基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的《液態(tài)金屬成形原理》課程教學(xué)改革

王　芳，王榮峰

（太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原030024）

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的《液態(tài)金屬成形原理》課程教學(xué)改革

王芳，王榮峰

（太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原030024）

《液態(tài)金屬成形原理》是材料成型及控制工程專業(yè)鑄造方向的一門(mén)核心課程，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)、研究新材料成型技術(shù)等奠定理論基礎(chǔ)。傳統(tǒng)課堂講授的教學(xué)方式和考核方式等已不能適應(yīng)培養(yǎng)21世紀(jì)復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才的需要?；诠こ探逃J(rèn)證，對(duì)本課程進(jìn)行了教學(xué)大綱的修訂，其中包括借鑒CDIO教學(xué)模式，建立“項(xiàng)目式”教學(xué)體系；對(duì)原有的考核方式進(jìn)行改革，制定全過(guò)程多元化的學(xué)習(xí)產(chǎn)出（課程成績(jī)）的考核方式。

工程教育認(rèn)證；培養(yǎng)目標(biāo)；課程體系；考核方式

工程教育認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)工程教育的基本質(zhì)量要求，是一種合格評(píng)估。培養(yǎng)工業(yè)界、企業(yè)界所需求的多樣性的不同類別不同層次的工程技術(shù)人才[1，3]。

工程教育認(rèn)證理念如圖1所示：以人為本，以學(xué)生為中心，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，是基于結(jié)果的教育（outcome based education）.把學(xué)生作為學(xué)校專業(yè)的首要服務(wù)對(duì)象，培養(yǎng)目標(biāo)制定要面向?qū)W生發(fā)展，課程體系設(shè)計(jì)從知識(shí)體系向?qū)W生能力達(dá)成轉(zhuǎn)變。

圖1　工程教育認(rèn)證理念

《液態(tài)金屬成形原理》是材料成型及控制工程專業(yè)鑄造方向的一門(mén)核心課程。本論文基于工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，基于太原科技大學(xué)材料成型及控制專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)《液態(tài)金屬成形原理》課程進(jìn)行了教學(xué)大綱的修訂；借鑒CDIO教學(xué)模式，建立“項(xiàng)目式”教學(xué)體系；對(duì)原有的考核方式進(jìn)行改革，制定全過(guò)程多元化的學(xué)習(xí)產(chǎn)出（課程成績(jī)）的考核方式。

1　專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

太原科技大學(xué)材料成型及控制專業(yè)基于工程教育認(rèn)證，制定了本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，即培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)家建設(shè)需要，德、智、體、美全面發(fā)展，具有國(guó)際視野、創(chuàng)新精神和社會(huì)責(zé)任感，掌握材料成型及控制工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，具備解決復(fù)雜工程技術(shù)問(wèn)題的能力和一定的科學(xué)研究能力，能在鑄造、塑性成形、模具技術(shù)、軋制工程等材料成型領(lǐng)域從事技術(shù)開(kāi)發(fā)、科學(xué)研究、設(shè)計(jì)制造、生產(chǎn)組織和經(jīng)營(yíng)管理等工作的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才[4]。

2　教學(xué)大綱的修訂

2.1課程性質(zhì)及地位

《液態(tài)金屬成形原理》課程是材料成型及控制工程專業(yè)鑄造方向的一門(mén)核心課程，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，力求對(duì)鑄件形成過(guò)程的各個(gè)階段及其內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行深入的理解，運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)）和技術(shù)基礎(chǔ)課（流體力學(xué)、傳熱學(xué)、物理化學(xué)、金屬學(xué)原理）的理論知識(shí)對(duì)鑄件形成的基本規(guī)律進(jìn)行分析。本課程起著承上啟下的作用，學(xué)完本課程后，應(yīng)對(duì)鑄件形成的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)有較深入的理解，并能從理論的高度認(rèn)識(shí)和分析鑄件形成過(guò)程中所產(chǎn)生的一系列問(wèn)題，提出解決的途徑[5]。

