基于工程认证理念的无机材料...目标达成度提升的改革与实践_谭俊华.pdf

University Education收稿时间 2021-04-13基金项目 本项目由太原工业学院院级教研项目（JG201908）支持。作者简介 谭俊华（1982），女，山西人，硕士研究生，副教授，研究方向：无机非金属材料工程的教学改革与管理。2022年11月November，2022University Education摘要 课程目标达成度能够很好地评价和检验以学生为中心的课堂模式的教学效果。根据课程特点凝练课程目标，构建课程目标达成度评价方法，设计实施多种教学活动，将评价数据和分析结果作为课程持续改进的依据，能有效保证学生毕业能力的达成。在授课内容中增加课程思政的内容，可使两者有机融合，同向同行。关键词 工程认证；课程目标达成度；持续改进；课程思政中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 2095-3437（2022）11-0049-03工程教育认证是国际通行的工程教育质量保证制度，是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育认证核心理念包括以学生为中心的教育方法、成果导向的教育取向、持续改进的教育模式1。在工程教育专业认证体系中，课程目标的达成度是检验课程教学效果的一项重要指标。教育部关于一流本科课程建设的实施意见 中明确提出推荐一流本科课程的目标要求：“课程目标有效支撑培养目标达成。课程目标符合学校办学定位和人才培养目标，注重知识、能力、素质培养。”课程目标是动态变化的，会随着行业状况、产业政策和人才需求等的变化而发生改变。传统无机非金属材料作为典型的地销型产业，行业一直处于“产能过剩”的状态。近年来，该产业发展集聚在“去产能、提技术、稳增长”的结构调整和转型升级方面，取得了一定的成果。未来该产业的发展主要应体现新材料的研制与应用，包括特种水泥、玻璃基材料、工业陶瓷、人工晶体、矿物功能材料、高性能无机纤维及复合材料、石墨烯等前沿材料；借助“一带一路”区域经济合作建设的契机，壮大先进无机非金属材料及其复合材料的生产性服务业，延伸产业链和增加产品的附加值，优势互补，协同发展2。随着区域经济、行业社会的发展，专业人才培养目标和专业课程目标也需要进行相应的调整。中国制造2025 对新时代工程人才培养目标提出了新的期望，要求培养的人才具有扎实的工程专业知识、全面的技术实践基础、较强的创新创业能力、精益求精的工匠精神、信息化与智能化的工程思维3。无机材料工艺学作为无机非金属材料工程专业的核心课程，要求学生掌握无机材料的制备原理和生产工艺流程的共性和影响因素，从而对无机材料的性能、生产过程、应用和发展有较全面的了解，实现按使用性能要求来设计和制造无机材料的目标。教材的编排基本都是先介绍共性工艺，然后分篇章介绍不同的无机制品，教材更新速度较慢。而最近这十年，行业迅猛发展，产品迭代出新，相应的技术标准更是不断更新，仅2019年，工业和信息化部发布的公告中建材行业标准就更新了31项。除此之外，教材在对学生创新素质、实践能力以及学科交叉与融合培养方面还存在很多不足。因此，急需对该门课程的教学内容和课程目标进行优化调整，使其能有力支撑人才培养目标的达成。一、根据无机材料工艺学课程特点凝练课程目标，确定课程支撑的毕业要求指标点，将课程目标细化并建立与教学内容的对应关系。表1列出了毕业基于工程认证理念的无机材料工艺学课程目标达成度提升的改革与实践谭俊华彭军辉白改玲太原工业学院材料工程系，山西太原03000849要求与课程目标、课程内容之间的相互支撑关系。