基于工程教育專業(yè)認證的《有色金屬設(shè)計與計算》立體化教學(xué)模式探索

周雪嬌　尹建國　陳永利　夏文堂　田應(yīng)甫　袁曉麗

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

關(guān)鍵詞 有色金屬設(shè)計與計算；工程教育專業(yè)認證；立體化教學(xué)

2016年6月2日，國際工程聯(lián)盟大會在吉隆坡召開，確立了中國國際本科工程學(xué)位互認協(xié)議《華盛頓協(xié)議》正式會員的身份。這意味著中國工程教育專業(yè)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(yè)認證的理念是以學(xué)生為中心、堅持成果導(dǎo)向、注重持續(xù)改進，聚焦于學(xué)生未來發(fā)展需求，故而專業(yè)性及實踐性非常強的《有色金屬設(shè)計與計算》課程在建立學(xué)生工程設(shè)計與應(yīng)用的概念和意識、培養(yǎng)學(xué)生解決冶金復(fù)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(tǒng)授課過程中普遍存在內(nèi)容陳舊、枯燥，結(jié)構(gòu)割裂不系統(tǒng)，工藝流程及操作設(shè)備抽象不具體，無法很好地進行實踐操作等缺陷，導(dǎo)致授課質(zhì)量不高，難以有效提升學(xué)生工程設(shè)計與應(yīng)用的能力。

教學(xué)過程中，開展立體化教學(xué)，能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及自主學(xué)習(xí)意識，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。立體化教學(xué)追求理論與實踐全面而深入的融合，可以借助紙質(zhì)教材、實物教具、電子教案、多媒體課件、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等全方位、多層次激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強學(xué)習(xí)效果。針對工程教育專業(yè)認證的要求，以學(xué)生為中心、堅持成果導(dǎo)向、注重持續(xù)改進，探索《有色金屬設(shè)計與計算》立體化教學(xué)模式，目的在于建立學(xué)生工程設(shè)計與應(yīng)用的概念和意識、培養(yǎng)學(xué)生解決冶金復(fù)雜工程問題的能力，提高其綜合素質(zhì)。

1結(jié)合工程教育專業(yè)認證要求，明確課程目標，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

通過對冶金工程專業(yè)畢業(yè)要求指標點的解讀與分解，《有色金屬設(shè)計與計算》課程要求學(xué)生掌握冶金工廠設(shè)計的基本概念、程序以及內(nèi)容，掌握冶金工廠工藝流程的選擇與設(shè)計、平衡計算、設(shè)備的選型與設(shè)計以及工廠布局與車間設(shè)計，了解有色冶金廠設(shè)計的經(jīng)濟分析，建立工程設(shè)計與應(yīng)用的概念和意識，培養(yǎng)學(xué)生從事冶金工廠工藝及其設(shè)備的設(shè)計與計算的初步能力。在此基礎(chǔ)上，梳理本課程的知識脈絡(luò)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。

（1）構(gòu)建知識框架，抓住課程教學(xué)主線、突出重難點內(nèi)容?！队猩饘僭O(shè)計與計算》課程是有色金屬冶金方向本科生設(shè)置的專業(yè)必修課，旨在為有色冶金專業(yè)學(xué)生在有色廠設(shè)計、技術(shù)改造及有色冶金科學(xué)技術(shù)研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力等方面奠定必要的基礎(chǔ)知識。工廠設(shè)計涵蓋了可行性研究、初步設(shè)計及施工圖設(shè)計、施工、試車及驗收等，課程內(nèi)容側(cè)重于初步設(shè)計及施工圖設(shè)計，主線為廠址選擇、總平面設(shè)計以及工藝設(shè)計。其中工藝設(shè)計內(nèi)容豐富，除了工藝流程選擇與設(shè)計、物料與能量衡算、設(shè)備選型與設(shè)計、車間布置設(shè)計、管道設(shè)計外，還包括了技術(shù)經(jīng)濟分析以及安全與環(huán)保等。教學(xué)過程中應(yīng)抓住主線，采用多媒體課件、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等立體化教學(xué)模式在看似枯燥的內(nèi)容中尋找其內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律，形象生動、逐層深入、重點突出，使學(xué)生有效掌握有色冶金工廠工藝及設(shè)備的設(shè)計及計算。

（2）突出能力培養(yǎng)，提高學(xué)生工程意識與實踐能力?！队猩饘僭O(shè)計與計算》的教學(xué)目標是培養(yǎng)學(xué)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(diào)學(xué)生實踐及工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。圍繞教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合冶金現(xiàn)場生產(chǎn)實例，體現(xiàn)課程專業(yè)性與實踐性特點。在講授章節(jié)內(nèi)容時，合理編排實例并引用典型案例和工程實例，從工程應(yīng)用中抽取典型過程單元實施案例教學(xué)。課堂上積極調(diào)動學(xué)生主動性，引導(dǎo)學(xué)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(xué)內(nèi)容，拓寬學(xué)生知識面，適應(yīng)社會發(fā)展?！队猩饘僭O(shè)計與計算》課程中涉及的內(nèi)容以傳統(tǒng)冶金為主，但隨著社會的發(fā)展，實際生產(chǎn)涉及到很多的冶金新技術(shù)新工藝，在授課時也需有所體現(xiàn)，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(xiàn)工業(yè)化。每一章教學(xué)內(nèi)容都應(yīng)關(guān)注學(xué)科前沿，介紹冶金新技術(shù)新工藝，拓寬學(xué)生知識面，適應(yīng)時代發(fā)展，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的人才。

