基于工程教育认证的冶金传输原理课程教学

　　摘要：工程教育认证不仅是高等工程教育改革的重要举措，也是促进工程教育人才培养质量提高的重要保证。基于工程教育认证要求，以课程目标达成为主线，介绍冶金传输原理课程的教学改革成果。明确满足专业培养目标要求的课程目标，优化“三基本”教学内容，采用“三融合”教学方法，实施“三结合”考核方法，以期对专业基础课程教学与改革提供借鉴。

　　关键词：工程教育认证,冶金传输原理,课程,教学改革

　　工程教育是高等教育的重要组成部分，在国家工业化、创新驱动发展进程中发挥了重要作用。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，是推进中国工程教育改革，提高工程教育质量的重要保证[1]。为适应工程教育新形势，满足行业企业对人才的新要求，冶金工程专业于2017年提出申请，2018年通过工程教育认证，获得有条件6年的认证结论[2]。

　　根据工程教育认证要求，从学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍、支持条件等方面，逐条对照标准进行分析[1]。通过认证，对以学生为中心的教学理念、产出为导向教学设计、持续改进质量保障机制有了更深刻的认识和理解，并将这些认识和理解落实到教学环节。

　　一、紧扣专业培养目标，明确课程目标

　　工程教育认证对专业人才培养目标和毕业要求都有具体说明。培养目标是对该专业毕业生在毕业后5年左右能够达到的职业和专业成就的总体描述，毕业要求是对学生毕业时应该掌握的知识和能力的具体描述，包括学生通过本专业学习所掌握的知识、技能和素养[1]。

　　(一)冶金工程专业培养目标及毕业要求

　　依据“行业性、地方性、开放性、应用型”办学定位和“立足重庆、背靠行业、面向世界、服务全国”办学思路，按照“德育为先、加强基础、突出应用、注重素质、面向基层”人才培养理念，以冶金行业和重庆地方产业对应用型人才需求为导向，确定了冶金工程专业人才培养目标：培养德、智、体、美、劳全面发展。

　　适应冶金行业和社会经济发展需要，具备扎实的工程基础、冶金工程专业基础、专业知识与应用能力，能在冶金领域内从事一线生产运行及管理、冶金工艺及设备设计、冶金技术研发等工作，具有创新精神和实践能力的应用型高级工程技术专门人才。通过培养使本专业学生毕业后5年左右成为合格冶金工程师，具备独立解决冶金工程复杂技术问题能力，成为所在领域专业技术骨干或管理骨干[2]。

　　为了保证冶金工程专业培养目标达成，即学生毕业后5年左右发展为合格冶金工程师，冶金工程专业毕业要求共12条，与冶金传输原理课程直接相关的有3条。能够运用原理方程和工程知识，针对冶金生产过程中的单元进行复杂工程问题多方案抉择;能够运用数学、自然科学和工程科学知识分析冶金生产过程的复杂工况，阐明生产过程中相关问题;在设计、实验中能够运用现代工具及所学知识对复杂工程问题进行预测、模拟、设计。间接相关的有3条，具有团队合作精神和意识，具有清晰的书面和口头表达能力，具有自主学习和终身学习的意识。

　　(二)冶金传输原理课程目标

　　工程教育认证标准要求，课程设置能支持毕业要求达成，工程基础类课程和专业基础类课程能体现数学和自然科学在本专业应用能力培养[1]。冶金传输原理课程是冶金工程专业核心专业基础课程，在学完高等数学和大学物理课程后开设，是冶金工程专业课的前期必修课程。

　　课程主要介绍动量、热量、质量传输(亦称“三传”)基本概念、基本定律及基本解析方法及其在冶金实际工程中的应用。为达成专业毕业要求，冶金传输原理课程目标具体细化为通过本课程教学，使学生掌握“三传”基本概念、基本定律及基本解析方法，能够解决冶金实际工程中涉及“三传”的一般问题，具备运用计算机及“三传”知识对复杂冶金工程问题进行模拟研究的初步能力，为进一步学习专业课奠定坚实基础。