表1毕业要求与课程目标、课程内容的对应关系毕业要求指标点设计/开发解决方案：能够完成新 材 料 设 计 方案 并 分 析 阐 明设计的合理性研究：能够针对复 杂 工 程 问 题设计实验，并对出 现 的 现 象 进行分析研究环 境 与 可 持 续发展：理解材料与 环 境 保 护 的关系，了解新材料 开 发 及 工 程应 用 对 可 持 续发展的影响个人与团队：关于专业问题，团队 成 员 间 有 效沟通，听取反馈和建议课程目标目标 1：利用已学的专业知识，能针对新材料成分设计、生产等领域复杂工程问题提出合理解决方案，并综合考虑社会、环境等因素目标 2：能够应用材料科学与工程基本原理及相关学科知识对新材料设计、生产检测领域复杂工程问题进行研究，包括材料成分设计、生产工艺规范制定、产品检测、数据分析等目标 3：能够理解和评价针对材料制备与检测领域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以及国家及行业标准的要求目标 4：能够自主查阅文献，结合案例背景资料，综合运用所学知识对材料之间的相互关联进行总结、分析，撰写案例分析报告；通过交流讨论，就材料改性和工艺优化提出建设性的意见对应的课程内容第一章无机材料生产用原料和燃料第二章配料原则及计算第三章无机材料制品的标准第四章无机材料生产工艺粉磨、煅烧、成型第五章无机材料产品性能及耐久性新增第七章新型无机非金属材料及其发展现状第三章无机材料制品的标准第六章无机材料工业的能耗及环保节能措施新增第八章案例和综合设计性实验从专业人才目标出发，以OBE为导向，优化课程的教学内容，重新编写课程讲义，章节编辑中注重将符合课程目标的内容增加进来。各章节的主要内容如下。第一章，无机材料生产用原料和燃料。新增工业废渣的种类、替代何种原料及利用现状；协同处理生活垃圾、垃圾衍生物燃料、燃料排放的要求和标准等。第二章，配料原则及计算。新增案例分析，配料组成变化对其性能的影响以及工艺过程的要求等。第三章，无机材料制品的标准。新增最新标准的解读，包括产品等级分类、质量监测手段等。新增制品对应的国家或行业标准，及其标准指标对行业发展的影响。第四章，无机材料的生产工艺粉磨、煅烧、成型。增加新的工艺介绍，如立磨、高固比悬浮预热器、等静压成型和流延成型等。第五章，无机材料产品性能及耐久性。新增性能指标测试标准，影响性能的因素分析和提高产品耐久性及质量的措施。第六章，无机材料工业的能耗及环保节能措施。新增国家对于产能置换、环保督查、能耗和废弃物的排放指标等，以及新工艺和设备对环保节能的意义。新增第七章，新型无机非金属材料及其发展现状。根据国家和行业发展规划，分析行业发展的现状和趋势，增加关于低碳水泥、地质聚合物胶凝材料、镁质胶凝材料-装配式构件，海工、核电、油井高强低热水泥等特种水泥，超薄高铝玻璃、超白玻璃等特种玻璃，工业电子陶瓷和高性能纤维，石墨烯、气凝胶、锂离子电池隔膜等先进材料。新增第八章，案例和综合设计性实验。将企业生产的实际案例与教学内容相结合，编写案例集，包括配料计算、成型工艺、新产品工艺、无机产品性能和耐久性等。综合设计性试验，包括赤泥-矿渣基地质聚合物胶凝材料、无机壳材相变储能微胶囊、利用工业废渣制备低碳水泥、新型缓释聚羧酸减水剂及其对水泥水化的影响、镁质气硬性胶凝材料、透水混凝土及其性能测试等。二、确定考核内容和方法及评分标准高等专业教学质量评价正在经历“以教师为中心”向“以学生为中心”的范式转变4。以前学生评价主要聚焦于教师的教学内容、教学方法、教学态度和教学效果四个方面，教学质量的评价标准是教师的教，然而，学生的学习投入、学习行为和学习实际效果才是真正评价学生学习的指标。可见，评价课程目标达成度时，应该考虑以上三方面因素，通过签到、课堂活动、微课及资料学习、章节前后测等环节完成情况衡量学生的学习投入；同时分组进行案例讨论，创设问题,引导学生自主探究；合作小组交流讨论，取长补短，线上提交结果，课堂上选择有代表性的发言汇报，提高学生积极参与合作性学习的意愿，改变以往的学习行为。通过学习通数据端查看各教学环节中学生的浏览次数和测试结果，了解学生的掌握程度，再结合实验、期末测试成绩评价学生的学习实际效果。表2列出了课程考核形式和具体评定标准及占比。