2以學(xué)生為中心，采用立體化教學(xué)模式，強化教學(xué)效果

工程教育專業(yè)認證是基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（OBE），它強調(diào)的是學(xué)生學(xué)到什么。因此，授課應(yīng)以培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為基準點，采用立體化教學(xué)模式，對學(xué)生是否達成畢業(yè)要求進行合理的考核。

《有色金屬設(shè)計與計算》以課堂教學(xué)為主，課外學(xué)習(xí)、課堂及課外作業(yè)、ppt分組匯報為輔。內(nèi)容涉及大量的設(shè)備圖、工廠布局圖、平衡計算和工藝設(shè)計參數(shù)等。課堂教學(xué)時，可嵌入CAD制圖展示設(shè)備主體圖、設(shè)備鏈接圖、平面布局圖等；采用虛擬仿真技術(shù)呈現(xiàn)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(shè)備工作原理、演示工藝流程等；并采用“提問式”、“啟發(fā)式”、“對比式”、“討論式”、“小結(jié)式”等多種方法講授，引導(dǎo)學(xué)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(huán)節(jié)，并布置一定量的作業(yè)，習(xí)題所涉及的知識點覆蓋授課內(nèi)容的重點與難點，強化及鞏固學(xué)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(xué)生組成團隊自制課件上臺講解，教師跟其他學(xué)生可以對講解的內(nèi)容進行提問及補充，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，提升學(xué)習(xí)效果。在此過程中，還可培養(yǎng)學(xué)生組織管理能力、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力、團隊合作能力以及交流表達能力等非技術(shù)性能力，使得學(xué)生能更好的適應(yīng)社會和用人單位的需求。課外開辟第二課堂，教師、學(xué)生可以以微信/QQ群以及網(wǎng)絡(luò)平臺等進行課件資源共享、質(zhì)疑答疑交流、習(xí)題輔導(dǎo)講解和網(wǎng)上測試自評等，引導(dǎo)學(xué)生主動思考、積極總結(jié)，加深學(xué)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(xué)生受益，促進所有學(xué)生達成畢業(yè)要求。

3尋找目標短板，發(fā)現(xiàn)問題，持續(xù)改進課程質(zhì)量

基于OBE課程考核結(jié)果分析，并兼顧平時作業(yè)、學(xué)生提問、QQ/微信答疑、學(xué)生評教、同行評教、教學(xué)督導(dǎo)聽課等反映的問題，尋找課程目標短板，在教學(xué)中有針對性地提出改進措施，有目的的加入到教學(xué)與訓(xùn)練中，強化學(xué)生對知識點的掌握、指標點薄弱環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。如基于OBE課程考核結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)以下問題：（1）部分學(xué)生對于不同概念及具體知識點的區(qū)分及應(yīng)用存在一定欠缺。（2）部分學(xué)生基本理論掌握不全，計算方法失當。（3）學(xué)生應(yīng)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(jīng)過討論提出以下改進意見：（1）后續(xù)教學(xué)中進行適度地對比分析，區(qū)分不同概念，強化學(xué)生對于設(shè)計中具體知識點的掌握與應(yīng)用。（2）采用當堂作業(yè)、開辟第二課堂、階段小測試，強化學(xué)生對于計算理論及方法的實時掌握。（3）繼續(xù)加強工程案例教學(xué)與分析。通過“評價-改進-再評價”的閉環(huán)管理機制，強化成果導(dǎo)向教學(xué)，促進課程目標的達成，課程教學(xué)質(zhì)量必能持續(xù)不斷地提高。

4結(jié)論

工程教育專業(yè)認證針對全體學(xué)生，要求所有同學(xué)達到畢業(yè)要求，這是一項系統(tǒng)工程。在授課時，以學(xué)生為本，借助電子教案、多媒體課件、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等立體化教學(xué)方式可多層次、全方位激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高授課質(zhì)量。此外，基于OBE理念，尋找課程目標短板，在教學(xué)中有的放矢，堅持目標導(dǎo)向，注重持續(xù)改進，腳踏實地，可有效提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，促進課程目標及學(xué)生畢業(yè)要求的達成。

參考文獻

[1] 萬玉鳳，柴葳.中國高等教育將真正走向世界[N].《實驗技術(shù)與管理》，2017（02）.

[2] 中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會. 工程教育專業(yè)認證一點通[M].北京： 教育科學(xué)出版社，2015.

[3] 周雪嬌，夏文堂， 陳永利，尹建國，田應(yīng)甫.有色金屬設(shè)計與計算課程教學(xué)改革[J]. 中國冶金教育， 2016（03）： 107-109.

[4] 周雪嬌，夏文堂， 陳永利，尹建國， 田應(yīng)甫. 虛擬仿真技術(shù)在《有色金屬設(shè)計與計算》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版）， 2016（03）： 132-134.

[5] 李麗娜.《機械制圖》立體化教學(xué)模式的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報， 2007（2）： 75-76.