基于知識(shí)點(diǎn)的《鑄造成型仿真技術(shù)》課程體系改革探索

盛文斌 陳宗民 張明偉 杜慶洋 趙而團(tuán) 山東理工大學(xué) 山東淄博 255000

高等教育的網(wǎng)絡(luò)化、信息化和虛擬化是目前的發(fā)展趨勢，也是提升教學(xué)效果的必經(jīng)途徑。根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，教育部決定于2013年啟動(dòng)開展國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作，每年建設(shè)100所。有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是從理論走向?qū)嵺`的一種卓有成效的教育模式，深化教學(xué)模式改革是國家實(shí)施素質(zhì)教育，全面提高教育質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，這就需要進(jìn)行專業(yè)課程體系優(yōu)化以便適應(yīng)新的教學(xué)模式。本文以材料成型及控制工程專業(yè)的《鑄造成型仿真技術(shù)》課程為例，在原課程體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了以知識(shí)點(diǎn)為單元的體系構(gòu)建，為日后課程的信息化建設(shè)打下基礎(chǔ)。

一、課程現(xiàn)狀及存在問題

《鑄造成型仿真技術(shù)》為山東理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院、材料成型及控制工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，主要講述計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料成型及控制領(lǐng)域（側(cè)重在鑄造方面）中的應(yīng)用方面內(nèi)容。課程學(xué)時(shí)數(shù)為40，整體內(nèi)容劃分為9章，包括材料加工過程發(fā)展歷史，加工過程數(shù)值模擬計(jì)算方法，數(shù)學(xué)模型的建立方法，傳熱過程數(shù)學(xué)模型，計(jì)算機(jī)在鑄造模擬方面的應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展等。以教師教室講授為主，并輔以上機(jī)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。

在長期的教學(xué)實(shí)踐中，我們經(jīng)過多年的積累和沉淀，并進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)改革和實(shí)踐探索，就如何將《鑄造成型仿真技術(shù)》這一課程與專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、就業(yè)等方面相結(jié)合作了積極嘗試，但仍然存在一些問題，主要表現(xiàn)為：

1. 從教材本身來講，其專業(yè)知識(shí)上的局限性決定了必需不斷以新的科研發(fā)展來對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行充實(shí)，部分教學(xué)內(nèi)容需要輔助相關(guān)知識(shí)進(jìn)行細(xì)致的講解，以便同學(xué)能夠能細(xì)致、深入地了解該領(lǐng)域，解決日后學(xué)習(xí)和工作中所遇到的類似問題。

2. 課程實(shí)踐環(huán)節(jié)，包括實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等時(shí)間略顯不足，而且缺少必要的實(shí)踐指導(dǎo)。學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)，很難有機(jī)會(huì)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，企業(yè)實(shí)習(xí)和認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)只是走馬觀花，無法真正做到學(xué)以致用，在一定程度上降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3. 由于課程建設(shè)方面投入的不足，《鑄造成型仿真技術(shù)》課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式開展不夠完善，這是下一步促進(jìn)教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)。

4. 教學(xué)方法和手段傳統(tǒng)而單一，未能系統(tǒng)借助現(xiàn)代科技手段使知識(shí)點(diǎn)的講解更加深入，教學(xué)內(nèi)容更加直觀。

二、基于知識(shí)點(diǎn)的課程體系建設(shè)

根據(jù)《鑄造成型仿真技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行了以知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)的課程體系建設(shè)。課程建設(shè)共分為六部分內(nèi)容，包括按知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行的授課計(jì)劃、知識(shí)點(diǎn)的知識(shí)維度與認(rèn)知維度表、知識(shí)點(diǎn)教學(xué)認(rèn)知目標(biāo)、知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)任務(wù)單、知識(shí)點(diǎn)測評(píng)方式和課程考核標(biāo)準(zhǔn)等。

1.知識(shí)點(diǎn)

課程共歸納了51個(gè)知識(shí)點(diǎn)，3個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。課程教學(xué)計(jì)劃共40學(xué)時(shí)，教學(xué)部分共分9周（4學(xué)時(shí)/周）完成，其中，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6個(gè)（3次），其余4學(xué)時(shí)用于輔導(dǎo)和答疑。圍繞知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行授課計(jì)劃的制訂，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)維度與認(rèn)知、認(rèn)知目標(biāo)、預(yù)習(xí)任務(wù)單、測評(píng)方式和考核標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。以數(shù)學(xué)模型的建立過程為例，原課程體系為1章，2個(gè)學(xué)時(shí)講授完成?，F(xiàn)將其劃分為數(shù)學(xué)模型的定義、數(shù)學(xué)模型建立的步驟和原則、數(shù)學(xué)模型的分類和數(shù)學(xué)模型的建立方法等四個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并圍繞知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計(jì)和信息化建設(shè)。

2.知識(shí)維度與認(rèn)知過程維度

圍繞知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行知識(shí)維度和認(rèn)知維度的確定。其中，知識(shí)維度劃分為事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)和元認(rèn)知知識(shí)四個(gè)維度，認(rèn)知過程維度劃分為記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造六個(gè)維度。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)進(jìn)行歸類，列于下表。