表2课程的考核评价内容及评定标准考核形式章节测试+作业平时成绩实 验PBL活动期末考试考核内容每章节前后测+章节作业签到+课堂活动表现（提问、抢答、讨论、问卷等）查阅文献设计方案以 及 实 施 和 性 能测试案例分析汇报运用已学知识分析评述，具体案例背景条件下，材料性能、组成、结构等对制备工艺的要求考核基本概念、基本原理和综合运用知识的能力。题型为填空题、简答题、论述题、案例分析题和应用分析题课程目标课程目标1课程目标2课程目标3课程目标2课程目标3课程目标4课程目标1课程目标2课程目标3占比15%5%15%15%50%评定标准各 环 节 的 成 绩由 学 习 通 的 评阅导出实验操作过程+产品性能+实验报告根据报告PPT内容的专业性、回答 问 题 的 合 理性四个要点，由指 导 教 师、组间、组内评阅试 卷 参 考 答 案和评分标准预先设定的课程目标的评价合格标准即期望分值，50University Education再计算课程目标达成度各教学目标相关考核环节的学生实际平均得分和期望分值的比值，判断课程目标是否“达成”。当然，除了课程考核评价成绩的直接评价，还应该有来自学生、企业等的间接评价，采用问卷调查、现场座谈等形式，形成课程目标达成度评价表。根据课程目标达成结果，可直观了解到课程的教学短板，从而对本课程的教学内容、教学方法、实验和考核方式等方面的持续改进提出意见和建议，以提高课程教学质量。三、贯彻落实立德树人，结合专业特点，挖掘课程思政的内容能否培养出德智体美劳全面发展的新中国百年建设者和可靠接班人，考验着“十四五”教育改革与发展的成效。在授课内容中增加课程思政的内容，使专业课程与思政课程同向同行，实现政治协同，可以增强学生的文化自信，让学生在国家发展与个人前途的交汇点上规划人生5-7。学生对专业知识的掌握是有形且可以显性评价的，但课程思政对学生的影响是隐形和长效的。表3列出了具体课程思政的内容、实施效果及评价。表3专业知识与课程思政融合方式及效果当前无机非金属材料行业发展现状混凝土耐久性特种水泥原燃料种类产 品 标 准、检测方法和环保政策的变化及要求混凝土的工程质量问题与耐久性的关系；我国重要工程如何保证耐久性？作为水泥材料中的特种部 队，其 在基础材料领域中不断焕发 活 力，其作用和意义是什么？天然原料的开采与燃料的烟气排放等与国家环保要求之间的 矛 盾；垃圾围城如何解决？通过对比国内外对无机材料制品标准的差异，分析我国的技术水平；新标准和新政策的出台对行业的影响，如去产能错峰生产、矿山开采环保督察、工业固废综合利用、装配式被动式建筑等混凝土结构工程耐久性关系到建筑工程的长期安全，介绍近年来典型的混凝土工程质量问题；介绍港珠澳大桥的防腐新技术以及其120年超长耐久性的保障措施等水泥的“特种部队”到底由哪些精兵悍将（熟料矿物）组成？三峡大坝中低水化热水泥的选用；我国工业命脉石油开采用的固井水泥；高速公路、机场跑道等用的道路水泥等水泥窑协同处理城市生活垃圾、建筑垃圾分类处理为再生骨料；工业废渣的综合利用等，使学生明白决定材料性质的关键在于其组成，只要组成和工艺性质适宜，任何废渣都可以被有效利用学生对这部分新内容很感兴趣，在了解了行业现状和新的增长点后，加深了学生的专业认同感从理论上分析如何提高混凝土的耐久性，以及作为工程人员应有的职业素养和工匠精神通过变化这些核心的配比就可以创造出新产品。培 养学生的创新意识和科研探索精神让学生加深理解专业与社会经济、环保可持续发展之间的关系授课内容课程思政的内容融合方式效果及评价新型无机非金属材料工艺将新材料的研究意义与我国的“十四五”发展规划结合起来在国家需求的大趋势下，很多的院士学者，不断攻坚克难，突破技术壁垒。观看 创新中国 大国崛起 超级工程 等纪录片中对新材料、新工艺的介绍，如上海世贸中心大厦、高黏度的混凝土泵送、超高体量混凝土连续浇筑、外墙玻璃的苛刻性能测试等使学生在学习中坚定“中国梦”的伟大信念，树立正确的价值观，激发学生的爱国热情和对材料研发的激情，让学生积极进行相关的实践活动（续表）授课内容课程思政的内容融合方式效果及评价目前，对课程思政的评价是与所依托的课程学习效果评价相结合，一般是通过调查报告对产品、标准更新的理解等方面