工程教育認(rèn)證背景下焊接類專業(yè)課程的教學(xué)改革探索

周祥曼 杜軒 田啟華 葉喜蔥 張從陽 黃才華

摘 要：工程教育認(rèn)證以“產(chǎn)出導(dǎo)向”為核心理念，強調(diào)以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向，通過內(nèi)外機制來保障教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進和提升。文章以材料成型及控制工程專業(yè)焊接方向的專業(yè)課程為例，初步探討了工程教育認(rèn)證背景下的課程教學(xué)方法改革，重點探討如何結(jié)合工程實際“解決復(fù)雜工程問題“，如何引導(dǎo)后續(xù)科研方向、科研著力點，從而提升學(xué)習(xí)興趣、增強專業(yè)信心、提高學(xué)習(xí)產(chǎn)出。文章所提出的教學(xué)改革方法可以為基于工程教育認(rèn)證背景下的教學(xué)改革與推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證；產(chǎn)出導(dǎo)向；焊接類專業(yè)課；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）04-0135-03

Abstract： Engineering education accreditation （EEA） takes outcome-based education （OBE） as the core concept， emphasizes student-centered， oriented by training objectives and graduation requirements， and guarantees continuous improvement and improvement of teaching quality through internal and external mechanisms. This paper takes the professional course of welding direction of material forming and control engineering as an example， and discusses the reform of course teaching method under the background of engineering education certification. It focuses on how to combine the actual engineering to solve complex engineering problems， how to guide the follow-up research direction， research focus， thereby enhancing learning interest， enhancing professional confidence， and improving learning output. The teaching reform method proposed in this paper can provide reference for teaching reform and promotion based on the background of EEA.

Keywords： engineering education accreditation； outcome-based education； professional courses of welding； teaching reformation

高校和企業(yè)對本科教育人才培養(yǎng)、需求觀念正在逐步轉(zhuǎn)變，主要體現(xiàn)在對人才培養(yǎng)具有更加明確的產(chǎn)出目標(biāo)，即希望所培養(yǎng)的人才能夠解決后續(xù)復(fù)雜的工程應(yīng)用和學(xué)科研究的復(fù)雜問題，而不僅僅是完成了書本知識的學(xué)習(xí)。這與工程教育認(rèn)證的核心的理念和高等教育教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)的核心原則“產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcome-Based Education， OBE）”高度契合。這也是工程教育認(rèn)證在高教界被高度重視的原因，通過工程教育認(rèn)證，不僅可以建立與國際銜接的人才互認(rèn)體系，更主要的是更加符合當(dāng)前社會對人才培養(yǎng)質(zhì)量的需求，促進高校工程教育質(zhì)量的持續(xù)發(fā)展和改進。

材料成型及控制工程專業(yè)的焊接方向的專業(yè)課程如《焊接冶金學(xué)》、《焊接方法及設(shè)備》、《焊接結(jié)構(gòu)》、《材料分析與測試技術(shù)》、《先進焊接技術(shù)》、《焊接數(shù)值模擬技術(shù)及應(yīng)用》等課程具有專業(yè)性強、理論深度較深等特點，同時這些課程的理論、技術(shù)和實驗方法與實際工程應(yīng)用聯(lián)系非常緊密，此外，這些課程也是后續(xù)深入科學(xué)研究所必備的基礎(chǔ)理論和知識。但是目前來說，焊接方向的專業(yè)課程的教學(xué)主要是理論講解為主，驗證性的實驗相結(jié)合的方法，結(jié)合工程實際“解決復(fù)雜工程問題”的教學(xué)手段運用，以及后續(xù)科研方向、科研著力點的引導(dǎo)和培養(yǎng)不足，很容易導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足、專業(yè)前沿和前景不明等問題。因此很有必要深入研究OBE理念應(yīng)用于材料成型及控制工程焊接方向的專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容和方法改革。目前，引入OBE理念進行教學(xué)設(shè)計的成功實例依然少見，有代表性、成熟的基于OBE以及突出“解決復(fù)雜工程問題”能力和專業(yè)前沿、前景引導(dǎo)的課程教學(xué)內(nèi)容和方法設(shè)計范例也少見。