　　二、依照课程目标，优化课程教学内容

　　为达成冶金传输原理课程目标，体现数学和自然科学在冶金工程专业的应用能力培养，课程以“三传”类似为主线，在重点介绍“三传”基本概念、基本定律及基本解析方法，即传输原理“三基本”内容基础上，注重教学内容的针对性和实用性[3-4]。

　　这里所说的注重针对性和实用性，并不是说不注重基础性，而是强调能应用数学物理基础知识研究解决冶金实际中的问题。例如，在介绍动量传输内容时，首先介绍流体及流动相关基本概念，其次介绍黏性流体、理想流体的质量和动量平衡方程，再介绍方程在管内流动、表面流动、流体流出中的应用，最后介绍冶金中的动量传输现象。

　　传热的基本方式即导热、对流和辐射，在介绍热量传输时，首先介绍导热、对流和辐射3种基本传热方式概念、定律和方程，再介绍方程在围壁导热、管内对流、表面辐射计算中的应用，最后介绍冶金过程中的热量传输现象。质量传输部分主要是从类似性角度引出“三基本”内容，其基本概念、基本定律特别是基本解析方法，完全可以借用动量传输和热量传输的解析方法，况且冶金过程中质量传输现象与冶金原理课程部分内容重复。

　　因此，在课程学时安排上，本课程共计64学时，其中动量传输34学时，热量传输24学时，质量传输6学时。课程教学内容设计满足了专业认证对专业基础课程的总要求，也很好地支撑了冶金传输原理课程对冶金工程专业毕业要求和培养目标达成。

　　三、效果为引领，改革课程教学方法

　　按工程教育认证要求，优化课程教学内容只是课程目标达成的基础，深化课程教学方法的改革是每门课程目标达成的关键。课程教学主要体现在课堂，课程教学方法改革也主要体现在课堂教学方法的改革。传统的课堂教学从空间上受限于教室，时间上受限于课内，知识来源受限于教师讲授，教师讲授又依从于教材。所以，目前的课堂教学主要还是知识的传授，能力培养没有充分体现，更谈不上工程思维的训练。

　　课堂教学的本质应当是教会学生会学习、会思考、会运用，而不仅仅是学知识、背知识、考知识。冶金传输原理课程具有“物理概念抽象、计算公式多、数学推导繁琐、计算过程复杂”等特点，是冶金工程专业公认的“教师难教、学生难学”的课程之一[5-7]。以学生为中心，从工程实际出发启发学生思维，坚持引导式、提问式、讨论式、案例式等教学方法交替贯穿于整个教学活动。

　　针对不同教学内容采用引导式、提问式和讨论式教学方法，实现了由教师为中心的“教”向以学生为中心的“学”的转变，充分发挥了学生的积极性、主动性和创造性。例如，通过“人为什么能行走”引入流体黏性及黏性力;从“汽车外型设计”提问，让学生理解流线概念;从减少阻力损失，讨论喷咀设计问题;从强化对流换热措施，引导学生思考哪种措施最经济且可行;从防晒服或保暖服设计，引导学生讨论增强或减弱导热、对流和辐射换热途径。

　　课程每一章设置一个或两个案例，如动量传输中有冶金熔体流动性、供水(气)管网设计、转炉氧枪设计、高炉炼铁强化冶炼、金属熔体流动模拟等，热量传输中有冶金熔体导热性、冶金固体散状料导热系数测定、冶金设备围壁导热、金属材料加热或冷却、钢包内钢水的降等[8]。基于这些实际工程案例，组织实施案例教学，有利于培养学生分析问题和解决实际工程问题能力。

　　在教学过程中充分运用现代教育技术，课内与课外、线上与线下、课件与板书的“三融合”混合教学方式，对部分教学重点内容采用课内讲授+课外习题+课内习题方式讲解，对部分教学难点内容采用线上预习+线下思考+线上讨论，且将多媒体课件与传统板书教学协调应用，以充分挖掘学生自主思考、自发学习潜能，充分调动学生积极性和自主性，使学生更容易掌握重点，理解难点。

