基于工程教育專業認證的《有色金屬設計與計算》立體化教學模式探索

周雪嬌　尹建國　陳永利　夏文堂　田應甫　袁曉麗

摘 要 《有色金屬設計與計算》課程專業針對性以及實踐性非常強，課程目標是建立學生工程設計與應用的概念和意識，培養學生從事冶金工廠工藝及其設備的設計與計算的初步能力。本文針對《有色金屬設計與計算》教學中存在的問題，結合工程教育專業認證的要求，以學生為中心、堅持成果導向、注重持續改進，探索立體化教學模式，進而為冶金工程專業認證與推進國際化進程做好準備。

關鍵詞 有色金屬設計與計算；工程教育專業認證；立體化教學

2016年6月2日，國際工程聯盟大會在吉隆坡召開，確立了中國國際本科工程學位互認協議《華盛頓協議》正式會員的身份。這意味著中國工程教育專業認證體系得到國際認可，中國的高等教育將真正走向世界。工程教育專業認證的理念是以學生為中心、堅持成果導向、注重持續改進，聚焦于學生未來發展需求，故而專業性及實踐性非常強的《有色金屬設計與計算》課程在建立學生工程設計與應用的概念和意識、培養學生解決冶金復雜工程問題能力過程中具有非常重要的作用。但是本課程在傳統授課過程中普遍存在內容陳舊、枯燥，結構割裂不系統，工藝流程及操作設備抽象不具體，無法很好地進行實踐操作等缺陷，導致授課質量不高，難以有效提升學生工程設計與應用的能力。

教學過程中，開展立體化教學，能夠有效激發學生學習興趣及自主學習意識，提升學生學習效果。立體化教學追求理論與實踐全面而深入的融合，可以借助紙質教材、實物教具、電子教案、多媒體課件、虛擬仿真實訓系統、網絡教學平臺等全方位、多層次激發學生學習積極性，增強學習效果。針對工程教育專業認證的要求，以學生為中心、堅持成果導向、注重持續改進，探索《有色金屬設計與計算》立體化教學模式，目的在于建立學生工程設計與應用的概念和意識、培養學生解決冶金復雜工程問題的能力，提高其綜合素質。

1結合工程教育專業認證要求，明確課程目標，優化教學內容

通過對冶金工程專業畢業要求指標點的解讀與分解，《有色金屬設計與計算》課程要求學生掌握冶金工廠設計的基本概念、程序以及內容，掌握冶金工廠工藝流程的選擇與設計、平衡計算、設備的選型與設計以及工廠布局與車間設計，了解有色冶金廠設計的經濟分析，建立工程設計與應用的概念和意識，培養學生從事冶金工廠工藝及其設備的設計與計算的初步能力。在此基礎上，梳理本課程的知識脈絡，優化教學內容。

（1）構建知識框架，抓住課程教學主線、突出重難點內容。《有色金屬設計與計算》課程是有色金屬冶金方向本科生設置的專業必修課，旨在為有色冶金專業學生在有色廠設計、技術改造及有色冶金科學技術研究成果轉化為生產力等方面奠定必要的基礎知識。工廠設計涵蓋了可行性研究、初步設計及施工圖設計、施工、試車及驗收等，課程內容側重于初步設計及施工圖設計，主線為廠址選擇、總平面設計以及工藝設計。其中工藝設計內容豐富，除了工藝流程選擇與設計、物料與能量衡算、設備選型與設計、車間布置設計、管道設計外，還包括了技術經濟分析以及安全與環保等。教學過程中應抓住主線，采用多媒體課件、虛擬仿真實訓系統、網絡教學平臺等立體化教學模式在看似枯燥的內容中尋找其內在聯系與規律，形象生動、逐層深入、重點突出，使學生有效掌握有色冶金工廠工藝及設備的設計及計算。

（2）突出能力培養，提高學生工程意識與實踐能力。《有色金屬設計與計算》的教學目標是培養學生運用基本理論及研究方法去分析問題、解決問題的能力，強調學生實踐及工程應用能力的培養。圍繞教學內容，結合冶金現場生產實例，體現課程專業性與實踐性特點。在講授章節內容時，合理編排實例并引用典型案例和工程實例，從工程應用中抽取典型過程單元實施案例教學。課堂上積極調動學生主動性，引導學生積極思考，分析問題、解決問題，提高其主動參與性與工程意識。

