新工科背景下材料力學性能課程“線上線下+課程思政”教學改革與實踐

魏鳳春，徐三魁，彭 進，盧新坡，陳倩倩，任 瑛

（河南工業大學 材料科學與工程學院，鄭州 450001）

習總書記在全國高校思想政治工作會議上強調：“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。”習近平總書記的講話確立了課程思政的理論基礎和建設原則，是高等教育人才培養理念和課程教學方法的重大創新。

材料力學性能是材料科學與工程專業的核心基礎課，也是河南工業大學一流本科建設課程。通過該課程的學習，希望學生能夠正確描述不同服役條件下材料的力學行為及其微觀機理，分析各種力學性能指標的本質、工程意義和相互關系，培養學生理論和實踐相結合的創新思維和研究方法，為以后開展材料分析、檢測、評價和研究以及發展新材料、改進制造工藝奠定基礎。

近年來，通過對照工程教育專業認證和新工科目標要求，基于以成果為導向的OBE教學理念，堅持以學生為中心，把立德樹人作為根本任務，深度挖掘課程思政元素，采用線上線下混合式教學模式，積極進行課程建設和教學改革。根據學校培養高素質人才的辦學定位，結合本專業人才培養目標和畢業要求指標點，重構教學內容，進行教學設計，精心組織教學活動，引導學生積極主動、全過程、全方位地參與到教學活動中。改變傳統作業加期末考試的單一評價方式，重視過程性評價，形成多元評價考核體系。同時將愛國主義、民族自豪感和歷史使命感融入教學活動中，實現價值引領、能力培養和知識傳授的“三位一體”充分融合，使全面協同育人落實到細微之處，實現了預期的教學目標，達到了師生都滿意的教學效果。

一 “線上線下+課程思政”混合式教學模式的課程內容設計

根據學校堅持立德樹人，培養基礎知識寬厚，實踐能力突出，富有歷史使命感和社會責任感，具有科學德智體美勞全面發展素養、家國情懷、創新精神和國際視野的高素質人才和行業精英的人才培養定位，結合超硬材料、磨料磨具的專業需求，確定了具體的課程目標，強化高階性，學思結合和知行統一。課程內容分為線上和線下兩部分，具體設計如圖1所示。

圖1 課程內容設計

河南工業大學材料科學與工程專業的超硬材料及制品方向、磨料磨具制造方向是全國高校中唯一設點的專業方向，在全國磨料磨具、超硬材料行業具有自己的優勢，學生具有鮮明的特色。為了便于開展“線上線下+課程思政”混合教學，為磨料磨具、超硬材料行業輸送優秀人才，教師要對課程知識體系進行建構，在原有知識的基礎上強調廣度和深度，培養學生深度分析、大膽質疑、勇于創新的精神和能力。結合專業特點，將全部授課內容分為三個模塊，深度挖掘課程思政元素，傳承紅色基因。

模塊一為材料在靜載荷和沖擊載荷下的力學性能，主要為前三章內容。根據學生的前修課程情況和內容的難易程度，“彈性變形、塑性變形、缺口效應和沖擊”等部分以學生課前線上預習為輔，線下教師講授為主，學生在線上預習的過程中要完成相應的任務點，進行課后鞏固與提升完成線上作業，并充分利用線上資源進行討論；將“材料在其他載荷下的力學性能”部分以線上學習為主，線下討論為輔，學生是這部分知識內容的主導者，教師僅作為線上和線下的引導者和答疑解惑者。

模塊二為材料的斷裂韌性和材料在變動載荷下的力學性能，主要為第四章和第五章內容。根據課程內容及磨料磨具專業特點，“裂紋尖端的應力場”“斷裂韌性和斷裂判據”“高周疲勞，疲勞裂紋擴展”部分以教師線下講授為主，學生線上學習為輔。加入纖維增強樹脂基復合材料超硬材料磨具基體的應用和應力分布知識，增加學習的深度和廣度。“影響斷裂韌性的因素”“疲勞特點、疲勞過程及機理”部分以線上學習為主，線下討論為輔。

模塊三為材料在常溫環境下和在高溫下的力學性能，主要為第六章和第七章內容。根據磨削加工特點和工況環境，“氫脆”和“蠕變”部分以線上學習為主，線下討論為輔；“應力腐蝕斷裂”和“腐蝕疲勞”部分以線上教師講授為主，線下學習為輔。加入纖維增強樹脂基復合材料超硬材料磨具基體的模態分析和溫度分布有限元分析知識，拓展學習的廣度。

二 線上線下混合式教學實踐

在混合式教學過程中，堅持以學生為中心，學生積極主動地參與整個教學活動，教師首先是教學活動的組織者，其次是教學的管理者，起到引導、監督和推動作用。整個教學過程分為課前導學、線下課堂實施和課后提升三個環節。

（一）課前導學

教師提前在線上發布學習資源和學習任務，學生課前通過線上資源首先明確學習目標，然后根據要求逐一完成基礎知識的預習、學習和章節測試。章節測試多以客觀題為主，智慧學習通平臺自動進行批閱，學生根據章節測試結果，可以將疑問反饋給老師，也可以形成線上討論，形成一定思考，帶著問題進入課堂教學。這個階段，教師起到引導和督促作用，對學生的章節測試結果進行分析和評價，形成診斷性評價。同時根據分析結果掌握學生預習情況，隨時調整線下教學活動，組織課堂的教學內容和方式。圖2為課前導學流程圖。

