工程教育专业认证背景下的教学改革探索

田俊　宋滨娜　王德永

［摘 要］ 随着新工科的兴起和发展，越来越多的高等院校开始注重工程教育专业认证。冶金工程专业是工程学科的重要分支之一，在工程教育中担任重要角色。“冶金工程课程设计”是冶金工程专业的必修课程之一，也是必要的实践教学环节之一。为满足工程教育专业认证对冶金工程专业学生能力的要求，对课程现有教学存在的问题进行了深入分析。结合工程教育专业认证的要求，设定了课程需要支撑的毕业要求指标点，并提出了一系列相应的改革措施，旨在全面提升学生的综合素质和实践能力，使学生更好地满足未来工程技术发展的需求。

［关键词］ 工程教育专业认证；冶金工程；教学改革；课程设计

［基金项目］ 2023年度教育部产学合作协同育人项目“‘新工科背景下创新型冶金工程人才培养模式研究与实践”（230725565507194）；2022年度教育部产学合作协同育人项目“交互式云化仿真数字化专业实践教学平台的建设与应用”（220406517284057）

［作者简介］ 田 俊（1982—），男（土家族），湖北恩施人，博士，苏州大学沙钢钢铁学院副教授，硕士生导师，主要从事钢中夹杂物的控制、镁处理在钢中的应用研究；宋滨娜（1982—），女，辽宁鞍山人，博士，蘇州大学沙钢钢铁学院副教授，硕士生导师，主要从事3D打印增材制造研究；王德永（1974—），男，安徽安庆人，博士，苏州大学沙钢钢铁学院副院长，教授，博士生导师，主要从事低碳冶金、钢的质量控制研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A［文章编号］ 1674-9324（2024）07-0053-04［收稿日期］ 2023-08-27

近年来，随着新工科的兴起与发展，工程教育专业认证的重要性越来越被认可。冶金工程专业作为重要的工程学科之一，在工程教育中占有重要地位［1］。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。我国于2016年正式成为国际上最具权威性和影响力的工程教育互认协议之一《华盛顿协议》的第18个成员，标志着我国工程教育质量得到了国际社会的认可。这不仅是对我国工程教育质量的肯定，也是我国融入全球工程教育体系的重要步骤。工程教育专业认证的实施可以帮助学校提高教学水平，加强课程和实验室设施建设，提高教师素质，推广优质教育资源和教育方法，使学生成为具有工程思维和创新能力的高素质人才。

研究表明，创新能力是可以培养的，而实践教学又是创新能力培养的重要手段［2］。实践教学可以帮助学生在实际操作中获得思考、解决问题和创新的能力。在实践中，学生须要运用所学知识和技能解决现实中的复杂问题。这个过程可以激发学生的创造性，并帮助他们锻炼创新思维。课程设计是本科实践教学的重要组成部分之一，通常与所在专业的某一核心理论课程相结合。在该理论课程结束后，开展为期1～3周的实践环节［3］。

本文围绕苏州大学冶金工程专业“冶金工程课程设计”课程展开，依据苏州大学冶金工程专业人才培养方案，从工程教育专业认证的角度，探讨冶金工程专业“冶金工程课程设计”课程教学中存在的问题，并结合自身的教学经历，提出一些想法、建议和改进措施，以提高学生的自主学习能力和工程实践应用能力。

一、“冶金工程课程设计”课程教学中存在的问题

“冶金工程课程设计”课程是苏州大学冶金工程专业的一门专业必修课程，主要针对本专业的本科生进行教学。该课程在其他基础课和专业课之间起着承前启后、由理到工的桥梁作用［4］，须要运用基础知识分析和解决冶金生产过程中遇到的实际问题。

课程旨在通过实际案例的模拟设计，培养学生的工程设计和解决问题的能力。该课程包含实践操作和课堂理论讲授两部分内容，其中实践操作包括理论计算和CAD软件作图。然而，在教学实践中，该课程存在一些问题，主要归纳为以下几点。

（一）学生在课程设计过程中缺乏自主性和创新性

该课程可以看成“钢铁厂设计原理”课程的实践课，理论计算来自该课程的《物料平衡和热平衡》章节的相关内容。在设计过程中，学生常将课本内容简单地复制粘贴到设计报告中，仅根据设计题目做相应的数据修改，没有真正理解和掌握所学知识，对计算的原理和计算所得结论的现实意义不理解，做不到知识的有效迁移，不能举一反三，没有清楚认识理论计算背后的具体应用场景。

