新工科背景下“高分子材料成型機械”課程教學改革探索*

何領好，張治紅，陳榮源，楊皓然，張曉靜，方少明

(鄭州輕工業大學材料與化學工程學院，河南 鄭州 450001)

在新一輪科技和產業革命蓬勃發展的新形勢下，我國傳統的高等工程教育在很大程度上已不能適應和引領新經濟的發展需求，迫切需要采用新技術建設和發展一批新興工科，或改造和升級一批傳統工科[1]。2017年2月，我國高等工程教育界達成“新工科”建設共識，從而推動現有工科專業的改革創新，加快培養新興工程科技人才[2]。另一方面，2016年6月我國正式成為《華盛頓協議》成員國，并快速進入教育認證的過程中。在工程教育認證背景下，我國高等工程教育教學改革的目的就是從對工科學生的培養要求出發，在教學內容、教

學方法、實踐性教學及考核等方面進行了一系列的改革，以期培養出復合工程教育認證要求的綜合型材料類專業人才[3]。以產出為導向，換句話說，就是將學生在知識、能力和素養等方面發生的變化視為教育的產出。也就是將“教師能教什么”轉變成“學生應達到什么”，實現在學習過程中由“以教師為中心”向“以學生為中心”的轉變[4]。

在新工科背景和工程教育專業認證雙重標準融合下，我校高分子材料與工程專業對專業類課程的教學內容、教學方法、教學手段和考核方式都做了系列改革，建立了完整的通識教育體系、學科基礎體系和專業知識體系。

1 課程思政貫穿教學內容

將立德樹人貫穿教學全過程。首先修訂課程教學目標，除了知識目標和能力目標之外，設置素質目標“具有工匠精神、嚴謹的科學態度和務實的工作作風，成為有社會責任感、家國情懷、使命擔當的社會主義建設者。”強化專業教師對學生的政治教育和價值引領，通過專業課程教學大綱的修訂和課程內容調整，將社會主義核心價值觀、人生觀、思想道德等思政材料有機融合到課程教學中，讓學生樹立明確的人生目標和學習目標，建立專業認同，由“要我學”自覺內化為“我要學”。例如，每講到一種成型制品，均結合高分子材料從制備到應用的全流程特點，加強環保與安全、智能化信息化、學以致用的家國情懷等方面的素質培養。在講到擠出機、注射機等系列成型加工設備時，結合大國重器的研發開展思政教育，強調制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基，激發學生建設天空海洋強國的志向，培養學生熱愛祖國、為國奉獻的精神。講到每種成型設機械等發展趨勢時，強調綠色發展是實現制造業由大變強的一項基本方針，可持續發展是建設制造強國的重要著力點，重點介紹節能環保技術、工藝、裝備在企業中的廣泛應用，強調中國在發展循環經濟、提高資源回收利用效率、構建綠色制造體系、走生態文明的發展道路的重要意義。

2 融入多種教學形式

多數教師在傳統教學中更多的是專注于原理講解并展示給學生看，教師站在講臺上口若懸河，侃侃而談，面向學生解釋、推導和演示，學生們則是在下面記筆記。可以想像學生的課堂體驗相對枯燥，精力難以始終保持高度集中，容易走神。更重要的是，學生接收到的僅僅是某個具體的理論知識，然而對該理論背后的邏輯和知識點及其對生產實踐的指導意義一無所知，難以將理論與實踐結合起來。《高分子材料成型機械》課程是一門專業核心課，主要講授高分子材料成型工程中將聚合物轉變成實用材料或制品所用機械設備的相關知識。本課程的任務是使學生掌握各種高分子材料成型機械設備的結構組成、工作原理和主要技術參數等內容，以及聚合物在轉變成實用材料或制品過程中產品質量與材料性質和工程技術因素間的關系。具有綜合性、多學科交叉、工程實踐性較強等特征。有些內容枯燥、抽象難懂，在教師以往的教學中主要依靠文字描述和圖形展示，學生很難對相關知識充分理解和掌握，即使不斷增加動畫演示，學生勉強理解后，課程結束，很快又遺忘的一干二凈。說明學生對所講知識僅是一般掌握，不能深入理解、變通。這在期末考試中也可看出，僅有個別學生能達到90分以上，大部分學生在70分左右，每年都有15%的學生在及格分以下。

