專業認證背景下工程材料及成形課程教學改革*

2023-01-15 20:49:26田玉琬胡杰珍

廣州化工 2022年9期

文成，田玉琬，王貴，胡杰珍，余江

(廣東海洋大學機械與動力工程學院，廣東湛江 524088)

為順應國際工程教育的發展趨勢，推進我國高校工程教學改革，提高工程教育質量，教育部于2006年開始啟動工程教育專業認證試點工作[1]。工程教育認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。經過多年部署建設，2016年我國正式成為“華盛頓協議”成員國之一，標志著中國工程教育專業認證體系得到國際認可，這對促進我國工程教育改革和發展有著重要作用。專業認證要求改革高校工程專業的教學模式，即改變以往強調“以教為中心”的教學模式，更強調“以學為中心”，并且堅持“以學生為中心、以成果為導向和持續改進”的基本原則[2]。

貫徹實施“以學為中心”的教學理念，需要發展高校課程教育的新模式[3]。近年來隨著教育信息化的不斷發展，互聯網技術/工具與高校教育的深度融合，混合式教學、翻轉課堂等教學新理念、新模式不斷出現，為高校課程建設提供了更大的靈活性[4]。在線開放課程的建設在各高校中也得到了空前重視，促進了高等教育教學的改革與進步。以智慧樹、超星泛雅等為代表的在線教學平臺，為線上課程建設、教學內容設計等提供了平臺基礎[5]，結合課程特點進行合適的教學設計，可實現課前-課中-課后各教學環節的有機串聯，建立課外預習與課堂教學間的溝通橋梁，讓課堂互動永不下線。

混合式教學為工程教育專業認證背景下“以學為中心”的教學設計提供了靈活的改革空間。不同于傳統課堂的填鴨式教學，也區別于慕課的線上課程模式，混合式教學則是融合了兩種手段的優勢[6]。其中，線上課堂的設計以學生為主導，教師負責整合理論知識的邏輯關系，有效設計教學內容，學生們可根據自身情況選擇在線學習的時間、空間、方式等，以此發揮學生們的主動性，提升課程學習參與度；線下教學則以教師作為主要引導，結合學生在線學習的效果及反饋，以課程知識體系為基礎，組織實施重難點的答疑、討論等互動活動，做到線上線下相互補充、相互促進。通過兩種教學組織形式的有機結合，回歸教育的本源，真正做到以學生為主體，激發學習興趣，提升課程學習的能動性和投入度，進而提升教學效果。本文基于工程認證的要求，以我校“工程材料及成形”課程為例，介紹了課程建設的基本情況，從課程資源建設、教學環節設計和課程考核評價方面，提出了混合式教學的改革思路與措施。

1 課程基本情況

“工程材料及成形”作為我校機械設計制造及其自動化專業的核心基礎課，該課程從機械制造工程應用的角度出發，系統介紹了工程材料的基礎理論知識和成形加工技術，以金屬材料為重點將成分、工藝、組織與性能的關系貫穿課程。介紹了常用金屬材料分類及其工程應用，熱處理及表面改性技術及其對金屬材料性能的影響，鑄造、塑性加工、焊接等材料成形技術及應用；講述了機械零件失效分析、合理選材及工藝路線制定等內容。通過課程學習，學生應掌握材料及成形技術的基礎理論知識，理解機械零部件設計、選材、加工三者之間有機聯系，對后續機械設計制造綜合實踐、畢業實習及畢業設計等課程提供必要的知識支撐，在機制專業的課程體系中起著承上啟下的重要作用。

通過本課程的學習，需要達到3個教學目標：①掌握工程材料的基礎知識，理解材料成分、加工工藝、組織結構與性能之間的內在關系，能夠運用這些關系解釋材料加工和使用中出現的問題，并提出解決方案。②掌握材料加工工藝的基礎知識，能夠判別成形件結構工藝設計的合理性，能夠解釋成形件缺陷產生的主要原因及質量問題，并提出適當的解決方案。③掌握機械零件的失效分析方法，能夠根據機械零部件的服役條件和性能要求，進行合理的選材及加工工藝路線的設計，能夠識別零件選材及工藝路線制定中存在的問題，并提供合理的解決方案。每個課程目標分別對應畢業要求中關于工程知識和問題分析的指標點。