（二）实践操作和课堂理论讲授之间缺乏合理的衔接和整合

根据本校冶金工程专业培养方案的要求，本课程被安排在大四上学期教学日历的最后两周进行。然而，与本课程相关的理论课程“钢铁厂设计原理”却安排在大三下学期，造成了相关课程在时间上衔接不协调的问题。学生在进行课程设计时须要从头再次复习和梳理上学期的内容，导致无法将理论知识很好地应用到实践操作中。此外，本课程的教学时间与学生考研时间非常接近，导致考研学生将更多的时间和精力用于考研准备，未能很好地专注学习本课程。

（三）教师和学生缺乏有效的反馈

学生的反馈是教师改进教学方法不可或缺的重要因素。教师需要有效的反馈才能提供有针对性的指导，帮助学生及时发现和改正错误，避免学生陷入错误的循环。同样，学生也需要教师给予的有效反馈，这也是学生自我提高的必要条件，只有清晰地了解自己的不足和需要改进的方向，才能更好地发展自己的潜力。然而，在教学过程中，教师往往更注重结果而忽视过程的反馈。根据标准答案，简单的“对”或“错”、“好”或“不好”的反馈不能满足学生的需求，也不利于培养学生的创新思维。

（四）成绩评价方式单一

当前的学生成绩评价方式大多依赖于学生最终提交的作品说明书及图纸，这种单一的评价方式忽略了对学生其他方面的考查，例如参与度、思维能力、综合素质等。评价方式只侧重学生的最终作品，忽略了学生的学业发展和个人能力的提升。这种单一的评价方式可能会导致评价的不全面、不科学和不公正，也无法全面反映学生在学习过程中的真实水平和成长。因此，应该引入更多的评价手段，全方位地考查学生的综合素质，例如，对学生的表达能力、理解能力、合作能力、解决问题的能力等多方面的表现展开评价。只有采用多角度、多尺寸的评价，才能更全面地了解学生的学习表现，更科学地做出评价，同时也有利于学生的全面发展。

二、“冶金工程课程设计”课程中体现的指标点

工程教育专业认证对本科毕业生应具备的知识、能力和素质提出了明确的12点要求，包括工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习能力。根据“冶金工程课程设计”课程的特点以及工程教育专业认证中的要求，设定了本课程需要支撑的毕业要求指标，如表1所示。

由具体的指标点可以看出，关于问题分析，本课程主要涉及工艺优化和复杂工程问题解决。可以通过以下方面来体现：对物料平衡的计算，优化炼钢过程中的原料配比；通过热平衡的计算，为炼钢过程中热量的来源、热能的回收利用和热量的补充方式等复杂问题提供解决思路。

关于设计/开发解决方案，主要注重理论知识与实践相结合，为钢铁材料相关的工艺流程设计提供指导。该方面可以通过以下内容来体现：通过对转炉炉型的选择和设计，以及氧枪的设计，制定合适的吹氧制度，最终选择合适的工艺制度。

关于环境和可持续发展，主要涉及冶金工艺生产过程中物质和能量的流转对环境的影响。可以通过以下任务来体现：计算物料平衡中产生的废弃物的量，热平衡中能量的损失量等，评估碳的排放量以及产生的废弃物对环境的影响，为冶金工艺所产生的废物的资源化利用提供科学依据。

关于个人和团队，主要涉及团队成员的作用及其对整个项目的重要性，增强团队意识。主要通过以下方面来体现：根据设计题目，每个团队成员选择自己的任务，明确自己的职责，并且个人目标要与团队目标相一致。团队成员之间须要建立良好的沟通机制，及时交流信息和想法，避免信息不对称和误解的情况出现。

三、改革措施与思考

结合工程教育专业认证的要求，针对目前“冶金工程课程设计”课程教学中存在的问题和不足，从以下几个方面对该课程的教学进行了改革探索。

（一）鼓励学生自主探究和思考，激发学生的创新思维

采取启发式教学法激发学生的创新思维。通过设计相关题型及要求，让学生置身于问题情境，通过调查、思考等方式切实感受问题，帮助他们深入理解所学知识，引导学生寻找解决方案和答案，培养学生开放、创新的思维方式。例如：在进行转炉设计之前，除了须要探讨相关的尺寸参数、工艺要求，还须要查阅相关的法律法规文件，最终确定转炉的设计方案，不设置标准答案，重点考查设计方案的合理性和逻辑性。

（二）合理安排教授时间，整合教学资源

根据本课程的性质和学生的实际需求，有针对性地调整课程安排。本课程注重具体知识的应用，因此，在讲授过程中强调专业应用知识与基础理论知识的融会贯通。在本课程实施前，有针对性地进行相关内容的回顾和强化，梳理相关课程的必要理论和知识点，按照课程内容和难度逐步展开，使学生更好地理解和掌握本门课程的知识，并应用到后续的实践设计中。

