、線上與線下、課件與板書的“三融合”混合教學方式，對部分教學重點內容采用課內講授+課外習題+課內習題方式講解，對部分教學難點內容采用線上預習+線下思考+線上討論，且將多媒體課件與傳統板書教學協調應用，以充分挖掘學生自主思考、自發學習潛能，充分調動學生積極性和自主性，使學生更容易掌握重點，理解難點。

　　同時，要求學生掌握學習方法，勤于思考、重在實踐、網絡輔助、互動交流。目前，冶金傳輸原理課程已在學校課程中心建立了在線課程，教學大綱、授課計劃、授課教案、PPT課件、電子講義、授課視頻、自測題庫等教學資源全面開放。學生可根據自己的實際情況，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習[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，學生必須具備解決復雜工程問題能力。課程考核應以檢驗和考查學生對重要知識點的掌握程度和應用能力為重點。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、隨機測試、提問討論、在線交流，占20%)3部分，即課程考核方法“三結合”。期末考試考核學生應用“三傳”知識解決實際工程問題能力;大作業屬于開放式題目，需要學生自己提出問題并尋求解決問題的辦法;學生利用在線課程學習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、計算題和綜合應用題。名詞解釋和問答題主要考核學生對“三傳”基本概念、基本定律的掌握程度，占45%;計算題主要考核學生對“三傳”基本計算方法的掌握程度，占40%;綜合應用題主要考核學生應用“三傳”知識解決冶金工程實際問題能力，占15%。

　　(二)大作業

　　大作業題目為試以冶金生產過程中某一實際裝置或日常生活中某一現象分析說明涉及“三傳”知識點及其應用。學生3～5人一組，自由組合，在組內推薦一名組長。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。

　　大作業成績由論文成績和匯報成績兩部分組成，論文成績根據選題符合度、論文層次結構、語句通順程度、論文格式規范性給定等級，占50%(每個成員不同);匯報成績根據PPT制作質量、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%(組內每個成員相同)。

　　(三)平時成績

　　幾乎每次課后都留作業，要求學生獨立完成，一旦發現抄襲，均以零分計。作業成績根據作業完成及時性、結果正確性、書寫規范性給定等級。在課程教學過程中，根據教學進度和教學內容，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，也可以上網查詢，成績以一次課程作業計。

　　另外，布置了一定量課外上機作業，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，學生不僅掌握了解決復雜冶金工程問題必需的專業基礎知識，還具備了應用專業基礎知識解決復雜冶金工程問題的初步能力，培養了團隊合作精神和意識、書面和口頭表達能力及自主學習和終身學習意識。通過對近兩屆學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畢業要求達成度分析。

　　參考文獻：

　　[1]中國工程教育專業認證協會.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.冶金工程專業工程教育認證自評報告[R].重慶科技學院，2017：1.

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

　　教育方向論文投稿刊物：《教育與職業》(EducationandVocation)雜志是我國著名教育家黃炎培先生創刊于1917年，由中華職業教育社主辦，中共中央統戰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辦較早、刊史較長，覆蓋全國各省市及港澳臺、東南亞等地區，至今已有90年的歷史。

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