新工科背景下“材料成形工藝”混合式課程體系建設(shè)

趙新海，鄭 超，劉雪梅，鄭洪亮，孫 璐

（山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 山東 濟(jì)南 250061）

為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略[1]。2017年2月，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)，對高等教育的教學(xué)模式和教學(xué)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(yè)，一般是由金屬塑性成形工藝、液態(tài)金屬成形工藝和連接成形工藝三個(gè)專業(yè)合并而成。該專業(yè)是機(jī)械工程與材料科學(xué)與工程的交叉學(xué)科，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，是制造業(yè)的核心專業(yè)，也是先進(jìn)制造業(yè)和智能制造技術(shù)（比如3D打印）的主要專業(yè)，而且一個(gè)國家的材料制造水平，也成為反映一個(gè)國家先進(jìn)制造水平的重要標(biāo)志。

“材料成形工藝”是材料成型及控制工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，通常在學(xué)生的大三上學(xué)期開設(shè)，4個(gè)學(xué)分共64學(xué)時(shí)。主要講述金屬塑性成形、液態(tài)成形和連接成形的常見工藝的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用及質(zhì)量控制的措施和方法等，既是對之前學(xué)習(xí)的理論力學(xué)、材料力學(xué)和金工等專業(yè)基礎(chǔ)課的深入擴(kuò)展和提升，也是后續(xù)的模具設(shè)計(jì)、材料成型設(shè)備等專業(yè)課的基礎(chǔ)和根基，在整個(gè)材料成型及控制工程的學(xué)習(xí)體系中起到一個(gè)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(tài)成形三種金屬成型中各種常見的工藝，內(nèi)容多，范圍廣，受限于學(xué)分的不斷減少，學(xué)生普遍反映本課程教學(xué)內(nèi)容偏多，因而僅依靠課堂上的有限學(xué)時(shí)，很難達(dá)到滿意的教學(xué)效果。隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的不斷普及，利用公開課平臺，學(xué)生可自主決定學(xué)習(xí)時(shí)間，利用網(wǎng)上課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，促進(jìn)線下課堂的教學(xué)內(nèi)容的吸收和掌握。同時(shí)，利用方便的交流和討論區(qū)，實(shí)現(xiàn)了師生討論交流與互動，便于教師隨時(shí)掌握學(xué)生學(xué)情，是線下教學(xué)的有益補(bǔ)充。

因此，結(jié)合線上教學(xué)靈活，自由、線下教學(xué)方式直觀已溝通等的優(yōu)點(diǎn)、規(guī)避線下、線上教學(xué)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(xué)體系的建設(shè)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和推廣價(jià)值。

1 課程體系的建設(shè)目標(biāo)

本項(xiàng)目的目標(biāo)是構(gòu)建以學(xué)生為中心，結(jié)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(shè)，建設(shè)目標(biāo)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1.1 教學(xué)目標(biāo)的建立

基于以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，以學(xué)習(xí)效果為中心，同時(shí)考慮本課程的特點(diǎn)，結(jié)合“兩性一度”的理念，根據(jù)授課內(nèi)容的層次，建立具體的教學(xué)目標(biāo)。

教學(xué)目標(biāo)可以細(xì)分為以下三個(gè)層次：一是基本理論和概念，重點(diǎn)講授常見的工藝概念、分類、特點(diǎn)及應(yīng)用等，使學(xué)生能夠明晰常見的各種成形工藝，并能夠進(jìn)行簡單的區(qū)分；二是應(yīng)力應(yīng)變分析與質(zhì)量控制相結(jié)合。通過對不同工藝的應(yīng)力應(yīng)變變形進(jìn)行分析，使學(xué)生能夠掌握變形與成形質(zhì)量的關(guān)系，并能夠運(yùn)用所學(xué)知識對質(zhì)量控制的措施進(jìn)行簡單分析，三是工藝計(jì)算與解決問題相結(jié)合，通過不同工藝工藝計(jì)算的講授，使學(xué)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(xué)生的分析問題，解決問題能力，實(shí)現(xiàn)課程的高階性，提高課程的挑戰(zhàn)度。

1.2 教學(xué)方法的設(shè)計(jì)

以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，整個(gè)課程擬采用線上線下混合式的教學(xué)方法，同時(shí)按照“抓重點(diǎn)，重體系，避重復(fù)“的課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行具體線上線下教學(xué)方法的設(shè)計(jì)。

①線上的教學(xué)，以章節(jié)的關(guān)鍵知識點(diǎn)為抓手，設(shè)置章節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)清單，各關(guān)鍵知識點(diǎn)涉及的課程資源（含導(dǎo)學(xué)內(nèi)容、視頻資源、演示文稿、輔助學(xué)習(xí)材料，課后測試等）上傳到線上教學(xué)平臺，學(xué)生根據(jù)分配的任務(wù)清單結(jié)合網(wǎng)上教學(xué)資源和教材等資料進(jìn)行課前自學(xué)和課后復(fù)習(xí)。

②線下的教學(xué)，按照“整體線上線下相結(jié)合，具體教學(xué)活動相依托”的設(shè)計(jì)理念，對重點(diǎn)問題或較難掌握的應(yīng)力應(yīng)變分析、質(zhì)量問題分析等進(jìn)行重點(diǎn)的分析和講解，同時(shí)結(jié)合案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、分組展示等多種教學(xué)方法，增進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新性，提升學(xué)生的表達(dá)及團(tuán)隊(duì)合作等能力。

