工程教育專業(yè)認證背景下煉鋼廠工程設計課程改革探索

夏云進，范鼎東，李 杰，孔 輝，王海川

(安徽工業(yè)大學 冶金工程學院，安徽 馬鞍山 243002)

工程教育專業(yè)認證的核心理念是以學生為中心、產(chǎn)出導向和持續(xù)改進，即以畢業(yè)要求中應具備的能力和素質為目標，設計課程大綱、授課方式和評價體系等，建立制度性的質量管理體系，并通過學生、用人單位、社會對培養(yǎng)質量的評價反饋來對培養(yǎng)過程中的各個環(huán)節(jié)進行持續(xù)改進，進一步提高培養(yǎng)質量，滿足社會和企業(yè)對工程人才的需求。工程教育專業(yè)認證是實現(xiàn)工程教育國際化的重要標志，也是我國高等教育改革的重要舉措；是各高校促進專業(yè)建設、提高人才培養(yǎng)質量的契機，也是工程教育改革的必然趨勢和內(nèi)在要求[1-2]。對于工程實踐背景極強的“煉鋼廠工程設計”課程而言，更應該對照冶金工程專業(yè)認證標準，調整教學目標，修訂教學大綱，深化教學改革，切實提高該課程的教學質量。

一、煉鋼廠工程設計課程教學現(xiàn)狀

煉鋼廠工程設計是對整個煉鋼廠工藝及設備等進行整體布局和設計，是一門對專業(yè)基礎知識要求很高的專業(yè)必修課程。我校冶金工程系開設的煉鋼廠工程設計課程總學時為40學時，該課程主要是利用先修課程如“煉鋼學原理”、“爐外精煉”以及“鋼的凝固與連鑄”等專業(yè)課基本知識，來設計煉鋼廠。課程主要介紹煉鋼車間及其主要設備的工藝設計原理、基本的工藝設計方法和計算，以及設備的選型依據(jù)和煉鋼車間的整體布置等。通過本課程學習，使學生掌握煉鋼廠設計的基本方法和基本理論，培養(yǎng)學生運用本課程理論知識分析和研究解決冶金過程復雜工程問題的能力，加深學生對冶金專業(yè)課程知識的理解，并使學生從整體上把握整個煉鋼廠中各個工序環(huán)節(jié)之間的相互關系。

煉鋼廠工程設計課程對學生的專業(yè)課基礎知識要求很高，只有在很好地掌握“煉鋼學原理”、“爐外精煉”以及“鋼的凝固與連鑄”等專業(yè)課基礎知識的前提下，才能收到較好的授課效果，然而，在實際授課過程中發(fā)現(xiàn)不少學生的專業(yè)基礎知識不扎實，影響了課程授課效果。另外，傳統(tǒng)的輸入式教學方法也與專業(yè)認證思想相悖，使得實際課堂授課效果難以達到工程教育專業(yè)認證所要求的課程教學目標。針對上述問題，根據(jù)工程教育專業(yè)認證核心思想，以工程教育專業(yè)認證對冶金工程專業(yè)的具體要求為導向，以提高教學質量為目的，我們對煉鋼廠工程設計課程的教學大綱、教學內(nèi)容、教學方法與手段以及評價方法等進行了改革探索。

二、課程教學改革措施

(一)調整課程教學大綱

根據(jù)工程教育專業(yè)認證要求，煉鋼廠工程設計課程的教學目標要與冶金工程專業(yè)畢業(yè)要求指標點有明確的對應關系，并能支撐對應的指標點。煉鋼廠工程設計對應的畢業(yè)要求指標點主要為：(1)能夠設計煉鋼工藝流程或單元部件，具備一定的創(chuàng)新能力(指標點3.2)；(2)能夠基于工程相關背景知識對復雜工程問題進行合理分析(指標點6.1)；(3)能夠評價針對復雜工程問題的專業(yè)工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響(指標點7.2)。在實踐中我們根據(jù)指標點來重新修訂了教學大綱，安排教學內(nèi)容。

(二)調整課程教學內(nèi)容

目前，大部分煉鋼廠工程設計課程參考教材的主要內(nèi)容涉及到煉鋼車間主體設備及其基本設計原理、基本的工藝設計方法和計算以及設備的選型依據(jù)和煉鋼車間的整體布置等。如果在授課過程中完全按照參考教材來進行講授，一方面，課時有限難以將所有內(nèi)容介紹完，另一方面，由于該課程對學生專業(yè)基礎知識要求較高，若不適當回顧已學專業(yè)基礎知識，課堂授課效果較差，教學內(nèi)容難以確保指標點的完成。因此，在教學過程中，我們將教學內(nèi)容分為三大部分，第一部分為專業(yè)基礎知識回顧，通過分組討論等方式讓不同小組學生查找與回顧不同的專業(yè)基礎知識，并在課程上進行講解，以較少的課時完成專業(yè)基礎知識的回顧；第二部分為煉鋼工藝中各單元部件的設計，讓學生完成設計轉爐、電爐、LF爐、除塵系統(tǒng)等的設計工作，實現(xiàn)對指標點3.2、7.2的支撐；第三部分為煉鋼工藝流程的整體設計與布局，培養(yǎng)學生利用已有專業(yè)知識解決煉鋼廠布局過程中的實際問題，如煉鋼廠布局對產(chǎn)品質量以及社會與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的影響，實現(xiàn)對指標點6.1的支撐。通過這三部分學習，使學生掌握煉鋼廠設計的基本方法和基本理論，培養(yǎng)學生運用本課程理論知識分析和研究解決冶金過程復雜工程問題的能力。

