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(rèn)證。冶金工程專業(yè)是工程學(xué)科的重要分支之一，在工程教育中擔(dān)任重要角色?！耙苯鸸こ陶n程設(shè)計(jì)”是冶金工程專業(yè)的必修課程之一，也是必要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一。為滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)冶金工程專業(yè)學(xué)生能力的要求，對(duì)課程現(xiàn)有教學(xué)存在的問題進(jìn)行了深入分析。結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，設(shè)定了課程需要支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，并提出了一系列相應(yīng)的改革措施，旨在全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力，使學(xué)生更好地滿足未來工程技術(shù)發(fā)展的需求。

［關(guān)鍵詞］ 工程教育專業(yè)認(rèn)證；冶金工程；教學(xué)改革；課程設(shè)計(jì)

［基金項(xiàng)目］ 2023年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)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(shí)踐”（230725565507194）；2022年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“交互式云化仿真數(shù)字化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)與應(yīng)用”（220406517284057）

［作者簡介］ 田 ?。?982—），男（土家族），湖北恩施人，博士，蘇州大學(xué)沙鋼鋼鐵學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事鋼中夾雜物的控制、鎂處理在鋼中的應(yīng)用研究；宋濱娜（1982—），女，遼寧鞍山人，博士，蘇州大學(xué)沙鋼鋼鐵學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)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(xué)沙鋼鋼鐵學(xué)院副院長，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事低碳冶金、鋼的質(zhì)量控制研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 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(rèn)證的重要性越來越被認(rèn)可。冶金工程專業(yè)作為重要的工程學(xué)科之一，在工程教育中占有重要地位［1］。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。我國于2016年正式成為國際上最具權(quán)威性和影響力的工程教育互認(rèn)協(xié)議之一《華盛頓協(xié)議》的第18個(gè)成員，標(biāo)志著我國工程教育質(zhì)量得到了國際社會(huì)的認(rèn)可。這不僅是對(duì)我國工程教育質(zhì)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(rèn)證的實(shí)施可以幫助學(xué)校提高教學(xué)水平，加強(qiáng)課程和實(shí)驗(yàn)室設(shè)施建設(shè)，提高教師素質(zhì)，推廣優(yōu)質(zhì)教育資源和教育方法，使學(xué)生成為具有工程思維和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。

研究表明，創(chuàng)新能力是可以培養(yǎng)的，而實(shí)踐教學(xué)又是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要手段［2］。實(shí)踐教學(xué)可以幫助學(xué)生在實(shí)際操作中獲得思考、解決問題和創(chuàng)新的能力。在實(shí)踐中，學(xué)生須要運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決現(xiàn)實(shí)中的復(fù)雜問題。這個(gè)過程可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，并幫助他們鍛煉創(chuàng)新思維。課程設(shè)計(jì)是本科實(shí)踐教學(xué)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(jié)合。在該理論課程結(jié)束后，開展為期1～3周的實(shí)踐環(huán)節(jié)［3］。

本文圍繞蘇州大學(xué)冶金工程專業(yè)“冶金工程課程設(shè)計(jì)”課程展開，依據(jù)蘇州大學(xué)冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，從工程教育專業(yè)認(rèn)證的角度，探討冶金工程專業(yè)“冶金工程課程設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問題，并結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)歷，提出一些想法、建議和改進(jìn)措施，以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和工程實(shí)踐應(yīng)用能力。

一、“冶金工程課程設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問題

“冶金工程課程設(shè)計(jì)”課程是蘇州大學(xué)冶金工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，主要針對(duì)本專業(yè)的本科生進(jìn)行教學(xué)。該課程在其他基礎(chǔ)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(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)分析和解決冶金生產(chǎn)過程中遇到的實(shí)際問題。

課程旨在通過實(shí)際案例的模擬設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)和解決問題的能力。該課程包含實(shí)踐操作和課堂理論講授兩部分內(nèi)容，其中實(shí)踐操作包括理論計(jì)算和CAD軟件作圖。然而，在教學(xué)實(shí)踐中，該課程存在一些問題，主要?dú)w納為以下幾點(diǎn)。

（一）學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中缺乏自主性和創(chuàng)新性

該課程可以看成“鋼鐵廠設(shè)計(jì)原理”課程的實(shí)踐課，理論計(jì)算來自該課程的《物料平衡和熱平衡》章節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生常將課本內(nèi)容簡單地復(fù)制粘貼到設(shè)計(jì)報(bào)告中，僅根據(jù)設(shè)計(jì)題目做相應(yīng)的數(shù)據(jù)修改，沒有真正理解和掌握所學(xué)知識(shí)，對(duì)計(jì)算的原理和計(jì)算所得結(jié)論的現(xiàn)實(shí)意義不理解，做不到知識(shí)的有效遷移，不能舉一反三，沒有清楚認(rèn)識(shí)理論計(jì)算背后的具體應(yīng)用場景。