按照工程教育認證標準規定，畢業要求指標點必須與課程目標相對應，因此需要構建合理的課程知識體系，對主要知識點的難易程度、重要程度以及學習要求進行細分，同時需要考慮如何基于理論知識的學習和案例應用的分析，使學生具備解決一般工程問題的能力。利用“互聯網+”，對“工程材料及成形”課程進行線上線下教學探索，建立以學生為主體、教師為主導的教學模式，使學生達到工程教育專業認證下的培養目標及畢業要求，同時為機械設計制造及其自動化專業教育的有效評價，提供有力的支撐。目前本課程總學分為3，總學時48，機制專業培養方案修訂后，課程涉及的實驗歸入機械設計制造基礎綜合實驗課程內，因此混合教學的設計主要針對理論知識內容。

2 混合式課程建設的關鍵問題

混合式教學方式的體現，應該與具體課程的教學內容、教學目標、教學對象相匹配，涉及學習資源、教學環境、教學手段的整合利用。“工程材料及成形”課程的建設圍繞著機械制專業的畢業培養能力和工程認證要求，隨著人才培養目標的不斷調整，該課程的教學目標從側重理論知識學習向著重應用技能教育轉變，旨在訓練學生針對不同的機械零件進行初步的材料和成形工藝選擇的技能，并進一步引導學生形成分析工程問題、設計解決方案的工程意識。為了支撐課程教學目標，達成畢業要求指標點，本課程進行線上+線下融合式教學設計時需要解決的重點問題包括：

①線上、線下教學內容分配問題：線上教學過程中以學生為主體，培養學生自主學習和碎片化學習能力，滿足不同層次學生的個性化需求，而線下教學中教師主導與監管整個教學過程，有利于及時交流、反饋，保證教學進程和效果。因此，如何根據課程各章節內容的特點，并結合兩大類教學模式的優勢，對線上、線下教學內容進行合理分配是本課程建設的重點之一。本課程擬將課前導學、簡單的知識點通過線上教學方式進行教授，以自主學習和碎片化學習為具體方式，從而增強學生的自主學習意識和時間管理能力，解決課時不足和學生個體差異大的難題；擬將困難的知識點放在線下課堂上講解，并增加小組討論、課堂展示、設計應用環節，以探究學習和應用導向學習為具體方式，將更多時間用在引導學生在廣度和深度上進行拓展與挖掘，從而培養學生的創新精神，提高實踐能力。

②線上、線下教學協調性問題：盡管傳統課堂教學模式與MOOC等線上教學模式能夠優勢互補，但這畢竟是兩種完全不同的教學模式的結合，因此，如何保證線上+線下混合式教學內容的銜接性，讓兩者發揮各自的優勢的同時確保教學內容完整連貫是本課程建設的重點之一。本課程擬將系統總結各章節內容的知識點、學習任務及其特點，認真思考、科學設計各知識點的教學模式、教學資源、教學活動和教學策略，針對需要學生在線上自主學習完成的知識和任務，增加不定時提問、定期測驗、QQ群隨時答疑的機制，根據統計數據實時掌握學生的學習動態、掌握程度，篩選難點、重點和易錯點在線下課堂上深入講解，從而保證線上和線下內容的貫通。

③混合式教學成效反饋問題：在對我校制圖課程線上線下教學成效的調研中，有80%的同學認為混合式教學可以提高課堂參與度，90%以上的學生表示對混合式教學方式和效果感到滿意。然而，作為新型的教學模式突發問題是難以避免的，如何進行持續、有效、及時的成效反饋，并迅速響應問題、完善教學過程，是本課程建設的重點之一。本課程一方面擬建立微信/QQ群隨時了解學生的難處，聽取學生的問題和建議；另一方面擬選擇同專業的兩組班級進行對比實驗，選擇中等難度的知識點讓兩組班級分別進行傳統課堂學習和線上學習并進行相同的測試，比較兩組班級的學習用時、測試用時、平均成績、成績分布和課程評價，從而不斷完善線上線下混合式教學的課程設計。

