工程教育认证背景下工业电炉课程教学改革与实践

郑志敏，王计敏，刘典福，钱付平

(安徽工业大学 能源与环境学院，安徽 马鞍山 243002)

一、引言

2016年，我国正式成为“华盛顿协议”会员中一员，这意味着，通过中国科协所属中国工程教育专业认证协会(CEEAA)认证的工程专业本科学位将得到美、英、澳等所有该协议正式成员的承认。加入该协议，有利于提高我国工程教育质量，促进高校按照国际标准来培养工程技术人员，是推进我国工程师资格国际互认的基础和关键，增加我国在工程技术领域的国际竞争力[1]。由于我国工程教育认证过程起步较晚，仍然有大量的专业需要改革，以期达到工程教育认证的要求和标准。安徽工业大学能源与动力工程专业工程教育认证工作正在积极准备中，其中工业电炉课程作为热能专业的主干课程，在工程教育认证环节中起到重要的支撑作用。工程教育认证基本理念是“以产出为导向”“以学生为中心”和“持续改进”，强调教学活动的开展要以学生中心，并通过学习成果来评价教育的有效性，同时建立相应的教育质量监控和持续改进机制来持续完善专业教育质量[2]。根据工程教育认证的理念和要求，我们针对工业电炉课程的特点以及以往教学中遇到的一些问题，进行了一系列教学改革。

二、课程教学改革的实践探索

(一)教学观念的转变

教与学的关系是影响教学活动最重要的一对关系，在教学改革中，首先需要改变的是教学观念[3]。传统教育过于重视知识的传授，而忽视学生的主体作用，即 “以教师为中心”，而工程教育认证强调学生的主体作用，即“以学生为中心”。在整个教学过程中，教师充分肯定学生是教学中的主体，注重学生的个体差异，最大限度调动学生的积极性和主动性，鼓励学生参与到教学活动的各个环节中。工程教育认证对教师的教提出了更高的要求，教师在教学过程中应根据课程的要求和学生的特点营造良好的学习氛围，引导学生朝正确的方向发展，使其具备相应的知识和能力。工程教育认证明确指出专业毕业生应具备人文素养、社会责任感、一定的组织能力等十项基本能力和素质，课程教学需要达到其所支撑的指标点所规定的毕业要求。教学组织的形式并不是一成不变，而是持续改进的，对具体某一门课程，需要对课程的达成情况进行分析，提出进一步改进的方法。另外，工程教育认证并不是突出某些优秀学生的学习效果，而是评价所有学生的学习成果是否达到既定指标，这就要求教师在教学过程中，需要考虑每个学生的发展需要。

(二)教学内容的丰富

在传统的教学过程中，教师过于依赖教材，而教材本身具有滞后性，它不能及时反映当前技术的最新发展动态。同时，在教学过程中，教师需要考虑所有学生的学习效果，而学生的基础和学习能力参差不齐。基于此，我们对课程教学内容进行了调整。

1.修订教学大纲。根据工程教育认证的要求以及专业培养目标，修订了课程的培养目标，使之与工程教育认证所要求支撑的指标点一一对应起来，重点加强对学生应用能力的培养，而且融入了课程思政，并细化了实施方法和途径，规定了课程考核和评价方式。

2.对教学内容进行了拓展和延伸。传统的教学内容较为单一，学生在上课过程中注意力不集中，教学效果不佳，因此有必要在教学环节中增加了一些课外知识。运用多媒体教学工具，以动画的形式展现一些很难理解的生产工艺过程，或者是插入一小段教学名师的视频来温习一些重要的基础知识，这样有助于学生深化对专业知识的理解。在教学环节中，适当引入一些课程思政的内容，以便增强学生对工业电炉历史发展的见识，培养学生的人文情怀和激发学生的求知欲望。

3.教学中加强理论推导和工程案例学习。本专业特别重视对基本理论的推导，工科的学习从来不是靠记忆样的，而是通过推导获得深入的理解。当学生学习了一些专业知识后，教师布置课后作业，让他们通过理论推导一些重要公式或者解释一些现象，如作业题理论推导比较单股电线和多股电线的输电性能的优劣，这样的案例有助于学生对专业知识的理解，提高应用能力。

(三)教学方法的优化

为激发学生学习的积极性和主动性，提高学生解决实际问题的能力，在课堂的教学方法上进行了大胆的尝试。

1.应用问题导向进行教学。通过一段时间的专业知识学习后，课程会给出相应的问题案例，让学生通过查找资料、理论推导和分析，最终将问题的解决过程以PPT的形式呈现在课堂上，而教师作为指导者对方案的解决给予点评。这种方式旨在提高学生主动解决问题的能力。

2.分组讨论式教学。在实际教学过程中针对学生互动积极性不高这一问题，课程增加了讨论环节。课堂上会预设一些开放性或探索性课题供学生探讨解决。学生采用分组的形式，自主分工，群策群力，最后通过讨论方式来确定最佳的解决方案。这种方式目的是促进学生间的交流和合作。

