新工科背景下“材料成形工藝”混合式課程體系建設

趙新海，鄭 超，劉雪梅，鄭洪亮，孫 璐

（山東大學材料科學與工程學院 山東 濟南 250061）

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略[1]。2017年2月，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設，對高等教育的教學模式和教學體系等提出了新的更高的要求[2]。

材料成型及控制工程專業，一般是由金屬塑性成形工藝、液態金屬成形工藝和連接成形工藝三個專業合并而成。該專業是機械工程與材料科學與工程的交叉學科，是國民經濟發展的支柱產業，是制造業的核心專業，也是先進制造業和智能制造技術（比如3D打印）的主要專業，而且一個國家的材料制造水平，也成為反映一個國家先進制造水平的重要標志。

“材料成形工藝”是材料成型及控制工程專業的一門專業必修課，通常在學生的大三上學期開設，4個學分共64學時。主要講述金屬塑性成形、液態成形和連接成形的常見工藝的原理、特點、應用及質量控制的措施和方法等，既是對之前學習的理論力學、材料力學和金工等專業基礎課的深入擴展和提升，也是后續的模具設計、材料成型設備等專業課的基礎和根基，在整個材料成型及控制工程的學習體系中起到一個承上啟下的重要作用[3]。但由于“材料成形工藝”涉及塑性成形、連接成型和液態成形三種金屬成型中各種常見的工藝，內容多，范圍廣，受限于學分的不斷減少，學生普遍反映本課程教學內容偏多，因而僅依靠課堂上的有限學時，很難達到滿意的教學效果。隨著網絡教學的不斷普及，利用公開課平臺，學生可自主決定學習時間，利用網上課程進行教學內容的預習和復習，促進線下課堂的教學內容的吸收和掌握。同時，利用方便的交流和討論區，實現了師生討論交流與互動，便于教師隨時掌握學生學情，是線下教學的有益補充。

因此，結合線上教學靈活，自由、線下教學方式直觀已溝通等的優點、規避線下、線上教學方式的弊端，探討“材料成形工藝”課程的線上線下混合式教學體系的建設，具有一定的現實意義和推廣價值。

1 課程體系的建設目標

本項目的目標是構建以學生為中心，結合課程思政的線上線下混合式“材料成形工藝”課程體系建設，建設目標主要體現在以下幾點：

1.1 教學目標的建立

基于以學生為中心的教學理念，以學習效果為中心，同時考慮本課程的特點，結合“兩性一度”的理念，根據授課內容的層次，建立具體的教學目標。

教學目標可以細分為以下三個層次：一是基本理論和概念，重點講授常見的工藝概念、分類、特點及應用等，使學生能夠明晰常見的各種成形工藝，并能夠進行簡單的區分；二是應力應變分析與質量控制相結合。通過對不同工藝的應力應變變形進行分析，使學生能夠掌握變形與成形質量的關系，并能夠運用所學知識對質量控制的措施進行簡單分析，三是工藝計算與解決問題相結合，通過不同工藝工藝計算的講授，使學生基于某一特定工藝，分析零件的成形工藝性，探討適合的成形工藝方案，全面提升學生的分析問題，解決問題能力，實現課程的高階性，提高課程的挑戰度。

1.2 教學方法的設計

以學生的學習為中心，整個課程擬采用線上線下混合式的教學方法，同時按照“抓重點，重體系，避重復“的課程結構設計理念，進行具體線上線下教學方法的設計。

①線上的教學，以章節的關鍵知識點為抓手，設置章節學習任務清單，各關鍵知識點涉及的課程資源（含導學內容、視頻資源、演示文稿、輔助學習材料，課后測試等）上傳到線上教學平臺，學生根據分配的任務清單結合網上教學資源和教材等資料進行課前自學和課后復習。

②線下的教學，按照“整體線上線下相結合，具體教學活動相依托”的設計理念，對重點問題或較難掌握的應力應變分析、質量問題分析等進行重點的分析和講解，同時結合案例教學、翻轉課堂、分組展示等多種教學方法，增進學生的創新性，提升學生的表達及團隊合作等能力。

1.3 課程思政案例庫的建設

結合本課程的特點，以大國工匠，大國重器等記錄視頻為重點，多方位多角度的搜集，整理課程相關的課程思政案例，撰寫案例的使用說明，形成“材料成形工藝”課程的課程思政案例庫，實現課程思政的無縫融合，助推學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀。