那么，在現有的資源條件下，怎樣才能激發學生學習的主動性，而不是僅教師“使勁”才能取得良好的學習效果呢？這就要求教師認識到教學模式改變的重要性，即教師不完全是課堂的中心焦點，學生們才是課堂上的主角。教師更多地是學生通往知識殿堂的引導者、培養學生批判性思維的引路人。基于此，在教學中，引入對分課堂教學模式，即教師需要為某個具體的內容進行精心設計，考慮怎樣以學生為中心最大限度地參與課堂學習，培養學生探究性、研究性和創新性的自主學習習慣。比如，在講到擠出機成型理論時，有公式推導，且與實際應用密切聯系，內容抽象，不易理解。講授這部分內容時，可以教師先講，充分而不過分的引導，留出探究的空間，引入反思性作業，讓學生提前梳理內容、發現問題。在此基礎上，分成四個小組分別討論，解決簡單問題，提煉難問題，再分組匯報。匯報中，其它組學生要提問或者發表看法，就某一個觀點或知識點來談談自己的理解，之后再進行討論。這種非常活躍的互動式教學對于增強教師的教學熱情、提高學生的學習動力、加深學生對知識的理解和運用會達到意想不到的效果。教師在課堂上并不單單灌輸具體的知識，更多地是傳授學習思路和方法，啟發學生獨立自主思考問題，以產生教學共振，達到提高教學效果。

3 豐富教學手段

說到教學手段，通常的理解是PPT，幾乎所有的課程都以PPT為主或者結合板書來講解。隨著在線開放課程、精品課程的普及，混合式教學在教學中的比例逐年提高。多數老師都能夠運用網絡和各種科學技術手段以達到高效教學效果。幾乎每一所高校都有一套非常成熟的教學管理系統，師生們可以通過這個系統完成課程設置、課件、閱讀材料、教學相關視頻、小測驗、問與答、作業、論壇等等，內容非常豐富。但也存在一些問題，這些課程的教學資源所用到的視頻、動畫或其它資料均是教師提前下載或者制作做好演示給學生看，看完再強調知識點的重要性。學生的學習仍是被動接受，對于提高學校質量效果甚微。

在進行課程改革后，授課教師在講每一種材料的具體應用時，也會播放相關材料的制造或應用視頻，但并不是提前下載好放到課件中，而是在課堂上現場打開網站，在線播放觀看，同時把其它鏈接和一些需要參考的書目和期刊論文資料發到虛擬校園網上，讓學生自行下載，在討論課上進行討論或者將視頻、參考資料內容作為作業。對比兩種教學方式，可以想象，演示給學生看與學生自己尋找資源并消化吸收，對于激發學生興趣、加深鞏固對知識點的理解的作用是有很大差別的，也就是被動學習與主動學習的區別。

另外，在以往的教學中，為了使學生專注聽講，一般禁止學生攜帶手機或電腦，因為學生通常用手機聊天、瀏覽網頁或玩游戲等與課堂教學無關的內容，教學改革之后，任課教師鼓勵甚至會要求學生帶電腦或手機來上課，利用各種科學技術手段，比如雨課堂和scoractive在線課堂調查或知識問答等，需要每個人參與課堂互動活動中。這些都是非常好的教學體驗，也及時反饋學生掌握程度，以求達到更好的教學效果。學生在課堂上可以瀏覽老師講解的課件，隨手做注釋和筆記，也會及時完成老師的課堂測驗或調查反饋。