1.3 課程思政案例庫的建設(shè)

結(jié)合本課程的特點(diǎn)，以大國工匠，大國重器等記錄視頻為重點(diǎn)，多方位多角度的搜集，整理課程相關(guān)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(shí)現(xiàn)課程思政的無縫融合，助推學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。

1.4 考核方式的改進(jìn)

以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為中心，改革傳統(tǒng)的單靠期末考試的考核方法，利用雨課堂、問卷星等先進(jìn)教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的階段性評價(jià)和測試，同時(shí)，引入二階段考核法，改進(jìn)線下教學(xué)的考核方式，確保學(xué)生對課程知識的掌握和應(yīng)用；同時(shí)充分考慮學(xué)生在線上的學(xué)習(xí)時(shí)間及學(xué)習(xí)效果，將其按照合理的比例納入課程的總成績之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)課程全過程的考核方式[4]。

2 課程體系的實(shí)施

“材料成形工藝”課程目前的教學(xué)模式基本上還是線下的課堂教學(xué)，以老師的課堂講授為主，教學(xué)方式、考核方式、評價(jià)體系等相對單一，難以滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)、及時(shí)交流的需求，限制了課程的教學(xué)效果的提升。因此，本項(xiàng)目擬在線下課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合線上網(wǎng)上視頻公開課的建設(shè)，基于以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，結(jié)合課程思政，展開建立線上線下混合式教學(xué)體系的探討[5]。

2.1 教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和方法

基于以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，結(jié)合課程思政的特點(diǎn)，對本課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分類分層設(shè)計(jì)。按照對內(nèi)容的理解層次和掌握要求，將教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容分成課前、課堂和課后三個(gè)階段，理解、掌握和了解三個(gè)層次，并根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容采用不同的教學(xué)方式和方法。具體設(shè)計(jì)如圖1所示（p137）。

圖1 教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)的設(shè)計(jì)

2.2 課程思政案例庫的建設(shè)

根據(jù)課程不同的知識點(diǎn)，借鑒大國工匠、大國重器等紀(jì)錄片，搜集整理不同的案例或?qū)＜以L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(jià)值觀[6]。

圖2 教學(xué)內(nèi)容和課程思政融合的實(shí)例

2.3 教學(xué)考核評價(jià)體系的改進(jìn)

線上線下混合式的教學(xué)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(xué)生的簽到、視頻觀看質(zhì)量、線上討論及測驗(yàn)等多方面的因素，同時(shí)對于簽到和視頻觀看，限定一個(gè)分?jǐn)?shù)區(qū)間，如果簽到次數(shù)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(shù)，同時(shí)限定簽到和觀看視頻的分?jǐn)?shù)上限，鼓勵(lì)學(xué)生提高線上學(xué)習(xí)的效率，減少學(xué)生問答在總成績中的占比，確保成績的真實(shí)性和合理性。

線下的成績綜合考慮期末試卷成績和平時(shí)的課堂表現(xiàn)，利用雨課堂、問卷星等進(jìn)行階段性的評測，并結(jié)合兩段式的考核方法，對考核結(jié)果進(jìn)行分析和點(diǎn)評，確保課程內(nèi)容的掌握和可持續(xù)性。在平時(shí)的分組討論和項(xiàng)目分析環(huán)節(jié)，引入小組組內(nèi)成員互評和小組互評加教師評分的模式，實(shí)現(xiàn)更真實(shí)、客觀、準(zhǔn)確對學(xué)生表現(xiàn)的評價(jià)（見表1）。具體的成績組成及比例如圖3所示。

表1 學(xué)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(diǎn)，本體系的特色主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，基于以學(xué)生為中心的理念，秉承“兩性一度”的原則，對課程教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容進(jìn)行分層分級的改進(jìn)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的個(gè)性化和差異化。

第二，基于線上線下混合式教學(xué)的特點(diǎn)，秉承“真實(shí)、客觀”的原則，對教學(xué)方式及考核評價(jià)體系進(jìn)行了合理的調(diào)整和更改，減小學(xué)生問答在線上成績中所占的比例，采用兩步法對線上內(nèi)容進(jìn)行考核和評價(jià)，確保教學(xué)內(nèi)容和知識的可持續(xù)性。

第三，結(jié)合大國工匠、大國重器等記錄視頻，搜集整理課程相關(guān)的課程思政案例，進(jìn)行分類整理，撰寫案例使用說明，建設(shè)“材料成形工藝”課程思政案例庫，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容和課程思政的無縫融合，助推學(xué)生正確三觀的樹立，實(shí)現(xiàn)立德樹人。

4 結(jié)語

本文以“材料成形工藝”為基礎(chǔ)，總結(jié)了線上線下混合式課程體系的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，建立了分層次的課程目標(biāo)、結(jié)合線上線下混合式的教學(xué)設(shè)計(jì)，并借助大國工匠等紀(jì)錄片進(jìn)行了課程思政案例課的建設(shè)，改進(jìn)課程的課程方式，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生全程化、真實(shí)性的評價(jià)和考核。

所建立的教學(xué)體系和課程思政案例庫，可以推廣應(yīng)用到相關(guān)的材料類、機(jī)械類課程教學(xué)中，具有廣泛的推廣價(jià)值。