本文以材料成型及控制工程專業(yè)的焊接方向的專業(yè)課程為例，初步探討了工程教育認(rèn)證背景下的課程教學(xué)改革?？梢詾榛诠こ探逃J(rèn)證背景下的教學(xué)改革提供參考。

一、基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的課程教學(xué)設(shè)計

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的課程教學(xué)設(shè)計，需要緊扣培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，要求教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向。

首先，研究和梳理教學(xué)內(nèi)容的知識點結(jié)構(gòu)——以解決復(fù)雜工程問題和后續(xù)科研方向、科研著力點的引導(dǎo)和培養(yǎng)為指導(dǎo)思想，對課程內(nèi)容進行知識點劃分：將課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)理論、工程應(yīng)用和工程素養(yǎng)相關(guān)、科研著力點的引導(dǎo)、專業(yè)方向的認(rèn)識和專業(yè)信心培養(yǎng)相關(guān)等類別，再將每個類別在細(xì)分為相應(yīng)的教學(xué)知識點，并分析各知識點間的相互關(guān)系，將知識點歸納成一系列可以獨立學(xué)習(xí)的知識群，從而構(gòu)成知識點間的關(guān)系結(jié)構(gòu)圖，并構(gòu)建知識點與畢業(yè)要求分解點之間的關(guān)聯(lián)矩陣，使得知識點對應(yīng)畢業(yè)要求達(dá)成度之間的對應(yīng)關(guān)系更加清晰。

其次，研究基于產(chǎn)出導(dǎo)向理念的教學(xué)方法——針對各個知識點特點和對畢業(yè)要求達(dá)成度的比重，除基本課程授課方法外，選取和知識點相關(guān)的真實工程案例、科研熱點以及科研著力點等相關(guān)的案例，進行案例評價式以及案例參與式教學(xué)，具體的教學(xué)方式除了采用傳統(tǒng)的講授外，針對具體知識點和具體案例特點，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”或者基于微課等新型的線上、線下混合式的學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生參與到具體工程案例的設(shè)計、修改和實施之中，以及具體科研熱點和科研著力點的文獻(xiàn)搜索、閱讀和探討中來，組成一個多角度、多線程的離線、在線復(fù)合的參與式和體驗式教學(xué)方式。并建立以基礎(chǔ)知識講解、工程案例實踐、案例解決和科研熱點探索和體驗為主題的教學(xué)框架，并根據(jù)所建立的關(guān)聯(lián)度矩陣，明確學(xué)習(xí)內(nèi)容對畢業(yè)要求的達(dá)成度，實現(xiàn)由講授為主的單一教學(xué)內(nèi)容講解教學(xué)、簡單抽象的習(xí)題練習(xí)，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣Ｊ较轮R點、工程案例評價與案例實踐、基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的體驗式和參與式混合的教學(xué)方法，使得學(xué)生在多元化的學(xué)習(xí)模式下學(xué)習(xí)興趣更加濃厚、學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，不僅培養(yǎng)了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，同時還能很好地對專業(yè)方向、專業(yè)信心進行引導(dǎo)。

再次，研究“參與式”和普通方法結(jié)合的課程考核機制——在平時教學(xué)的課后作業(yè)和結(jié)業(yè)考核時采取“案例解決”、“案例參與”和普通作業(yè)結(jié)合的考核機制，根據(jù)知識點類別，課后作業(yè)和結(jié)業(yè)時選取具有代表性和合適難度的工程設(shè)計案例（如適當(dāng)難度的焊接工藝分析設(shè)計、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計、簡單的焊接熱力模擬等）、科研著力點和熱點（如熔焊焊接前沿追蹤、釬焊的熱點研究、基于焊接的增材制造等）作為課后和結(jié)業(yè)考核的一部分，讓學(xué)生能夠利用所學(xué)的知識和方法進行“參與式”課程考核，在鞏固基本知識點的同時，不僅學(xué)會解決實際工程問題，還對專業(yè)的前沿和方向有清晰的認(rèn)識。圖1為《焊接方法及設(shè)備》課程所設(shè)置的焊接方法及設(shè)備文獻(xiàn)檢索課程的PPT樣張，通過采取翻轉(zhuǎn)課堂的方式，讓學(xué)生真正參與到課堂中，通過解決一個特定的專業(yè)問題，自己主動“挖掘“知識，解決問題，了解前沿研究。