知識(shí)維度《鑄造成型仿真技術(shù)》認(rèn)知過程維度1. 記憶 2. 理解 3. 應(yīng)用 4. 分析 5. 評(píng)價(jià)6. 創(chuàng)造A. 事實(shí)性知識(shí) 2,4,24 1,3 B. 概念性知識(shí) 5,6,10,11 28,34,38,41,44,45 23,32,33,47 30 C. 程序性知識(shí)13,14,16,19,22,29,39,4 0,42,43,46,48 9,17,49,50 31 51 D. 元認(rèn)知知識(shí) 35,36,37

3.知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)任務(wù)單

根據(jù)每次課程的教學(xué)內(nèi)容，確定每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的預(yù)習(xí)任務(wù)單。預(yù)習(xí)可以通過學(xué)生查找相關(guān)書籍、網(wǎng)絡(luò)資料、訪問課程平臺(tái)等形式實(shí)現(xiàn)。以數(shù)學(xué)模型的建立過程為例，圍繞數(shù)學(xué)模型的定義、數(shù)學(xué)模型建立的步驟和原則、數(shù)學(xué)模型的分類和數(shù)學(xué)模型的建立方法等四個(gè)知識(shí)點(diǎn)，確定了相對(duì)應(yīng)的七個(gè)預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生在課前完成，對(duì)應(yīng)關(guān)系參見下表。

序號(hào) 知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容 預(yù)習(xí)任務(wù)單知識(shí)點(diǎn)8 數(shù)學(xué)模型的定義什么是數(shù)學(xué)模型？定性和定量描述的差別是什么？知識(shí)點(diǎn)9 數(shù)學(xué)模型建立的步驟和原則建立數(shù)學(xué)模型具體分哪些步驟？流程是什么？系統(tǒng)的主要特征和次要特征是什么？知識(shí)點(diǎn)10 數(shù)學(xué)模型的分類數(shù)學(xué)模型的分類有哪些？Anycasting TM軟件的數(shù)學(xué)模型是什么？知識(shí)點(diǎn)11 數(shù)學(xué)模型的建立方法常用的數(shù)學(xué)模型建模方法包括哪些？

4.知識(shí)點(diǎn)測評(píng)方式

根據(jù)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)，確定其不同的測評(píng)方式。測評(píng)方式總共分為九種類型，分別是：A課堂討論；B課堂觀察學(xué)生反映；C課堂提問；D布置課后作業(yè)或習(xí)題；E測驗(yàn)；F問卷法；G訪談法；H在線討論和I在線提問等，一個(gè)知識(shí)點(diǎn)可能對(duì)于一個(gè)或者幾個(gè)測評(píng)方式。以數(shù)學(xué)模型的建立過程為例，數(shù)學(xué)模型的定義知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的測評(píng)方式包括A課堂討論、B課堂觀察學(xué)生反映、H在線討論和I在線提問等四種方式；數(shù)學(xué)模型建立的步驟和原則知識(shí)點(diǎn)的測評(píng)方式包括A課堂討論、F問卷法、H在線討論和I在線提問等四種方式；數(shù)學(xué)模型的分類知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的測評(píng)方法是A課堂討論和B課堂觀察學(xué)生反映兩種；而數(shù)學(xué)模型的建立方法知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的測評(píng)方式為B課堂觀察學(xué)生反映。

5.課程考核標(biāo)準(zhǔn)

《鑄造成型仿真技術(shù)》課程的考核總體劃分如下為四個(gè)部分，根據(jù)同學(xué)在教學(xué)過程中的參與程度確定相應(yīng)的分值，總分為100分。

（1）基于整體授課內(nèi)容的課程考試，所占分值為30分。

（2）根據(jù)每次課前知識(shí)點(diǎn)梳理、預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、出勤、平時(shí)課堂表現(xiàn)情況進(jìn)行成績評(píng)定，分值為20分。

（3）上機(jī)報(bào)告。未按時(shí)上交、格式不對(duì)、態(tài)度不認(rèn)真的，根據(jù)情況進(jìn)行扣分，分值為30分。

（4）依據(jù)問卷調(diào)查、課程論壇活躍度、共享學(xué)習(xí)資源，完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和競賽情況進(jìn)行成績評(píng)定，分值為30分。

與傳統(tǒng)考核方式相比，課程考試所占比例僅為30%，避免了一張?jiān)嚲泶_定最終成績的局限性，明顯促進(jìn)了學(xué)生參與到課堂教學(xué)的積極性。

三、總結(jié)

基于知識(shí)點(diǎn)的《鑄造成型仿真技術(shù)》課程體系的構(gòu)建，使得教學(xué)單元由原來的章節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的知識(shí)點(diǎn)，章節(jié)內(nèi)容中的細(xì)節(jié)問題得以側(cè)重。知識(shí)維度與認(rèn)知過程維度的定義，更有利學(xué)生理解不同知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)，以及應(yīng)該掌握的程度。預(yù)習(xí)任務(wù)單通過學(xué)生的前期參與和了解，使學(xué)習(xí)更有目的性、參與度更高。知識(shí)點(diǎn)測評(píng)方式和課程考核標(biāo)準(zhǔn)的確定，擺脫了傳統(tǒng)的“一考定江山”的局限性，積極參與預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等環(huán)節(jié)同樣可以獲得相應(yīng)的成績，從而提高了學(xué)習(xí)的積極性。這種基于知識(shí)點(diǎn)的課程教學(xué)體系構(gòu)建，更有利于下一步課程信息化建設(shè)的實(shí)現(xiàn)