圖2 課前導學流程圖

（二）線下課堂實施

在線下課堂教學活動中，教師根據課前學生的章節測試結果和所掌握的學生預習情況，靈活運用啟發式、引導式等多種教學方法對重難點內容進行梳理，幫助學生對知識體系形成架構。以問題作為驅動組織學生進行探究式學習，利用學習通平臺發布課堂練習題，必答題會根據答題情況選人進行問題解答與分析，搶答題則對搶到并回答正確的學生設置加分的考核。搶答的設置使課堂活動生動有趣，活潑緊張，同學們非常在意搶到答題的機會，體現了注重過程性評價的方式。當然沒有搶到答題機會的同學也可以進行問題的評價與分析，點評與分析正確合理，具有補充作用，也可以獲得相應加分的考核。學生通過思考，積極討論、測試、搶答等多種豐富的學習形式，有效地參與到教學活動中。教學課程團隊教師多次進行集體教研，深入討論挖掘課程中的思政元素，在教學過程中潤物無聲地進行融入，傳承紅色基因，引領學生熱愛專業，增強學生民族自豪感和自信心，培養學生不畏艱難、嚴謹務實的科學探索精神。表1為教學過程中的課程思政元素和價值引領。

表1 思政元素和價值引領

（三）課后提升

課后學生完成相應課后作業及討論貼，通過對線上資源的閱讀，拓展學習的深度和廣度，根據分組進行分工協作，通過查閱文獻、討論、思考、實操和總結等完成實踐拓展項目，利用思維導圖對章節內容進行梳理并上傳到學習通，鞏固所學知識。最后進行學習反思，提出建議，使知識得到內化的同時不斷提高學生的歸納總結和反思性學習能力，實現學習的持續改進。

三 “線上線下+課程思政”多元考核評價體系

課程的考核評價體系是教學活動組織與實施質量的量化、分析和評定，同時也是教學改革的重點。傳統的教學評價方式比較單一，無法充分評定學生對知識的掌握和運用能力。教學團隊探索并實踐了多元化的考核評價體系，注重過程性評價，在知識傳授中強調主流價值引領，實現價值塑造、能力培養和知識傳授的一體化推進，春風化雨，潤物無聲，從而實現全程育人、全方位育人。

課程成績評定由過程性考核和期末卷面考核組成。課前導學環節根據學習通平臺記錄和學生反饋，進行分析和評價，形成線上診斷性評價，培養學生自主學習的能力。過程性評價包括三部分，首先是學生在課堂教學活動中的討論、測試、搶答等表現；其次線上設置有PBL任務，完成情況有詳細的評分細則，學生通過文獻查閱與歸納總結，制作PPT并在課堂分享，經過提問、討論、點評、互評，實現師生互動，生生互動；最后是線上討論貼、章節測試和課后作業的完成和學習反思。過程性評價充分調動學生主動參與教學活動的積極性，培養學生獨立思考、團隊合作與討論、不斷總結與反思的能力；期末卷面的考核形成總結性評價，考試內容有力支撐課程目標的達成，培養學生發奮學習、樂觀向上、立志報效祖國、自強不息的追夢精神。

在整個過程中，學生線上線下全過程參與，真正體現了以學為中心，不僅使學生行為動起來，更主要的是思維與能力要“動”起來。評價方式全面，可回溯、可追蹤。圖3為考核評價具體細則。

圖3 考核評價具體細則

四 教學效果

材料力學性能課程團隊根據工程教育專業認證和新工科目標要求進行課程改革與建設，探索了“線上線下+課程思政”教學模式在材料力學性能課程教學中的應用，取得了較好的教學效果。課程團隊教師先后主持多項省級、校級教育教學研究項目，課程被認定為校級一流本科課程，校級“線上線下+課程思政”建設課程，河南省高等教育教學改革研究與實踐重點項目等。多位教師獲得校級教學大獎賽一等獎、二等獎；主講教師獲得河南省2021年教學技能大賽一等獎，河南省“教學標兵”等榮譽稱號。教學成果獲得河南省2020年教育信息化優秀成果獎一等獎。2021年被認定為校級課程思政優秀教學團隊。通過問卷調查和督導評估分析了“線上線下+課程思政”教學模式應用后的有效教學效果。結果顯示，新教學模式下學生的學習興趣、效率和效果均有明顯提升，得到了學生的廣泛認可。97%的學生認為材料力學性與人們生產生活密切相關，在工程中具有重要作用，應當培養精益求精的大國工匠精神，肩負起科技報國的家國情懷和使命擔當。

五 結束語

本課程教學團隊在后續工作中將進一步完善課程思政元素素材庫，引入經典案例，結合當下國內外材料力學性能發展和國計民生，以思政元素為切入點，將家國情懷、民族自信、責任擔當和歷史使命感無痕融入教學，潤物無聲地實現價值引領、能力培養和知識傳授“三位一體”的融合。進一步建設線上資料庫，豐富經典案例、文獻、拓展閱讀和當下熱點問題，既鞏固學生的知識，開闊了視野，又提供了討論素材和拓展話題。通過不斷探索和創新，將材料力學性能課程建設成“線上線下+課程思政”精品課程。