圖2為所述的《焊接方法及設(shè)備》課程文獻(xiàn)檢索課分組討論課現(xiàn)場。通過這樣的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置，有助于學(xué)生對教學(xué)的參與程度，對解決復(fù)雜工程有更加深入的了解，同時對后續(xù)科研方向、科研著力點的了解更加深入，有助于加強專業(yè)信心。

二、以“解決復(fù)雜工程問題”和“專業(yè)方向引導(dǎo)”為導(dǎo)向的課程教學(xué)系統(tǒng)的制作與開發(fā)

開發(fā)相關(guān)的教學(xué)系統(tǒng)，包括課件、微課視頻、學(xué)習(xí)指導(dǎo)，網(wǎng)上實踐、在線互動等子系統(tǒng)，突出交互性和可參與性，教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計必包含合適難度的工程設(shè)計案例、科研著力點和熱點探討等“案例解決”、“案例參與”的教學(xué)內(nèi)容，著重讓學(xué)生掌握怎樣用知識去解決問題并對專業(yè)方向、科研著力點和熱點有一定的了解，體現(xiàn)“解決復(fù)雜工程問題”和“專業(yè)方向引導(dǎo)”的導(dǎo)向。如圖3和圖4所示，圖3為在《焊接方法及設(shè)備》課程上課中，講解相應(yīng)知識點的同時，將最新科研文獻(xiàn)中就研究或者解決相關(guān)問題的實驗、案例、數(shù)值模擬等成果結(jié)合講解；圖4為利用典型熔焊方法進行增材制造的零件。在《焊接方法及設(shè)備》課程中穿插講解和介紹上述內(nèi)容，不僅可以吸引學(xué)生注意力，讓學(xué)生體會到所學(xué)知識點在“解決復(fù)雜工程問題”以及未來科研方向、科研著力點方面的應(yīng)用，此外還能夠引導(dǎo)學(xué)生正確地理解專業(yè)方向，提高學(xué)習(xí)產(chǎn)出。

三、教、學(xué)雙向評價、跟蹤和反饋體系的建立

通過建立基于線上的作業(yè)或討論、教學(xué)質(zhì)量的評價和跟蹤反饋體系，實現(xiàn)線上與線下學(xué)習(xí)質(zhì)量和教學(xué)質(zhì)量雙向的評價和跟蹤，及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和策略，提升教學(xué)產(chǎn)出效果。如除了課堂課后實時反饋外，采取學(xué)生易于接受的云課APP等手段進行教與學(xué)的雙向評價和跟蹤，可以實現(xiàn)不受時間和地點的限制。

四、教學(xué)應(yīng)用、評價與持續(xù)改進機制

制定相關(guān)評價與持續(xù)改進機制和具體措施，如定量評價的規(guī)則、公式或表格以及對應(yīng)的改進措施，對改革效果進行評價和持續(xù)改進。此外，還可以將研究成果應(yīng)用于其他專業(yè)或者本專業(yè)其他方向課程的本科教學(xué)，根據(jù)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)情況、教師和學(xué)生的反饋情況，研究相應(yīng)的持續(xù)改進機制，在教學(xué)實踐過程中不斷進行評價和改進。

五、結(jié)束語

本文以材料成型及控制工程專業(yè)的焊接方向的專業(yè)課程為例，初步探討了工程教育認(rèn)證背景下的課程教學(xué)方法改革，重點探討如何結(jié)合工程實際“解決復(fù)雜工程問題”，如何引導(dǎo)后續(xù)科研方向、科研著力點，從而提升學(xué)習(xí)興趣、增強專業(yè)信心、提高學(xué)習(xí)產(chǎn)出。本文所提出的教學(xué)改革方法不僅可以為基于工程教育認(rèn)證背景下的教學(xué)改革與推廣提供參考，還可以為工程教育認(rèn)證的要求落實提供參考。

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