2.2課程目標(biāo)及與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系

基于工程教育認(rèn)證理念，在原有課程要求的基礎(chǔ)上，設(shè)定本課程的課程目標(biāo)為[2]：

1）運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課的理論知識(shí)來(lái)分析鑄件形成過(guò)程的基本規(guī)律及內(nèi)在聯(lián)系，闡明液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)及其物理性質(zhì)，液態(tài)金屬充填鑄型的能力及影響因素；分析金屬與鑄型在不同條件下的熱交換特點(diǎn)，鑄件溫度場(chǎng)分布規(guī)律的數(shù)學(xué)分析及影響因素。

2）闡述液態(tài)金屬結(jié)晶的基本規(guī)律、鑄件晶粒組織的形成及控制途徑；分析金屬凝固過(guò)程化學(xué)成分不均勻、氣體的溶解和析出、氣孔和非金屬夾雜物的形成機(jī)理、影響因素及防止途徑。

3）研究金屬收縮的基本規(guī)律以及縮孔、熱裂、應(yīng)變、冷裂等缺陷形成機(jī)理、影響因素及防止途徑；熟悉合金在不同條件下凝固的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)掌握定向凝固和快速凝固的基本原理、相應(yīng)的技術(shù)和工藝及凝固組織的特點(diǎn)。

課程目標(biāo)及與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1.

表1　課程目標(biāo)及與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3　“項(xiàng)目式”教學(xué)體系改革

高水平的課程項(xiàng)目和基于項(xiàng)目的教學(xué)模式和體系，不但可以保證大批量合格的工程人才的培養(yǎng)，也可以為學(xué)有余力的學(xué)生提供廣闊的個(gè)性發(fā)展空間，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)，非常符合中國(guó)高等教育的改革方向。

基于本課程傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，將原有的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，設(shè)計(jì)為課程項(xiàng)目，包括：

1）液態(tài)金屬充型能力測(cè)試及其影響因素分析；

2）鑄造合金縮松縮孔形成機(jī)理及其影響因素分析；

3）鑄造合金熱裂形成機(jī)理及其影響因素分析；

4）鑄件形成過(guò)程中鑄造應(yīng)力產(chǎn)生的原因和影響因素。

例如對(duì)于課程項(xiàng)目2），要求學(xué)生完成項(xiàng)目流程如圖2.

圖2　項(xiàng)目流程

由項(xiàng)目小組制定方案，組內(nèi)進(jìn)行任務(wù)分工。根據(jù)理論知識(shí)對(duì)方案進(jìn)行論證后，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)所制定方案進(jìn)行修正，然后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用到教師提供的工程實(shí)例灰鑄鐵汽車(chē)氣缸體的實(shí)踐中，根據(jù)氣缸體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行缺陷分析，應(yīng)用模擬軟件驗(yàn)證縮孔縮松缺陷形成位置及大小，最后確定縮孔縮松形成原因及影響因素，并能根據(jù)實(shí)際情況，提出缺陷預(yù)防措施。要求學(xué)生除了技術(shù)因素，還要綜合考慮非技術(shù)因素，平衡各方利益，發(fā)揮創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)行成本核算。項(xiàng)目在學(xué)期初隨教學(xué)課程同步進(jìn)行，結(jié)課后用3周時(shí)間集中實(shí)施。項(xiàng)目完成后，要求達(dá)成培養(yǎng)方案設(shè)定的有關(guān)畢業(yè)能力指標(biāo)。

課程項(xiàng)目能夠加深學(xué)生對(duì)課程理論知識(shí)的理解，學(xué)以致用，運(yùn)用本門(mén)課程的理論知識(shí)解決一般工程問(wèn)題。項(xiàng)目的構(gòu)思，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)目的執(zhí)行，可以培養(yǎng)學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力，使用信息技術(shù)的能力，社會(huì)化能力，靈活運(yùn)用多種思維方式的能力，深度學(xué)習(xí)的能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，不斷跟新自我的能力，運(yùn)用多種思維的能力。

