工程教育专业认证背景下炼钢厂工程设计课程改革探索

夏云进，范鼎东，李 杰，孔 辉，王海川

(安徽工业大学 冶金工程学院，安徽 马鞍山 243002)

工程教育专业认证的核心理念是以学生为中心、产出导向和持续改进，即以毕业要求中应具备的能力和素质为目标，设计课程大纲、授课方式和评价体系等，建立制度性的质量管理体系，并通过学生、用人单位、社会对培养质量的评价反馈来对培养过程中的各个环节进行持续改进，进一步提高培养质量，满足社会和企业对工程人才的需求。工程教育专业认证是实现工程教育国际化的重要标志，也是我国高等教育改革的重要举措；是各高校促进专业建设、提高人才培养质量的契机，也是工程教育改革的必然趋势和内在要求[1-2]。对于工程实践背景极强的“炼钢厂工程设计”课程而言，更应该对照冶金工程专业认证标准，调整教学目标，修订教学大纲，深化教学改革，切实提高该课程的教学质量。

一、炼钢厂工程设计课程教学现状

炼钢厂工程设计是对整个炼钢厂工艺及设备等进行整体布局和设计，是一门对专业基础知识要求很高的专业必修课程。我校冶金工程系开设的炼钢厂工程设计课程总学时为40学时，该课程主要是利用先修课程如“炼钢学原理”、“炉外精炼”以及“钢的凝固与连铸”等专业课基本知识，来设计炼钢厂。课程主要介绍炼钢车间及其主要设备的工艺设计原理、基本的工艺设计方法和计算，以及设备的选型依据和炼钢车间的整体布置等。通过本课程学习，使学生掌握炼钢厂设计的基本方法和基本理论，培养学生运用本课程理论知识分析和研究解决冶金过程复杂工程问题的能力，加深学生对冶金专业课程知识的理解，并使学生从整体上把握整个炼钢厂中各个工序环节之间的相互关系。

炼钢厂工程设计课程对学生的专业课基础知识要求很高，只有在很好地掌握“炼钢学原理”、“炉外精炼”以及“钢的凝固与连铸”等专业课基础知识的前提下，才能收到较好的授课效果，然而，在实际授课过程中发现不少学生的专业基础知识不扎实，影响了课程授课效果。另外，传统的输入式教学方法也与专业认证思想相悖，使得实际课堂授课效果难以达到工程教育专业认证所要求的课程教学目标。针对上述问题，根据工程教育专业认证核心思想，以工程教育专业认证对冶金工程专业的具体要求为导向，以提高教学质量为目的，我们对炼钢厂工程设计课程的教学大纲、教学内容、教学方法与手段以及评价方法等进行了改革探索。

二、课程教学改革措施

(一)调整课程教学大纲

根据工程教育专业认证要求，炼钢厂工程设计课程的教学目标要与冶金工程专业毕业要求指标点有明确的对应关系，并能支撑对应的指标点。炼钢厂工程设计对应的毕业要求指标点主要为：(1)能够设计炼钢工艺流程或单元部件，具备一定的创新能力(指标点3.2)；(2)能够基于工程相关背景知识对复杂工程问题进行合理分析(指标点6.1)；(3)能够评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响(指标点7.2)。在实践中我们根据指标点来重新修订了教学大纲，安排教学内容。

(二)调整课程教学内容

目前，大部分炼钢厂工程设计课程参考教材的主要内容涉及到炼钢车间主体设备及其基本设计原理、基本的工艺设计方法和计算以及设备的选型依据和炼钢车间的整体布置等。如果在授课过程中完全按照参考教材来进行讲授，一方面，课时有限难以将所有内容介绍完，另一方面，由于该课程对学生专业基础知识要求较高，若不适当回顾已学专业基础知识，课堂授课效果较差，教学内容难以确保指标点的完成。因此，在教学过程中，我们将教学内容分为三大部分，第一部分为专业基础知识回顾，通过分组讨论等方式让不同小组学生查找与回顾不同的专业基础知识，并在课程上进行讲解，以较少的课时完成专业基础知识的回顾；第二部分为炼钢工艺中各单元部件的设计，让学生完成设计转炉、电炉、LF炉、除尘系统等的设计工作，实现对指标点3.2、7.2的支撑；第三部分为炼钢工艺流程的整体设计与布局，培养学生利用已有专业知识解决炼钢厂布局过程中的实际问题，如炼钢厂布局对产品质量以及社会与环境可持续发展的影响，实现对指标点6.1的支撑。通过这三部分学习，使学生掌握炼钢厂设计的基本方法和基本理论，培养学生运用本课程理论知识分析和研究解决冶金过程复杂工程问题的能力。