（二）實(shí)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(xué)期教學(xué)日歷的最后兩周進(jìn)行。然而，與本課程相關(guān)的理論課程“鋼鐵廠設(shè)計(jì)原理”卻安排在大三下學(xué)期，造成了相關(guān)課程在時(shí)間上銜接不協(xié)調(diào)的問題。學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)須要從頭再次復(fù)習(xí)和梳理上學(xué)期的內(nèi)容，導(dǎo)致無法將理論知識(shí)很好地應(yīng)用到實(shí)踐操作中。此外，本課程的教學(xué)時(shí)間與學(xué)生考研時(shí)間非常接近，導(dǎo)致考研學(xué)生將更多的時(shí)間和精力用于考研準(zhǔn)備，未能很好地專注學(xué)習(xí)本課程。

（三）教師和學(xué)生缺乏有效的反饋

學(xué)生的反饋是教師改進(jìn)教學(xué)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(duì)性的指導(dǎo)，幫助學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)和改正錯(cuò)誤，避免學(xué)生陷入錯(cuò)誤的循環(huán)。同樣，學(xué)生也需要教師給予的有效反饋，這也是學(xué)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(jìn)的方向，才能更好地發(fā)展自己的潛力。然而，在教學(xué)過程中，教師往往更注重結(jié)果而忽視過程的反饋。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)答案，簡單的“對(duì)”或“錯(cuò)”、“好”或“不好”的反饋不能滿足學(xué)生的需求，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（四）成績?cè)u(píng)價(jià)方式單一

當(dāng)前的學(xué)生成績?cè)u(píng)價(jià)方式大多依賴于學(xué)生最終提交的作品說明書及圖紙，這種單一的評(píng)價(jià)方式忽略了對(duì)學(xué)生其他方面的考查，例如參與度、思維能力、綜合素質(zhì)等。評(píng)價(jià)方式只側(cè)重學(xué)生的最終作品，忽略了學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展和個(gè)人能力的提升。這種單一的評(píng)價(jià)方式可能會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)的不全面、不科學(xué)和不公正，也無法全面反映學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的真實(shí)水平和成長。因此，應(yīng)該引入更多的評(píng)價(jià)手段，全方位地考查學(xué)生的綜合素質(zhì)，例如，對(duì)學(xué)生的表達(dá)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(píng)價(jià)。只有采用多角度、多尺寸的評(píng)價(jià)，才能更全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，更科學(xué)地做出評(píng)價(jià)，同時(shí)也有利于學(xué)生的全面發(fā)展。

二、“冶金工程課程設(shè)計(jì)”課程中體現(xiàn)的指標(biāo)點(diǎn)

工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)本科畢業(yè)生應(yīng)具備的知識(shí)、能力和素質(zhì)提出了明確的12點(diǎn)要求，包括工程知識(shí)、問題分析、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會(huì)、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理、終身學(xué)習(xí)能力。根據(jù)“冶金工程課程設(shè)計(jì)”課程的特點(diǎn)以及工程教育專業(yè)認(rèn)證中的要求，設(shè)定了本課程需要支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)，如表1所示。

由具體的指標(biāo)點(diǎn)可以看出，關(guān)于問題分析，本課程主要涉及工藝優(yōu)化和復(fù)雜工程問題解決?？梢酝ㄟ^以下方面來體現(xiàn)：對(duì)物料平衡的計(jì)算，優(yōu)化煉鋼過程中的原料配比；通過熱平衡的計(jì)算，為煉鋼過程中熱量的來源、熱能的回收利用和熱量的補(bǔ)充方式等復(fù)雜問題提供解決思路。

關(guān)于設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案，主要注重理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，為鋼鐵材料相關(guān)的工藝流程設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。該方面可以通過以下內(nèi)容來體現(xiàn)：通過對(duì)轉(zhuǎn)爐爐型的選擇和設(shè)計(jì)，以及氧槍的設(shè)計(jì)，制定合適的吹氧制度，最終選擇合適的工藝制度。

關(guān)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(zhì)和能量的流轉(zhuǎn)對(duì)環(huán)境的影響。可以通過以下任務(wù)來體現(xiàn)：計(jì)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(píng)估碳的排放量以及產(chǎn)生的廢棄物對(duì)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(xué)依據(jù)。

關(guān)于個(gè)人和團(tuán)隊(duì)，主要涉及團(tuán)隊(duì)成員的作用及其對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的重要性，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。主要通過以下方面來體現(xiàn)：根據(jù)設(shè)計(jì)題目，每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員選擇自己的任務(wù)，明確自己的職責(zé)，并且個(gè)人目標(biāo)要與團(tuán)隊(duì)目標(biāo)相一致。團(tuán)隊(duì)成員之間須要建立良好的溝通機(jī)制，及時(shí)交流信息和想法，避免信息不對(duì)稱和誤解的情況出現(xiàn)。

三、改革措施與思考

結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，針對(duì)目前“冶金工程課程設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問題和不足，從以下幾個(gè)方面對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行了改革探索。

（一）鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和思考，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維