3 課程資源建設及教學設計

我校面向機制專業的“工程材料及成形”課程，包括材料的基礎知識和成型方法，內容比較冗繁，名詞概念等術語對非材料專業的學生來說不易理解，掌握并應用具有一定的難度。因此，在混合式課程設計上需充分考慮學生基礎和課程內容特點。該課程在設計時整合了網絡上已有的課程資源，課程設計不再拘泥于傳統教學的章節限制，而是將課程涉及的知識點進行細化，如將材料的牌號及應用以知識單元的形式錄制有聲PPT和教學微視頻，上傳到教學平臺，通過整理課程內容的邏輯關系，為后續的選材提供基礎并明確重點、難點，供學生課前自主學習。在教學內容中嵌入知識點相關案例，并引入研討式問題，引導學生帶著問題去學習，激發學生的學習興趣和熱情，為課堂教學互動交流做好準備。在此基礎上，學生可以帶著問題、任務進入在線或線下課堂，課中教學環節的主要任務是對知識點疑問、重難點進行突出講解，教師引導學生進行課程知識內容的反饋，將在線知識點體系化，促進學生形成完善的知識框架。組織實施有效的教學互動環節，提升學習效果。

工程教育認證要求下，需要加強線上線下等課程資源的建設，針對“工程材料及成形”的課程建設，教學團隊進行的具體資源建設情況包括：

①線上教學的資源建設：主要包括信息資源和精品課程資源兩個模塊。課程信息資源包括教學大綱、教學進度安排、知識點建設及考核標準、教師聯系方式等課程基本信息，從而使學生能夠容易地掌握其中的邏輯結構和層次關系，并能夠及時反饋學習情況。課程資源擬選用山東大學的國家級精品課程《工程材料與機械制造基礎》(https://www.icourse163.org/course/SDU-306001)，作為本課程線上教學內容。該課程與本門課程的教學內容完全吻合，其教學資源亦豐富，有課程全程錄像、完整的課程教學課件和習題庫等，并且提供了知識點建設、章節考核等靈活設置選項。

②線下教學的資源建設：主要包括電子教材、課件資源、作業講評、習題答案4個模塊。課件資源主要包括教師上課所使用課件、知識點學習心得、知識點學習技巧與章節總結以及拓展教學資源等內容。作業講評和習題答案模塊主要針對線下習題冊上的練習題以及知識深度拓展題目提供必要的答案和講解。探索針對章節知識內容，設置線下討論課程，要求學生分組查閱相關資料文獻，制作PPT進行講解。

③教學活動的資源建設：主要包括答疑討論、試題庫、課程作業、案例分析4個模塊。答疑討論模塊的主要功能是實現師生互動、生生互動、典型問題討論。試題庫模塊是學生進行自主測試、學習程度自查的重要部分。課程作業包括小作業和大作業，小作業分散布置并以零碎知識點為主，大作業在課程最后布置以實際零件的材料選擇和工藝設計為主。案例分析是培養學生實際操作、應用能力的重點部分，考慮到不同學生對知識點的掌握程度和理解能力不同，除了在線下授課過程中對案例分析進行詳細的講解外，還需提供案例分析的資料。

4 混合式課程教學評價

為了滿足工程認證的需要，支撐機制專業人才培養對該課程提出的畢業要求，“工程材料及成形”混合式課程評價采用線上線下雙重考核的方式，將“過程考核”與“結果評價”相融合。對于線上學習情況的考核，教學平臺能夠實現對每位學生在線學習時長、線上測試結果、線上作業完成情況、線上互動情況等的自動追蹤，因此可以制定線上成績評定策略。對于線下學習情況的控制主要通過課堂上對知識的回憶與檢查、學生講課、作業點評等環節了解學生對知識點的掌握情況，并著重參考大作業完成情況和最終期末考試設計線下成績評定標準。課程的評價反饋涉及到幾個方面包括：①教師自評：以7天為一個周期撰寫“課程日記”或“反思報告”。②學生反饋：以30天為一個周期攥寫“學習心得”或“課程建議”。③成績對比：利用以上教學模式，選擇同專業的 A、B 兩組班級進行對比實驗，其中A組班級采用傳統教學模式，B組班級采用線上線下教學模式。以7天為周期記錄每組班級的學習進度，以對比兩種教學模式的教學效率；每周進行一次隨堂小測試，記錄測試用時和測試成績，以分析每個知識點的最優教學模式；對期末成績進行總結，分析兩種教學模式下平均成績、成績分布、不及格率、優秀率的差異，以最終評定線上線下融合式教學的成效。

5 結語