表2　項(xiàng)目目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4　評(píng)價(jià)方式的改革

按照認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，制定全過(guò)程多元化的學(xué)習(xí)產(chǎn)出考核方式，考核課程對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度。最終考核成績(jī)由平時(shí)成績(jī)，項(xiàng)目研究成績(jī)，講解表達(dá)能力，團(tuán)隊(duì)合作能力，知識(shí)掌握運(yùn)用，實(shí)踐操作等綜合決定，如圖3所示。

圖3　最終考核成績(jī)?cè)u(píng)定

4.1試卷改革

教師在出考卷時(shí)，要充分依據(jù)課程大綱要求編寫(xiě)考題，每道試題號(hào)后要寫(xiě)出分值（百分制）和對(duì)應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)（與大綱一致），形式：試題一（10分）、（指標(biāo)點(diǎn)1.3）；試題二（15分）、（指標(biāo)點(diǎn)2.3）……

4.2項(xiàng)目評(píng)價(jià)

針對(duì)課程項(xiàng)目，提出了相對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)評(píng)價(jià)方式，如表2所示。根據(jù)目標(biāo)達(dá)成情況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。

5　結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)展工程教育認(rèn)證，給學(xué)校人才培養(yǎng)模式改革的研究與實(shí)踐提出了新要求，提供了新動(dòng)力。以專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，對(duì)《液態(tài)金屬成形原理》課程進(jìn)行了教學(xué)大綱的修訂，建立“項(xiàng)目式”教學(xué)體系，并對(duì)原有的考核方式進(jìn)行改革，制定全過(guò)程多元化的學(xué)習(xí)產(chǎn)出（課程成績(jī)）的考核方式。結(jié)合本專業(yè)全方位的教育教學(xué)改革，特別是基于OBE理念的人才培養(yǎng)模式改革，全面提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

［1］全國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證委員會(huì)秘書(shū)處.全國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)［G］//全國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證委員會(huì)秘書(shū)處.工程教育專業(yè)認(rèn)證工作手冊(cè)，2015.

［2］蔣宗禮.工程教育專業(yè)認(rèn)證指標(biāo)解讀［J］.計(jì)算機(jī)教育，2008（13）：10-13.

［3］陸勇.淺談工程教育專業(yè)認(rèn)證與地方本科高校工程教育改革.高等工程教育研究，2016（6）:157-161.

［4］楊光，畢大森，李云濤.基于卓越計(jì)劃的材料成型與控制工程專業(yè)認(rèn)證探［J］.模具工業(yè)，2014（5）:61-63.

［5］張佳，吳煒，樊湘芳.材料成型原理課程教學(xué)改革的探索［J］.中國(guó)教育技術(shù)裝備，2013（18）:92-93.

Molten Metal Forming Principle Course Reform Based on Engineering Education Professional Accreditation

WANG Fang，WANG Rong-feng
（Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan Shanxi 030024，China）

The course of molten metal forming principle is one of the core courses in major of material forming and control engineering（casting speciality），which provides theoretical basis for subsequent professional course learning and new material forming technology research，and so on.Traditional teaching mode and examination mode already can not adapt to cultivate the needs of the advanced engineering and technical talents in the 21st century.Based on Engineering Education Professional Accreditation，the teaching programme was revised，such as building Project Teaching System based on CDIO teaching mode and setting overall process diversified learning outcoming examination mode.

Engineering Education Professional Accreditation，training objective，course system，examinationmode

G642.4

A

1674-6694（2016）05-0070-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.05.021

2016-08-12

王芳（1972-），女，博士，副教授，碩導(dǎo)。

太原科技大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（14）:項(xiàng)目小組式教學(xué)模式在《液態(tài)金屬成型原理》專業(yè)課程教學(xué)改革中的應(yīng)用。