工程教育认证背景下焊接类专业课程的教学改革探索

工程教育认证背景下焊接类专业课程的教学改革探索

周祥曼杜轩田启华叶喜葱张从阳黄才华摘要：工程教育认证以“产出导向”为核心理念，强调以学生为中心，以培养目标和毕业要求为导向，通过内外机制来保障教学质量的持续改进和提升。文章以材料成型及控制工程专业焊接方向的专业课程为例，初步探讨了工程教育认证背景下的课程教学方法改革，重点探讨如何结合工程实际“解决复杂工程问题“，如何引导后续科研方向、科研着力点，从而提升学习兴趣、增强专业信心、提高学习产出。文章所提出的教学改革方法可以为基于工程教育认证背景下的教学改革与推广提供参考。Key：工程教育认证；产出导向；焊接类专业课；教学改革：G642文献标志码：A：2096-000X（2019）04-0135-03Abstract：Engineeringeducationaccreditation（EEA）takesoutcome-basededucation（OBE）asthecoreconcept，emphasizesstudent-centered，orientedbytrainingobjectivesandgraduationrequirements，andguaranteescontinuousimprovementandimprovementofteachingqualitythroughinternalandexternalmechanisms.Thispapertakestheprofessionalcourseofweldingdirectionofmaterialformingandcontrolengineeringasanexample，anddiscussesthereformofcourseteachingmethodunderthebackgroundofengineeringeducationcertification.Itfocusesonhowtocombinetheactualengineeringtosolvecomplexengineeringproblems，howtoguidethefollow-upresearchdirection，researchfocus，therebyenhancinglearninginterest，enhancingprofessionalconfidence，andimprovinglearningoutput.TheteachingreformmethodproposedinthispapercanprovidereferenceforteachingreformandpromotionbasedonthebackgroundofEEA.Keywords：engineeringeducationaccreditation；outcome-basededucation；professionalcoursesofwelding；teachingreformation高校和企業对本科教育人才培养、需求观念正在逐步转变，主要体现在对人才培养具有更加明确的产出目标，即希望所培养的人才能够解决后续复杂的工程应用和学科研究的复杂问题，而不仅仅是完成了书本知识的学习。这与工程教育认证的核心的理念和高等教育教学质量国家标准的核心原则“产出导向（Outcome-BasedEducation，OBE）”高度契合。这也是工程教育认证在高教界被高度重视的原因，通过工程教育认证，不仅可以建立与国际衔接的人才互认体系，更主要的是更加符合当前社会对人才培养质量的需求，促进高校工程教育质量的持续发展和改进。材料成型及控制工程专业的焊接方向的专业课程如《焊接冶金学》、《焊接方法及设备》、《焊接结构》、《材料分析与测试技术》、《先进焊接技术》、《焊接数值模拟技术及应用》等课程具有专业性强、理论深度较深等特点，同时这些课程的理论、技术和实验方法与实际工程应用联系非常紧密，此外，这些课程也是后续深入科学研究所必备的基础理论和知识。但是目前来说，焊接方向的专业课程的教学主要是理论讲解为主，验证性的实验相结合的方法，结合工程实际“解决复杂工程问题”的教学手段运用，以及后续科研方向、科研着力点的引导和培养不足，很容易导致学生学习兴趣不足、专业前沿和前景不明等问题。因此很有必要深入研究OBE理念应用于材料成型及控制工程焊接方向的专业课程教学内容和方法改革。目前，引入OBE理念进行教学设计的成功实例依然少见，有代表性、成熟的基于OBE以及突出“解决复杂工程问题”能力和专业前沿、前景引导的课程教学内容和方法设计范例也少见。本文以材料成型及控制工程专业的焊接方向的专业课程为例，初步探讨了工程教育认证背景下的课程教学改革。可以为基于工程教育认证背景下的教学改革提供参考。一、基于学习产出的课程教学设计基于学习产出的课程教学设计，需要紧扣培养目标和毕业要求，要求教学环节的设置以学习产出为导向。