(三)探索以學生為中心的“翻轉”討論式教學方法

工程教育專業(yè)認證提出以學生為中心的教育理念，注重培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力和創(chuàng)新精神。我們在煉鋼廠工程設計課程的教學過程中，探索了一種以學生為中心的“翻轉”討論式教學方法，充分利用本校的網(wǎng)絡教學平臺，采用學生講解、研討與教師輔助講解、提問相結合的方法來教學，鼓勵學生利用教材、網(wǎng)絡等共享資源積極查找資料，在課堂內(nèi)外展開討論，培養(yǎng)學生利用相關資源解決復雜工程問題與團隊協(xié)作等方面的能力。

通常我們在上課之前會將本課程相關的教學視頻、PPT等相關資料上傳到本校的網(wǎng)絡教學平臺中，并要求學生在上課之前完成對教學視頻以及PPT等資料的學習。同時，在網(wǎng)上布置與課程相關的5～6個討論主題，如在第一部分專業(yè)基礎知識回顧中，布置了“轉爐煉鋼方法及功能”“電爐煉鋼方法及功能”“LF爐主要設備及功能”等，然后讓學生以小組為單位選擇相關題目，學生通過觀看網(wǎng)絡共享資料、自主查找相關文獻資料和技術文章等，完成相關主題討論。在此過程中，可以在網(wǎng)絡平臺中查看每個學生觀看教學視頻以及PPT等的次數(shù)、時間段等相關參數(shù)，間接掌握學生的學習狀況。在課堂上，學生以小組為單位將相關專題以PPT、板書等形式進行交流和討論，要求每個小組成員必須對其他小組的專題做出提問，同時教師隨時提問和交流。通過采用學生為中心的“翻轉”討論式教學方法，使得學生從被動接受知識轉變到主動查找與學習知識，很好地調動了學生學習的積極性，有效地引導學生積極思考，使學生能主動參與到課堂學習中來，提高了教學質量，同時也培養(yǎng)了學生團隊協(xié)作與利用相關工具解決問題的能力。在實際教學過程中，我們可以根據(jù)學生在課程上研究、討論、答辯時的具體表現(xiàn)以及在查找資料過程中所承擔的任務來客觀合理地給出平時成績。

(四)改革課程考核方式與評價課程達成度

煉鋼廠工程設計課程傳統(tǒng)的理論考核方式是閉卷考試+平時成績，這種單一的考核方式不能合理全面地反應學生的實際水平。因此，我們采用平時、課堂討論、考試三者相結合的方式給出學生本門課程的總評成績，如表1 所示。平時成績主要根據(jù)學校的課堂考勤系統(tǒng)的點名情況判定；課堂討論主要考慮討論過程中答辯情況；考試通常選擇閉卷考試，并且期末試卷的題型以運用理論解決實際問題類型題目為主。

表1 課程考核指標

持續(xù)改進是工程教育專業(yè)認證活的靈魂，是保證專業(yè)建設持續(xù)發(fā)展的關鍵措施。對于煉鋼廠工程設計課程的教學，同樣也需要持續(xù)改進教學質量。這需要持續(xù)關注學生的學習效果。考察課程教學是否達到課程目標，可以從計算該課程達成度評價值來評價，達成度評價值按照下列公式計算[3]：

達成度評價值=達成度目標值×

計算結果如表2 所示。根據(jù)評價機制的規(guī)定，指標點評價值必須達到達成度目標值的70% 為合格標準。將達成度評價值計算結果與合格標準進行對比，可見各指標點的達成度評價值均大于合格標準，故煉鋼廠工程設計課程該次教學結果達到了相應的畢業(yè)要求。

表2 課程達成度計算表

三、結語

根據(jù)煉鋼廠工程設計課程的現(xiàn)狀，從課程大綱制定、教學內(nèi)容安排、教學方法實踐、考核與評價方式改革等方面對該課程教學進行了有益的探索和改革，取得了良好的效果，對提升冶金工程專業(yè)的煉鋼廠工程設計課程的教學水平和質量具有一定的理論和實踐指導意義。