工程认证背景下基于学习成果(OBE)材料工程基础课程改革

2019-04-15关春龙卢新坡徐三魁魏凤春左宏森赵志伟

山东化工 2019年5期

关春龙，卢新坡，任瑛，徐三魁，魏凤春，王顺，左宏森，赵志伟

(河南工业大学材料学院，河南郑州 450007)

1 课程改革意义

从1992年，我国开始在土木类和建筑类专业实施工程认证工作。2006年起，开始全面构建具有国际实质等效的工程教育认证体系，并于2013年，首次发布工程认证质量报告［1－2］。从规模上讲，我国工程教育居世界第一，已经成为名副其实地成为世界工程教育大国。同时，我们也必须清醒地认识到我国还远不是工程教育强国，与发达国家相比，我国工程教育整体质量明显落后。

近年来，国际工程教育认证强调以学生为中心(Studentscentered)，以学生学习成果为核心(Outcome－based Education缩写为OBE)和能力培养作为课程设置和资源配置的导向［3－5］。在这样一种情况下，专业如何定位?课程体系如何安排?等等问题对于教育工作者来说必将面临着崭新的课题。对于一门具体课程来说，也必将要重新思考如何设计安排?如何讲授?如何能够真正以学生为核心?如何能够实现OBE?如果每一门课程都能够最终达到工程认证的要求，那我想整个专业，乃至整个学科也就不难达到工程认证的最终要求了。所以，现以工程认证为背景，先拟从点做起，即做好具体的课程改革(这里以《材料工程基础课程》为试点)，进而逐步展开到专业改革。我国工程专业认证《工程教育认证工作指南2014版》对材料类课程体系中明确规定学科专业基础课程中必须包含《材料工程基础》课程，同时工程认证《通用标准》在学生毕业要求中，要求学生能够运用专业知识解决复杂工程问题，能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计工艺流程或部件，并能考虑到社会、环境、安全及文化等因素［6］。《材料工程基础》课程是材料科学与工程专业的一门必修课，主要介绍晶体结构、材料固化、相图、金属热处理，以及金属材料的力学性能等内容。旨在培养学生掌握晶体结构基本理论，在熟练掌握相图与热处理原理的前提下，理解和掌握各种热处理工艺，最后利用力学性能对工艺进行评价。现任课教师积累了一定的教学经验，学生对课程的认可度也较高。在对毕业生的第三方评价反馈结果来看，该课程一致被认为是工作中最有帮助的课程之一，这让我们讲授该课程的老师倍感欣慰，同时也在反思如何能把这门课程进一步讲好。目前，最主要的问题是在教学过程中发现老师作为主体贯穿整个教学的各个环节，学生只是被动接受。如何将学生的角色转换为主体，是最终能否实现以学生为核心教育(OBE)的关键，也是此次课程改革的重点。

再有，目前该课程的教学大纲侧重知识能力的培养，却往往忽略了对学生创新性、自觉学习能力以及社会价值等方面的培养，很难使学生的个性和社会适应能力的到充分发展;更为重要的是，目前现有的课程教学手段陈旧，仍是老师作为教学主体，学生只是被动接受学习，这样从根本上难以培养出现代工程中急需的具有合作精神、交流表达能力以及创造能力的复合型人才。因此，在工程认证背景下以学生为核心的《材料工程基础》课程改革势在必行。

2 课程改革内容

2．1 转变理念，采用以学生学习成果为核心(OBE)的教育模式

提出“知识－素质－能力”架构的思路，并在教学内容与方法、过程监控和考核标准等方面全方位、多层次进行的改革。引进国外先进教学理念与方法，改善我们传统教学过程中以老师讲授为主的方法，调动学生自主学习的积极性与培养学生全方位能力(包括学习、职业技能、人际技能等)，实现以学生学习成果为核心(OBE)的教育模式。对教学大纲和课程设置进行改革，大纲中明确能力培养(见表1)，并且能力要求由抽象形式转化为细化、可测评的预期学习成果。课程设置增加学生自学内容;对教学方法和手段进行改革，通过“授课+研讨+团队合作的新模式”引导学生学习自我获取科学知识的手段，培养学生的新型学习模式和团队协作能力;对考核方法进行改革，增加团队合作成绩比例，增加过程监控(具体参见实施方法);组建一支结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的教师梯队。

2．2 搭建“知识－素质－能力”的材料工程基础课程的架构

对于材料工程学科来说，现代工程的社会性、创新性、复杂性突显。现代材料工程是由“设计(Design)－制造(Fabrication)－运行(Operate)，缩写为(DFO)”等环节构成链条。其中每个环节肯定存在着大量的与本专业有关的复杂工程技术问题和社会问题。该工程链的前两个环节技术含量比重大，后各环节社会经济含量比重增加。这就需要培养能够运用材料科学理论和技术手段，而且懂管理、会经营的高质量工程技术人才。这就要求学生除了掌握专业技术知识外，还必须具有良好的沟通表达能力和团队协作精神。但是，利用传统的教学这些能力根本无法得到培养。

原有的材料工程基础课程其教学目标要求掌握材料相关的基本知识、掌握材料的制备工艺及检测手段。而新的材料工程基础课程在教学目标中明确提出“能力培养要求”(如表1)。

表1 材料工程基础课程工程链

2．3 针对“以学生学习成果为核心”(OBE)对学习内容与教学活动设计

根据《材料科学与工程》课程内容特点，拟以“材料热处理工艺”这一节的内容作大刀阔斧的改革。重新组织安排学习内容和教学活动(如表2)。学习环节方面，增加了学生自学;学习内容方面，增加了钢的牌号;课堂教学方面，由原来的传统讲授知识加辅助课程实验的形式，改革为授课+研讨+团队合作的新模式。教师对该章节授课学时减至6学时。新增的教学活动分为两个层次，一是老师将该章节所要掌握的知识点下发到学生，要求学生基于这些知识点进行自学和团队学习，可以利用课余时间组织团队探讨，老师课余辅导完成;二是贯穿整个章节的团队项目，利用课堂6学时进行展示和评价。

表2 模拟真实情境下的教学内容和教学活动

2．4 搭建综合能力培养的学生团队

现代的工程实际中必须依靠团队，并能进行良好的交流沟通。在这一大背景条件下，本次改革在学生中间组建小团队，在整个任务的执行过程中及培养了团队精神又培养了相互交流沟通等综合能力。设计项目由课题组老师给出，各项目均有明确主题，供学生自由选择，要求完成由选材到工艺到检测的设计。

每各团队6～8名学生，每个班级分为4组，每组选择一个题目，让学生团队内自行分工协作、团队之间引入竞争机制来激励各团队之间的积极性。在整个设计过程中，教师引导学生完成两次(DFO)的全过程。第一次每个团队对设计任务进行展示，老师和学生扮演“工程师”或“企业”角色对其成果进行评估。经辩论形成评价意见以供该团队参考修改;最后各团队讨论并修改方案。

3 过程监控和考核

改革前的考核方式是笔试占总成绩的70%，平时成绩占10%，实验占20%。改革后团队设计占总成绩30%，实验占总成绩20%，笔试占总成绩的50%。其中团队设计的考核包含了对能力的评价(按100%计算)，设计成果占50%(主要考察对专业知识的理解应用与设计是否合理)、团队合作占30%(主要考察团队协作能力)、个人学习报告占20%(主要考察个人能力与素质)。要说明的是，重在培养团队协作能力，所以考核不过分要求设计成果的完美性，在整个设计过程中重在强调每个学生参与团队协作中来，培养其分工合作交流沟通能力，以达到鼓励学生的探索和团队意识。