3.融入课程思政。在本课程中积极吸纳一些思政元素，在知识点的讲解过程中，穿插引入工业电炉发展中的重要事件和历史人物并进行评述，如学习中国工业电炉发展历程时，重点介绍新中国电炉工业见证人胡庭基；学习电阻炉时，讲述三大定律的发现人欧姆、焦耳和库仑等物理学家的生平事迹；学习电弧炉时，重点介绍世界第一台电弧炉的诞生历史等。课程思政元素有助于培养学生的人文素养和创新意识，与工程教育认证的理念也是一致的。

4.科研创新案例式教学。学生的创新精神也是工程教育认证工作中重要的指标点，在课堂教学过程中，教师可以列举一些典型的学生获奖的科技成果或者相关的科研案例。对于学生的作品，重点分析其科技成果完成的过程。对于一些科研项目，重点向学生介绍科研思路和创新方法。同时鼓励学生参加各类创新活动，在课堂上进行参赛心得和科研创新方法的交流。

(四)考核方式的转变

学生通过一门课程获得的知识和能力，不能仅靠卷面成绩来体现，学生平时的表现也应该在考核的范畴之内。所以在考核方式上添加了对学生平时成绩的考核。相比于笔试成绩，平时成绩的考核项目更加多样化，其中包括平时作业、课堂表现、创新能力、小测验的成绩以及考勤等。同时，课程确定了平时成绩的各个项目的权重系数，权重系数的选择也是依据其重要性和学习的难易程度来确定的。表1 列举了本课程平时成绩各个项目的权重系数。平时成绩等于各个项目的成绩等级乘以权重因子之后的累加值，其中成绩等级分为A、B、C、D、E五个等级，分别对应着优秀、良好、中等、及格、不及格。平时成绩占总成绩的50%，这意味着学生要重视卷面考试成绩，更不能忽视平时学习。平时成绩的考核也是一种过程评价考核方式。这种方式一方面有助于教师掌握学生的学习状态和学习效果，及时对教学方式作适当的调整，另外一方面可以促进学生的全面发展，满足工程教育认证的毕业要求。

表1 学生平时成绩各个项目的权重系数

(五)评价机制的完善

课程的评价机制为课程教学质量的持续改进提供了依据和方向，所以课程评价机制的完善对课程的教学改革至关重要。对应工程教育认证的要求，需要对课程所支撑指标点的达成度进行计算，并且选定某个值作为基准值，如果实际计算的达成度大于该值，则表示该课程的教学效果已达到该指标点所规定的毕业要求。值得注意的是，基准值的选取对课程的达成度的影响比较大，但目前没有唯一的标准，需要根据实际情况来确定[4-5]。在评价过程中发现，大多数的课程评价只是对课程的结果进行分析，而缺乏对教学过程的评价，同时忽略了学生对教学过程的感受[6-7]。而这些恰恰是影响课程的教学是否达到毕业要求的关键因素所在,所以在本课程的评教机制中引入了这一模块。阶段性课程目标模块是在教学过程中对学生进行阶段性考核，以此评价教学过程是否达到课程的阶段性目标。考核方式主要依据学生的平时表现以及小测验等结果来衡量。如果教学结果不理想，需要及时分析原因，对教学过程进行适当调整。当课程结束后，除了对课程进行指标达成度分析外，也会调查学生对课程教学质量的满意程度。这种评价机制其实存在两个循环迭代过程，即内循环迭代过程和外循环迭代过程。在整个评价机制中强调了对教学质量的反馈，同时体现了持续的改进特性，类似程序中的计算迭代过程，需要不断试错，最终找到合适的答案，所以这里称之为双循环迭代反馈评价机制，如图1所示。从图1中可以看出，两个循环迭代过程对教学结果的影响都至关重要，两者相辅相成，互为补充。这种评价机制克服了以往教学只重视教学结果、不重视过程的弊端，是进行教学持续改进的一种保证。

三、教学改革的实际效果

对2021第2学期的工业电炉这门课程所支撑指标点的达成情况进行了计算，计算结果如表2所示。从表中可以看出，工业电炉这门课支撑四个指标点，对应指标点1-4，指标点2-1，指标点2-2和指标点7-1。指标点达成度的计算公式[4]：指标点达成度=[(支撑该指标点的实际支撑分数/支撑该指标点的理论支撑分数)×期末考试构成系数+(全班平时成绩的平均分/100)×平时成绩构成系数]×达成度目标值。其中本课程的期末构成系数和平时成绩构成系数均为0.5，指标点合格标准取课程达成度目标值70%。从计算结果来看，各个指标点达成度均大于指标点的合格标准,表明该课程满足指标点所规定的毕业要求。

图1 课程双循环迭代反馈评价机制示意图

从学生的平时表现来看，自从新的教学方式实施以来，学生的学习成绩明显提高。课程结束后，对教学质量满意度进行了匿名调查，学生对教学质量的满意度高。

表2 工业电炉课程支撑指标点达成情况

四、结语

工程教育认证背景下对工业电炉课程在教育理念、教学内容、教学方法、考核方式和评价机制等方面进行了改革，从教学效果来看，教学质量基本达到工程认证教育的要求。