首先，研究和梳理教学内容的知识点结构——以解决复杂工程问题和后续科研方向、科研着力点的引导和培养为指导思想，对课程内容进行知识点划分：将课程的教学内容划分为基础理论、工程应用和工程素养相关、科研着力点的引导、专业方向的认识和专业信心培养相关等类别，再将每个类别在细分为相应的教学知识点，并分析各知识点间的相互关系，将知识点归纳成一系列可以独立学习的知识群，从而构成知识点间的关系结构图，并构建知识点与毕业要求分解点之间的关联矩阵，使得知识点对应毕业要求达成度之间的对应关系更加清晰。其次，研究基于产出导向理念的教学方法——针对各个知识点特点和对毕业要求达成度的比重，除基本课程授课方法外，选取和知识点相关的真实工程案例、科研热点以及科研着力点等相关的案例，进行案例评价式以及案例参与式教学，具体的教学方式除了采用传统的讲授外，针对具体知识点和具体案例特点，采用“翻转课堂”或者基于微课等新型的线上、线下混合式的学习方法，让学生参与到具体工程案例的设计、修改和实施之中，以及具体科研热点和科研着力点的文献搜索、阅读和探讨中来，组成一个多角度、多线程的离线、在线复合的参与式和体验式教学方式。并建立以基础知识讲解、工程案例实践、案例解决和科研热点探索和体验为主题的教学框架，并根据所建立的关联度矩阵，明确学习内容对毕业要求的达成度，实现由讲授为主的单一教学内容讲解教学、简单抽象的习题练习，轉变为多元化模式下知识点、工程案例评价与案例实践、基于“翻转课堂”的体验式和参与式混合的教学方法，使得学生在多元化的学习模式下学习兴趣更加浓厚、学习目标更加明确，不仅培养了学生解决复杂工程问题的能力，同时还能很好地对专业方向、专业信心进行引导。再次，研究“参与式”和普通方法结合的课程考核机制——在平时教学的课后作业和结业考核时采取“案例解决”、“案例参与”和普通作业结合的考核机制，根据知识点类别，课后作业和结业时选取具有代表性和合适难度的工程设计案例（如适当难度的焊接工艺分析设计、焊接结构设计、简单的焊接热力模拟等）、科研着力点和热点（如熔焊焊接前沿追踪、钎焊的热点研究、基于焊接的增材制造等）作为课后和结业考核的一部分，让学生能够利用所学的知识和方法进行“参与式”课程考核，在巩固基本知识点的同时，不仅学会解决实际工程问题，还对专业的前沿和方向有清晰的认识。图1为《焊接方法及设备》课程所设置的焊接方法及设备文献检索课程的PPT样张，通过采取翻转课堂的方式，让学生真正参与到课堂中，通过解决一个特定的专业问题，自己主动“挖掘“知识，解决问题，了解前沿研究。图2为所述的《焊接方法及设备》课程文献检索课分组讨论课现场。通过这样的教学环节设置，有助于学生对教学的参与程度，对解决复杂工程有更加深入的了解，同时对后续科研方向、科研着力点的了解更加深入，有助于加强专业信心。二、以“解决复杂工程问题”和“专业方向引导”为导向的课程教学系统的制作与开发开发相关的教学系统，包括课件、微课视频、学习指导，网上实践、在线互动等子系统，突出交互性和可参与性，教学系统设计必包含合适难度的工程设计案例、科研着力点和热点探讨等“案例解决”、“案例参与”的教学内容，着重让学生掌握怎样用知识去解决问题并对专业方向、科研着力点和热点有一定的了解，体现“解决复杂工程问题”和“专业方向引导”的导向。如图3和图4所示，图3为在《焊接方法及设备》课程上课中，讲解相应知识点的同时，将最新科研文献中就研究或者解决相关问题的实验、案例、数值模拟等成果结合讲解；图4为利用典型熔焊方法进行增材制造的零件。在《焊接方法及设备》课程中穿插讲解和介绍上述内容，不仅可以吸引学生注意力，让学生体会到所学知识点在“解决复杂工程问题”以及未来科研方向、科研着力点方面的应用，此外还能够引导学生正确地理解专业方向，提高学习产出。三、教、学双向评价、跟踪和反馈体系的建立通过建立基于线上的作业或讨论、教学质量的评价和跟踪反馈体系，实现线上与线下学习质量和教学质量双向的评价和跟踪，及时调整教学内容和策略，提升教学产出效果。如除了课堂课后实时反馈外，采取学生易于接受的云课APP等手段进行教与学的双向评价和跟踪，可以实现不受时间和地点的限制。四、教学应用、评价与持续改进机制制定相关评价与持续改进机制和具体措施，如定量评价的规则、公式或表格以及对应的改进措施，对改革效果进行评价和持续改进。此外，还可以将研究成果应用于其他专业或者本专业其他方向课程的本科教学，根据后续课程的学习情况、教师和学生的反馈情况，研究相应的持续改进机制，在教学实践过程中不断进行评价和改进。五、结束语本文以材料成型及控制工程专业的焊接方向的专业课程为例，初步探讨了工程教育认证背景下的课程教学方法改革，重点探讨如何结合工程实际“解决复杂工程问题”，如何引导后续科研方向、科研着力点，从而提升学习兴趣、增强专业信心、提高学习产出。本文所提出的教学改革方法不仅可以为基于工程教育认证背景下的教学改革与推广提供参考，还可以为工程教育认证的要求落实提供参考。Reference：[1]林健.基于工程教育认证的“卓越工程师教育培养计划”质量评价探析[J].高等工程教育研究，2014（05）：35-45.[2]周祥曼，肖露，王静，等.以产出导向为目标的机械制图教学改革初探[J].高教学刊，2018（05）：135-137.[3]卢永仲，张振，黄名正，等.基于CDIO工程教育理念的制药工程专业《有机化学》翻转课堂教学实践研究[J].广东化工，2015，42（10）：221-22