根据考研学生的具体需求，合理调整课程安排。将本课程的教授时间由所在学期的最后两周提前至本学期的第三和第四周进行，避免上课时间临近考研时间，学生将过多的精力用于考研冲刺，而忽视本门课程的学习。同时，上课时间提前至学期前几周，便于学生回顾与本门课程相关的上一学期所学的“钢铁厂设计原理”的内容。由于本门课程涉及CAD软件的应用，在课程开始的前一周邀请相关教师讲授CAD相关的实践内容。为学生提供参考书籍、视频资源等相关材料，帮助学生解决设计过程中遇到的难题。

（三）多措并举增加反馈途径，提高反馈效果

在课堂上，教师有意识地与学生互动，鼓励学生互相讨论、分享观点和提出问题。这种参与感可以增强学生的自信心并为教师提供反馈，以便调整知识传授方式。通过提问，引导学生自行思考、查阅资料，最终提出自己认为合理的解决方案。通过查阅资料还培养了学生使用现代信息工具的能力。鼓励学生展示自己的设计作品，大家共同讨论作品的优缺点，在帮助学生完善设计的同时了解他们对知识的掌握程度。

通过使用各种新技术手段，增加反馈的渠道，例如，通过在线问答平台、微信群、电子邮件等方式与学生及时交流信息和想法。特别是要允许学生匿名反馈，确保学生畅所欲言。对于学生提出的疑问，教师应及时给予反馈和指导。对于普遍性和共性问题，教师可与学生一起查找资料，寻找解决方案。

（四）创建多维度评价体系

传统课程设计以学生提交的最终作品为评价依据，多关注学生对理论或工具的正确应用。对于课程设计而言，仅凭借成绩和作品这种相对单一的评价方式无法很好地反映学生的实际水平，亟须改进和完善当前的评价方式，创建多维度的评价体系。在建立评价标准时，应该考虑评价指标的科学性和可操作性，同时也应该考虑学生的实际情况和学习需求。

通过检查学生的说明书撰写质量，评估学生对所学知识的理解和掌握程度（占总成绩的30%）；通过学生对作品的展示和讲解，评估学生在实践中应用所学知识的能力及表达能力（占总成绩的30%）；通过小组分工和答辯，评估学生的团队协作和沟通能力（占总成绩的20%）；通过平时的课堂表现和出勤情况，评估学生的学习态度（占总成绩的20%）。总之，对学生的评价要贯穿课程的整个期间，既要对设计成果进行评价，又要对设计过程进行评估。以便更全面地了解学生的学习成效，更好地促进学生的全面发展。

结语

“冶金工程课程设计”课程是冶金工程专业重要的实践性课程，也是传统工程教育中不可或缺的一环。加强学生的自主学习能力和工程实践应用能力是工程教育专业认证的重要目标之一，也是提高冶金工程专业学生综合素质和学科竞争力的重要措施。教师应该采取多方面的教学改革措施，深化学生对基础理论的理解，提高学生的工程实践能力，促进学生不断提高综合能力和素质。

参考文献

［1］焦克新，张建良，刘征建，等.冶金工程专业科研反哺教学的思考［J］.中国冶金教育，2021（1）：1-3.

［2］孟昭霞.實验教学在学生创新能力培养中的作用［J］.现代大学教育，2018（5）：92-97.

［3］郑文军.创新导向的课程设计教学模式优化［J］.创新与创业教育，2022，13（5）：113-118.

［4］陈婷，周富荣，胥桂萍，等.工程认证背景下的《化工原理课程设计》教学改革与探讨［J］.山东化工，2021，50（13）：214+217.

Exploration of Instructional Reform in the Context of Engineering Education Professional Certification： A Case Study of Curriculum Design of Metallurgical Engineering

TIAN Jun， SONG Bin-na， WANG De-yong

（School of Iron and Steel， Soochow University， Suzhou， Jiangsu 215137， China）

Abstract： With the emergence and development of the new engineering， an increasing number of colleges and universities have begun to pay attention to the engineering education professional certification. Metallurgical engineering major is one of the important branches of engineering， and it plays a significant role in engineering education. Curriculum Design of Metallurgical Engineering is a mandatory course and an essential practical teaching component in the major of metallurgical engineering. In order to meet the requirements of engineering education professional certification for the abilities of metallurgical engineering students， the paper conducts an in-depth analysis of the existing problems in the teaching of this course. Combined with the requirements of engineering education professional certification， a set of graduate requirement indicators that need to be supported by this course are established， and a series of corresponding reform measures are proposed. The aim is to comprehensively enhance students comprehensive qualities and practical abilities， enabling them to better adapt to the future demands of engineering and technological development.

Key words： engineering education professional certification; metallurgical engineering; teaching reform; curriculum design