1.4 考核方式的改進

以學生學習效果為中心，改革傳統的單靠期末考試的考核方法，利用雨課堂、問卷星等先進教學手段，實現學生的階段性評價和測試，同時，引入二階段考核法，改進線下教學的考核方式，確保學生對課程知識的掌握和應用；同時充分考慮學生在線上的學習時間及學習效果，將其按照合理的比例納入課程的總成績之內，實現課程全過程的考核方式[4]。

2 課程體系的實施

“材料成形工藝”課程目前的教學模式基本上還是線下的課堂教學，以老師的課堂講授為主，教學方式、考核方式、評價體系等相對單一，難以滿足學生自主學習、及時交流的需求，限制了課程的教學效果的提升。因此，本項目擬在線下課堂教學的基礎上，結合線上網上視頻公開課的建設，基于以學生為中心的教學理念，結合課程思政，展開建立線上線下混合式教學體系的探討[5]。

2.1 教學目標、內容和方法

基于以學生為中心的教學理念，結合課程思政的特點，對本課程的教學目標和教學內容進行分類分層設計。按照對內容的理解層次和掌握要求，將教學目標和內容分成課前、課堂和課后三個階段，理解、掌握和了解三個層次，并根據不同的教學內容采用不同的教學方式和方法。具體設計如圖1所示（p137）。

圖1 教學內容和目標的設計

2.2 課程思政案例庫的建設

根據課程不同的知識點，借鑒大國工匠、大國重器等紀錄片，搜集整理不同的案例或專家訪談，分類整理，如圖2所示，撰寫案例使用說明書，形成課程思政案例庫，滿足課程無縫融入課程思政的需求，滲透社會主義核心價值觀[6]。

圖2 教學內容和課程思政融合的實例

2.3 教學考核評價體系的改進

線上線下混合式的教學模式，總成績由線下成績和線上成績兩部分組成，線上的成績，要綜合考慮學生的簽到、視頻觀看質量、線上討論及測驗等多方面的因素，同時對于簽到和視頻觀看，限定一個分數區間，如果簽到次數和視頻觀看少于一定的范圍，將不會允許參加最終的期末考試或乘以較低的系數，同時限定簽到和觀看視頻的分數上限，鼓勵學生提高線上學習的效率，減少學生問答在總成績中的占比，確保成績的真實性和合理性。

線下的成績綜合考慮期末試卷成績和平時的課堂表現，利用雨課堂、問卷星等進行階段性的評測，并結合兩段式的考核方法，對考核結果進行分析和點評，確保課程內容的掌握和可持續性。在平時的分組討論和項目分析環節，引入小組組內成員互評和小組互評加教師評分的模式，實現更真實、客觀、準確對學生表現的評價（見表1）。具體的成績組成及比例如圖3所示。

表1 學生相互評分表

圖3 成績分布及比例

3 課程體系的特色

針對“材料成形工藝”的課程特點，本體系的特色主要體現在以下幾個方面：

第一，基于以學生為中心的理念，秉承“兩性一度”的原則，對課程教學目標和內容進行分層分級的改進和優化，實現教學內容和教學方式的個性化和差異化。

第二，基于線上線下混合式教學的特點，秉承“真實、客觀”的原則，對教學方式及考核評價體系進行了合理的調整和更改，減小學生問答在線上成績中所占的比例，采用兩步法對線上內容進行考核和評價，確保教學內容和知識的可持續性。

第三，結合大國工匠、大國重器等記錄視頻，搜集整理課程相關的課程思政案例，進行分類整理，撰寫案例使用說明，建設“材料成形工藝”課程思政案例庫，實現課程內容和課程思政的無縫融合，助推學生正確三觀的樹立，實現立德樹人。

4 結語

本文以“材料成形工藝”為基礎，總結了線上線下混合式課程體系的建設經驗，建立了分層次的課程目標、結合線上線下混合式的教學設計，并借助大國工匠等紀錄片進行了課程思政案例課的建設，改進課程的課程方式，實現對學生全程化、真實性的評價和考核。

所建立的教學體系和課程思政案例庫，可以推廣應用到相關的材料類、機械類課程教學中，具有廣泛的推廣價值。