(三)探索以学生为中心的“翻转”讨论式教学方法

工程教育专业认证提出以学生为中心的教育理念，注重培养学生解决复杂工程问题的能力和创新精神。我们在炼钢厂工程设计课程的教学过程中，探索了一种以学生为中心的“翻转”讨论式教学方法，充分利用本校的网络教学平台，采用学生讲解、研讨与教师辅助讲解、提问相结合的方法来教学，鼓励学生利用教材、网络等共享资源积极查找资料，在课堂内外展开讨论，培养学生利用相关资源解决复杂工程问题与团队协作等方面的能力。

通常我们在上课之前会将本课程相关的教学视频、PPT等相关资料上传到本校的网络教学平台中，并要求学生在上课之前完成对教学视频以及PPT等资料的学习。同时，在网上布置与课程相关的5～6个讨论主题，如在第一部分专业基础知识回顾中，布置了“转炉炼钢方法及功能”“电炉炼钢方法及功能”“LF炉主要设备及功能”等，然后让学生以小组为单位选择相关题目，学生通过观看网络共享资料、自主查找相关文献资料和技术文章等，完成相关主题讨论。在此过程中，可以在网络平台中查看每个学生观看教学视频以及PPT等的次数、时间段等相关参数，间接掌握学生的学习状况。在课堂上，学生以小组为单位将相关专题以PPT、板书等形式进行交流和讨论，要求每个小组成员必须对其他小组的专题做出提问，同时教师随时提问和交流。通过采用学生为中心的“翻转”讨论式教学方法，使得学生从被动接受知识转变到主动查找与学习知识，很好地调动了学生学习的积极性，有效地引导学生积极思考，使学生能主动参与到课堂学习中来，提高了教学质量，同时也培养了学生团队协作与利用相关工具解决问题的能力。在实际教学过程中，我们可以根据学生在课程上研究、讨论、答辩时的具体表现以及在查找资料过程中所承担的任务来客观合理地给出平时成绩。

(四)改革课程考核方式与评价课程达成度

炼钢厂工程设计课程传统的理论考核方式是闭卷考试+平时成绩，这种单一的考核方式不能合理全面地反应学生的实际水平。因此，我们采用平时、课堂讨论、考试三者相结合的方式给出学生本门课程的总评成绩，如表1 所示。平时成绩主要根据学校的课堂考勤系统的点名情况判定；课堂讨论主要考虑讨论过程中答辩情况；考试通常选择闭卷考试，并且期末试卷的题型以运用理论解决实际问题类型题目为主。

表1 课程考核指标

持续改进是工程教育专业认证活的灵魂，是保证专业建设持续发展的关键措施。对于炼钢厂工程设计课程的教学，同样也需要持续改进教学质量。这需要持续关注学生的学习效果。考察课程教学是否达到课程目标，可以从计算该课程达成度评价值来评价，达成度评价值按照下列公式计算[3]：

达成度评价值=达成度目标值×

计算结果如表2 所示。根据评价机制的规定，指标点评价值必须达到达成度目标值的70% 为合格标准。将达成度评价值计算结果与合格标准进行对比，可见各指标点的达成度评价值均大于合格标准，故炼钢厂工程设计课程该次教学结果达到了相应的毕业要求。

表2 课程达成度计算表

三、结语

根据炼钢厂工程设计课程的现状，从课程大纲制定、教学内容安排、教学方法实践、考核与评价方式改革等方面对该课程教学进行了有益的探索和改革，取得了良好的效果，对提升冶金工程专业的炼钢厂工程设计课程的教学水平和质量具有一定的理论和实践指导意义。