　　同时，要求学生掌握学习方法，勤于思考、重在实践、网络辅助、互动交流。目前，冶金传输原理课程已在学校课程中心建立了在线课程，教学大纲、授课计划、授课教案、PPT课件、电子讲义、授课视频、自测题库等教学资源全面开放。学生可根据自己的实际情况，不受授课地点和时间限制，随时随地随需利用线上资源，开展富有个性地自主学习[9-10]。

　　四、以能力为核心，改革课程考核方法

　　工程教育认证标准中提出，学生必须具备解决复杂工程问题能力。课程考核应以检验和考查学生对重要知识点的掌握程度和应用能力为重点。课程成绩评定包括期末考试成绩(闭卷，占50%)、大作业成绩(3～5人一组，提交论文、PPT汇报，占30%)和平时成绩(课程作业、随机测试、提问讨论、在线交流，占20%)3部分，即课程考核方法“三结合”。期末考试考核学生应用“三传”知识解决实际工程问题能力;大作业属于开放式题目，需要学生自己提出问题并寻求解决问题的办法;学生利用在线课程学习和参与讨论的情况也会记入平时成绩。

　　(一)期末考试

　　期末考试教考分离，抽题2套(1套正考、1套补考)。试题包括名词解释、问答题、计算题和综合应用题。名词解释和问答题主要考核学生对“三传”基本概念、基本定律的掌握程度，占45%;计算题主要考核学生对“三传”基本计算方法的掌握程度，占40%;综合应用题主要考核学生应用“三传”知识解决冶金工程实际问题能力，占15%。

　　(二)大作业

　　大作业题目为试以冶金生产过程中某一实际装置或日常生活中某一现象分析说明涉及“三传”知识点及其应用。学生3～5人一组，自由组合，在组内推荐一名组长。要求每一组完成一个题目，每一个成员按各自分工独立完成某一部分，且按正式论文格式提交所做的工作。题目完成后，以小组为单位，制作PPT汇报，组长介绍选题、分工、完成总体情况，各个成员介绍各自完成部分。

　　大作业成绩由论文成绩和汇报成绩两部分组成，论文成绩根据选题符合度、论文层次结构、语句通顺程度、论文格式规范性给定等级，占50%(每个成员不同);汇报成绩根据PPT制作质量、语言表达流畅程度、回答问题准确性、成员分工合理性给定等级，占50%(组内每个成员相同)。

　　(三)平时成绩

　　几乎每次课后都留作业，要求学生独立完成，一旦发现抄袭，均以零分计。作业成绩根据作业完成及时性、结果正确性、书写规范性给定等级。在课程教学过程中，根据教学进度和教学内容，组织课堂随机测验2次(每次时间约30分钟)，开卷，可以翻看教材，也可以上网查询，成绩以一次课程作业计。

　　另外，布置了一定量课外上机作业，通过计算机编程来解决“三传”实际问题。通过课程考核方法改革，学生不仅掌握了解决复杂冶金工程问题必需的专业基础知识，还具备了应用专业基础知识解决复杂冶金工程问题的初步能力，培养了团队合作精神和意识、书面和口头表达能力及自主学习和终身学习意识。通过对近两届学生课程考核成绩分析，冶金传输原理的课程目标全部达成，有效支撑了冶金工程专业毕业要求达成度分析。

　　参考文献：

　　[1]中国工程教育专业认证协会.工程教育认证标准(2017年11月修订)[S].2017：1.

　　[2]吕俊杰，秦跃林，杨治立，等.冶金工程专业工程教育认证自评报告[R].重庆科技学院，2017：1.

　　[3]朱光俊，杨艳华，曾红."冶金传输原理"课程的教学改革与实践[J].教育与职业，2009(8)：133-135.

　　教育方向论文投稿刊物：《教育与职业》(EducationandVocation)杂志是我国著名教育家黄炎培先生创刊于1917年，由中华职业教育社主办，中共中央统战部主管的全国教育中文核心期刊，在目前中国近万种期刊中创办较早、刊史较长，覆盖全国各省市及港澳台、东南亚等地区，至今已有90年的历史。

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