基于工程教育专业认证的《有色金属设计与计算》立体化教学模式探索

周雪娇　尹建国　陈永利　夏文堂　田应甫　袁晓丽

摘 要 《有色金属设计与计算》课程专业针对性以及实践性非常强，课程目标是建立学生工程设计与应用的概念和意识，培养学生从事冶金工厂工艺及其设备的设计与计算的初步能力。本文针对《有色金属设计与计算》教学中存在的问题，结合工程教育专业认证的要求，以学生为中心、坚持成果导向、注重持续改进，探索立体化教学模式，进而为冶金工程专业认证与推进国际化进程做好准备。

关键词 有色金属设计与计算；工程教育专业认证；立体化教学

2016年6月2日，国际工程联盟大会在吉隆坡召开，确立了中国国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》正式会员的身份。这意味着中国工程教育专业认证体系得到国际认可，中国的高等教育将真正走向世界。工程教育专业认证的理念是以学生为中心、坚持成果导向、注重持续改进，聚焦于学生未来发展需求，故而专业性及实践性非常强的《有色金属设计与计算》课程在建立学生工程设计与应用的概念和意识、培养学生解决冶金复杂工程问题能力过程中具有非常重要的作用。但是本课程在传统授课过程中普遍存在内容陈旧、枯燥，结构割裂不系统，工艺流程及操作设备抽象不具体，无法很好地进行实践操作等缺陷，导致授课质量不高，难以有效提升学生工程设计与应用的能力。

教学过程中，开展立体化教学，能够有效激发学生学习兴趣及自主学习意识，提升学生学习效果。立体化教学追求理论与实践全面而深入的融合，可以借助纸质教材、实物教具、电子教案、多媒体课件、虚拟仿真实训系统、网络教学平台等全方位、多层次激发学生学习积极性，增强学习效果。针对工程教育专业认证的要求，以学生为中心、坚持成果导向、注重持续改进，探索《有色金属设计与计算》立体化教学模式，目的在于建立学生工程设计与应用的概念和意识、培养学生解决冶金复杂工程问题的能力，提高其综合素质。

1结合工程教育专业认证要求，明确课程目标，优化教学内容

通过对冶金工程专业毕业要求指标点的解读与分解，《有色金属设计与计算》课程要求学生掌握冶金工厂设计的基本概念、程序以及内容，掌握冶金工厂工艺流程的选择与设计、平衡计算、设备的选型与设计以及工厂布局与车间设计，了解有色冶金厂设计的经济分析，建立工程设计与应用的概念和意识，培养学生从事冶金工厂工艺及其设备的设计与计算的初步能力。在此基础上，梳理本课程的知识脉络，优化教学内容。

（1）构建知识框架，抓住课程教学主线、突出重难点内容。《有色金属设计与计算》课程是有色金属冶金方向本科生设置的专业必修课，旨在为有色冶金专业学生在有色厂设计、技术改造及有色冶金科学技术研究成果转化为生产力等方面奠定必要的基础知识。工厂设计涵盖了可行性研究、初步设计及施工图设计、施工、试车及验收等，课程内容侧重于初步设计及施工图设计，主线为厂址选择、总平面设计以及工艺设计。其中工艺设计内容丰富，除了工艺流程选择与设计、物料与能量衡算、设备选型与设计、车间布置设计、管道设计外，还包括了技术经济分析以及安全与环保等。教学过程中应抓住主线，采用多媒体课件、虚拟仿真实训系统、网络教学平台等立体化教学模式在看似枯燥的内容中寻找其内在联系与规律，形象生动、逐层深入、重点突出，使学生有效掌握有色冶金工厂工艺及设备的设计及计算。

（2）突出能力培养，提高学生工程意识与实践能力。《有色金属设计与计算》的教学目标是培养学生运用基本理论及研究方法去分析问题、解决问题的能力，强调学生实践及工程应用能力的培养。围绕教学内容，结合冶金现场生产实例，体现课程专业性与实践性特点。在讲授章节内容时，合理编排实例并引用典型案例和工程实例，从工程應用中抽取典型过程单元实施案例教学。课堂上积极调动学生主动性，引导学生积极思考，分析问题、解决问题，提高其主动参与性与工程意识。