（3）更新教學內容，拓寬學生知識面，適應社會發展。《有色金屬設計與計算》課程中涉及的內容以傳統冶金為主，但隨著社會的發展，實際生產涉及到很多的冶金新技術新工藝，在授課時也需有所體現，如加壓濕法冶金、生物濕法冶金、富氧閃速煉銅、直接煉鉛等均已實現工業化。每一章教學內容都應關注學科前沿，介紹冶金新技術新工藝，拓寬學生知識面，適應時代發展，培養適應社會需求的人才。

2以學生為中心，采用立體化教學模式，強化教學效果

工程教育專業認證是基于學習產出的教育模式（OBE），它強調的是學生學到什么。因此，授課應以培養目標和畢業要求為基準點，采用立體化教學模式，對學生是否達成畢業要求進行合理的考核。

《有色金屬設計與計算》以課堂教學為主，課外學習、課堂及課外作業、ppt分組匯報為輔。內容涉及大量的設備圖、工廠布局圖、平衡計算和工藝設計參數等。課堂教學時，可嵌入CAD制圖展示設備主體圖、設備鏈接圖、平面布局圖等；采用虛擬仿真技術呈現冶金工廠平面布局，展示工藝流程虛擬場景，自主上機冶煉操作等；納入flash解析設備工作原理、演示工藝流程等；并采用“提問式”、“啟發式”、“對比式”、“討論式”、“小結式”等多種方法講授，引導學生積極思考問題、分析問題、解決問題。同時針對課程中的重難點知識，安排專門的課堂討論環節，并布置一定量的作業，習題所涉及的知識點覆蓋授課內容的重點與難點，強化及鞏固學生對于知識點的掌握。此外，選取一些典型案例或知識點，讓學生組成團隊自制課件上臺講解，教師跟其他學生可以對講解的內容進行提問及補充，激發學生自主學習意識，提升學習效果。在此過程中，還可培養學生組織管理能力、統籌協調能力、團隊合作能力以及交流表達能力等非技術性能力，使得學生能更好的適應社會和用人單位的需求。課外開辟第二課堂，教師、學生可以以微信/QQ群以及網絡平臺等進行課件資源共享、質疑答疑交流、習題輔導講解和網上測試自評等，引導學生主動思考、積極總結，加深學生對課程基本概念、基本原理、工藝過程以及平衡計算等的理解和掌握，使學生受益，促進所有學生達成畢業要求。

3尋找目標短板，發現問題，持續改進課程質量

基于OBE課程考核結果分析，并兼顧平時作業、學生提問、QQ/微信答疑、學生評教、同行評教、教學督導聽課等反映的問題，尋找課程目標短板，在教學中有針對性地提出改進措施，有目的的加入到教學與訓練中，強化學生對知識點的掌握、指標點薄弱環節的訓練。如基于OBE課程考核結果分析，發現以下問題：（1）部分學生對于不同概念及具體知識點的區分及應用存在一定欠缺。（2）部分學生基本理論掌握不全，計算方法失當。（3）學生應用理論知識分析實際問題的能力不夠全面。鑒于此，課題組經過討論提出以下改進意見：（1）后續教學中進行適度地對比分析，區分不同概念，強化學生對于設計中具體知識點的掌握與應用。（2）采用當堂作業、開辟第二課堂、階段小測試，強化學生對于計算理論及方法的實時掌握。（3）繼續加強工程案例教學與分析。通過“評價-改進-再評價”的閉環管理機制，強化成果導向教學，促進課程目標的達成，課程教學質量必能持續不斷地提高。

4結論

工程教育專業認證針對全體學生，要求所有同學達到畢業要求，這是一項系統工程。在授課時，以學生為本，借助電子教案、多媒體課件、虛擬仿真實訓系統、網絡教學平臺等立體化教學方式可多層次、全方位激發學生學習興趣，提高授課質量。此外，基于OBE理念，尋找課程目標短板，在教學中有的放矢，堅持目標導向，注重持續改進，腳踏實地，可有效提高學生分析問題、解決問題的能力，促進課程目標及學生畢業要求的達成。

參考文獻

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