4 綜合評估考核模式

在傳統教學中，老師們是“保姆”似的授課，盡職盡責，還有督導檢查，教材、進度表、教案、課件等等。注重的是對知識的積累灌輸，培養學生對知識和權威的尊重，有模仿追隨，沒有質疑探究。考前許多老師為保證通過率，還會劃重點。在考試內容上更多的是考察學生對某一知識“唯一”的答案的掌握。但在工程認證和新工科背景下的課程教學目標，除了傳授基礎型的知識點外，還需要引導學生探索未知但卻客觀存在著的潛在答案，在學習中懂得變通、概括性總結。

在之前的教學中，本課程考核方式是“20% 平時作業+ 80% 期末考試成績”，也就是最終成績主要依賴于期末考試，考試內容也主要是基礎理論和知識，所以不少學生平時不認真學，到考試前突擊復習，死記硬背，稍微靈活變通的題目直接放棄，但有所變通的或概括性的出錯率較高。每年有15%～20%左右的學生不能取得學分。任課教師一直在嘗試在教學過程中改進教學方法，增加視頻、動畫來提高學生的理解程度，但均收效甚微。在近兩年的教學中，為保證大多數學生的學習效果，提交教學目的的達成，除了在教學方法、教學手段上不斷改進，在教學過程中增加形成性評價，考核模式采取綜合評估，即形成性評價和總結性評價相結合的評估體系。總結性評價是指期中期末閉卷考試，而形成性評價是基于對學生學習全過程的持續觀察、記錄、反思而做出的發展性評價[5]。本課程等形成性評價包括課前和課后獨立學習、對分課堂討論情況、在線測驗、綜合作業等。課前和課后獨立學習通過校園網絡資源下載和在線課堂調查或知識問答來評價；對分課堂討論是在每講完一個學習單元的內容后，分組討論分析、總結、匯報其包含要點和各要點的層次關系以及關鍵性問題；在線測驗是對成型機械工作原理和影響因素總結分析；綜合作業則是一個開放性課外作業，要求學生分組查資料高分子材料成型加工方面的新機械、新技術、新工藝，配合完成 PPT，并在課堂上展示，其它組成員根據評分細則打分，使學生從被動接受評價轉變成為評價的主體和積極參與者。

通過這種綜合性考核模式不僅幫助學生掌握課程的基本內容，同時激發學生的求知欲望，培養學生總結歸納的能力以及不斷學習和適應發展的能力。

5 建立課程教學反饋機制

有效的課程教學反饋機制包括兩個方面，一是任課教師根據作業、測驗和考試情況，總結教學中存在的問題，對教學過程的各個環節進行有效的調整，從而實現持續改進；另一方面是學生的評學，即自我評價，通過問卷調查讓學生對這門課程目標達成情況情況進行自我判斷，了解自身學習和發展存在的優勢與不足，并找到為繼續努力的方向和動力。通過評學評價可以增強學生的反思意識和能力，有利于學生通過自我檢查、自我調控、自我激勵和自我完善。同時任課教師從評價結果也可以看出學生對這門課程的訴求以及需要進一步改進的地方。教學評價與評學評價有機地結合，可以充分發揮教師和學生的主觀能動性，使學習評價成為一個共同參與、多邊互動、促進發展的過程。本課程本課程的評價問卷調查如表1所示。

表1 學生課程目標達成情況調查問卷

6 結 語

一門課程的有效實施必須采用與課程教學內容相適應的教學載體和教學方法，同時也要有與教學內容和教學方式相應的考核模式，以檢驗該課程的實施是否達到預期等教學目標。在課堂教學中，需要增加教師與學生之間互動，此外還需輔以討論、探索式教學、實踐教學等多種教學方式，學生通過實驗、討論和形成性評價等環節，才能夠更深入理解和掌握課程內容。這相比較純理論教學來講，也會取得事半功倍的效果。當然教師需掌握多樣化的教學評價方法，動態地把握學生知識、能力的發展水平，明確制定學習結果的評估方法和評分標準，確保課程教學的可持續改進。