（3）更新教学内容，拓宽学生知识面，适应社会发展。《有色金属设计与计算》课程中涉及的内容以传统冶金为主，但随着社会的发展，实际生产涉及到很多的冶金新技术新工艺，在授课时也需有所体现，如加压湿法冶金、生物湿法冶金、富氧闪速炼铜、直接炼铅等均已实现工业化。每一章教学内容都应关注学科前沿，介绍冶金新技术新工艺，拓宽学生知识面，适应时代发展，培养适应社会需求的人才。

2以学生为中心，采用立体化教学模式，强化教学效果

工程教育专业认证是基于学习产出的教育模式（OBE），它强调的是学生学到什么。因此，授课应以培养目标和毕业要求为基准点，采用立体化教学模式，对学生是否达成毕业要求进行合理的考核。

《有色金属设计与计算》以课堂教学为主，课外学习、课堂及课外作业、ppt分组汇报为辅。内容涉及大量的设备图、工厂布局图、平衡计算和工艺设计参数等。课堂教学时，可嵌入CAD制图展示设备主体图、设备链接图、平面布局图等；采用虚拟仿真技术呈现冶金工厂平面布局，展示工艺流程虚拟场景，自主上机冶炼操作等；纳入flash解析设备工作原理、演示工艺流程等；并采用“提问式”、“启发式”、“对比式”、“讨论式”、“小结式”等多种方法讲授，引导学生积极思考问题、分析问题、解决问题。同时针对课程中的重难点知识，安排专门的课堂讨论环节，并布置一定量的作业，习题所涉及的知识点覆盖授课内容的重点与难点，强化及巩固学生对于知识点的掌握。此外，选取一些典型案例或知识点，让学生组成团队自制课件上台讲解，教师跟其他学生可以对讲解的内容进行提问及补充，激发学生自主学习意识，提升学习效果。在此过程中，还可培养学生组织管理能力、统筹协调能力、团队合作能力以及交流表达能力等非技术性能力，使得学生能更好的适应社会和用人单位的需求。课外开辟第二课堂，教师、学生可以以微信/QQ群以及网络平台等进行课件资源共享、质疑答疑交流、习题辅导讲解和网上测试自评等，引导学生主动思考、积极总结，加深学生对课程基本概念、基本原理、工艺过程以及平衡计算等的理解和掌握，使学生受益，促进所有学生达成毕业要求。

3寻找目标短板，发现问题，持续改进课程质量

基于OBE课程考核结果分析，并兼顾平时作业、学生提问、QQ/微信答疑、学生评教、同行评教、教学督导听课等反映的问题，寻找课程目标短板，在教学中有针对性地提出改进措施，有目的的加入到教学与训练中，强化学生对知识点的掌握、指标点薄弱环节的训练。如基于OBE课程考核结果分析，发现以下问题：（1）部分学生对于不同概念及具体知识点的区分及应用存在一定欠缺。（2）部分学生基本理论掌握不全，计算方法失当。（3）学生应用理论知识分析实际问题的能力不够全面。鉴于此，课题组经过讨论提出以下改进意见：（1）后续教学中进行适度地对比分析，区分不同概念，强化学生对于设计中具体知识点的掌握与应用。（2）采用当堂作业、开辟第二课堂、阶段小测试，强化学生对于计算理论及方法的实时掌握。（3）继续加强工程案例教学与分析。通过“评价-改进-再评价”的闭环管理机制，强化成果导向教学，促进课程目标的达成，课程教学质量必能持续不断地提高。

4结论

工程教育专业认证针对全体学生，要求所有同学达到毕业要求，这是一项系统工程。在授课时，以学生为本，借助电子教案、多媒体课件、虚拟仿真实训系统、网络教学平台等立体化教学方式可多层次、全方位激发学生学习兴趣，提高授课质量。此外，基于OBE理念，寻找课程目标短板，在教学中有的放矢，坚持目标导向，注重持续改进，脚踏实地，可有效提高学生分析问题、解决问题的能力，促进课程目标及学生毕业要求的达成。

参考文献

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