采取啟發(fā)式教學(xué)法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。通過設(shè)計(jì)相關(guān)題型及要求，讓學(xué)生置身于問題情境，通過調(diào)查、思考等方式切實(shí)感受問題，幫助他們深入理解所學(xué)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生尋找解決方案和答案，培養(yǎng)學(xué)生開放、創(chuàng)新的思維方式。例如：在進(jìn)行轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)之前，除了須要探討相關(guān)的尺寸參數(shù)、工藝要求，還須要查閱相關(guān)的法律法規(guī)文件，最終確定轉(zhuǎn)爐的設(shè)計(jì)方案，不設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)答案，重點(diǎn)考查設(shè)計(jì)方案的合理性和邏輯性。

（二）合理安排教授時(shí)間，整合教學(xué)資源

根據(jù)本課程的性質(zhì)和學(xué)生的實(shí)際需求，有針對(duì)性地調(diào)整課程安排。本課程注重具體知識(shí)的應(yīng)用，因此，在講授過程中強(qiáng)調(diào)專業(yè)應(yīng)用知識(shí)與基礎(chǔ)理論知識(shí)的融會(huì)貫通。在本課程實(shí)施前，有針對(duì)性地進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的回顧和強(qiáng)化，梳理相關(guān)課程的必要理論和知識(shí)點(diǎn)，按照課程內(nèi)容和難度逐步展開，使學(xué)生更好地理解和掌握本門課程的知識(shí)，并應(yīng)用到后續(xù)的實(shí)踐設(shè)計(jì)中。

根據(jù)考研學(xué)生的具體需求，合理調(diào)整課程安排。將本課程的教授時(shí)間由所在學(xué)期的最后兩周提前至本學(xué)期的第三和第四周進(jìn)行，避免上課時(shí)間臨近考研時(shí)間，學(xué)生將過多的精力用于考研沖刺，而忽視本門課程的學(xué)習(xí)。同時(shí)，上課時(shí)間提前至學(xué)期前幾周，便于學(xué)生回顧與本門課程相關(guān)的上一學(xué)期所學(xué)的“鋼鐵廠設(shè)計(jì)原理”的內(nèi)容。由于本門課程涉及CAD軟件的應(yīng)用，在課程開始的前一周邀請(qǐng)相關(guān)教師講授CAD相關(guān)的實(shí)踐內(nèi)容。為學(xué)生提供參考書籍、視頻資源等相關(guān)材料，幫助學(xué)生解決設(shè)計(jì)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(shí)地與學(xué)生互動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生互相討論、分享觀點(diǎn)和提出問題。這種參與感可以增強(qiáng)學(xué)生的自信心并為教師提供反饋，以便調(diào)整知識(shí)傳授方式。通過提問，引導(dǎo)學(xué)生自行思考、查閱資料，最終提出自己認(rèn)為合理的解決方案。通過查閱資料還培養(yǎng)了學(xué)生使用現(xiàn)代信息工具的能力。鼓勵(lì)學(xué)生展示自己的設(shè)計(jì)作品，大家共同討論作品的優(yōu)缺點(diǎn)，在幫助學(xué)生完善設(shè)計(jì)的同時(shí)了解他們對(duì)知識(shí)的掌握程度。

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

（四）創(chuàng)建多維度評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)以學(xué)生提交的最終作品為評(píng)價(jià)依據(jù)，多關(guān)注學(xué)生對(duì)理論或工具的正確應(yīng)用。對(duì)于課程設(shè)計(jì)而言，僅憑借成績和作品這種相對(duì)單一的評(píng)價(jià)方式無法很好地反映學(xué)生的實(shí)際水平，亟須改進(jìn)和完善當(dāng)前的評(píng)價(jià)方式，創(chuàng)建多維度的評(píng)價(jià)體系。在建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)該考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)的科學(xué)性和可操作性，同時(shí)也應(yīng)該考慮學(xué)生的實(shí)際情況和學(xué)習(xí)需求。

通過檢查學(xué)生的說明書撰寫質(zhì)量，評(píng)估學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握程度（占總成績的30%）；通過學(xué)生對(duì)作品的展示和講解，評(píng)估學(xué)生在實(shí)踐中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力及表達(dá)能力（占總成績的30%）；通過小組分工和答辯，評(píng)估學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力（占總成績的20%）；通過平時(shí)的課堂表現(xiàn)和出勤情況，評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度（占總成績的20%）。總之，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)要貫穿課程的整個(gè)期間，既要對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，又要對(duì)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行評(píng)估。以便更全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，更好地促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

結(jié)語

“冶金工程課程設(shè)計(jì)”課程是冶金工程專業(yè)重要的實(shí)踐性課程，也是傳統(tǒng)工程教育中不可或缺的一環(huán)。加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和工程實(shí)踐應(yīng)用能力是工程教育專業(yè)認(rèn)證的重要目標(biāo)之一，也是提高冶金工程專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)和學(xué)科競爭力的重要措施。教師應(yīng)該采取多方面的教學(xué)改革措施，深化學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生不斷提高綜合能力和素質(zhì)。

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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