基于成果導(dǎo)向的《工程材料及成型技術(shù)》翻轉(zhuǎn)課堂課程內(nèi)容構(gòu)建與整合研究

摘 要：隨著成果導(dǎo)向教育理念的推廣和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的興起，傳統(tǒng)機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)面臨著新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。文章以《工程材料及成型技術(shù)》課程為研究對(duì)象，探討基于成果導(dǎo)向的課程內(nèi)容構(gòu)建與整合模式。通過課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)接、課程內(nèi)容的碎片化與系統(tǒng)性重構(gòu)，以及 O-PIRTAS 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施，構(gòu)建了一套普適性強(qiáng)、可操作性高的教學(xué)體系。研究結(jié)果表明，該模式能夠有效提升課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的能力，為機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革提供了有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向 “工程材料及成型技術(shù)” 課程內(nèi)容構(gòu)建 翻轉(zhuǎn)課堂 教學(xué)改革

1 緒論

成果導(dǎo)向教育（Outcome-based Education，OBE）強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，反向設(shè)計(jì)課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容，確保教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。近年來，OBE 理念在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)，翻轉(zhuǎn)課堂作為一種創(chuàng)新的教學(xué)模式，通過將知識(shí)講解移出課堂，解放課堂時(shí)間用于深層學(xué)習(xí)和實(shí)踐，成為教育改革的重要方向?！豆こ滩牧霞俺尚图夹g(shù)》作為機(jī)械類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，具有理論性強(qiáng)、實(shí)踐性高的特點(diǎn)，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以滿足現(xiàn)代工程教育的需求。因此，探索基于 OBE 理念的課程內(nèi)容構(gòu)建與整合模式，對(duì)于提升課程教學(xué)質(zhì)量、推動(dòng)機(jī)械類專業(yè)教學(xué)改革具有重要意義。

2 基于成果導(dǎo)向的《工程材料及成型技術(shù)》課程目標(biāo)制定

2.1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)接

《工程材料及成型技術(shù)》課程是機(jī)械類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，其課程目標(biāo)應(yīng)緊密對(duì)接機(jī)械工程專業(yè)的畢業(yè)要求。通過對(duì)機(jī)械工程專業(yè)畢業(yè)要求的分析，明確該課程所支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，如“能夠運(yùn)用工程材料及成型技術(shù)的基本原理解決復(fù)雜工程問題”“具備工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維”等。結(jié)合企業(yè)需求和畢業(yè)生反饋，進(jìn)一步明確課程在專業(yè)培養(yǎng)方案中的定位與作用。

2.2 課程目標(biāo)的分層設(shè)計(jì)

基于 OBE 理念，將課程目標(biāo)分為低階目標(biāo)和高階目標(biāo)。低階目標(biāo)主要關(guān)注學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和記憶，如掌握工程材料的基本性能、成型工藝的基本原理等。高階目標(biāo)則側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，以及創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，如能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題、設(shè)計(jì)合理的材料成型工藝等。通過分層設(shè)計(jì)，為課前自主學(xué)習(xí)和課堂活動(dòng)提供明確的學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.3 課程目標(biāo)的動(dòng)態(tài)調(diào)整

根據(jù)行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)、技術(shù)更新以及學(xué)生學(xué)習(xí)反饋，定期對(duì)課程目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。例如，隨著新材料技術(shù)的快速發(fā)展，及時(shí)將相關(guān)知識(shí)納入課程目標(biāo)，確保課程目標(biāo)的時(shí)效性和適應(yīng)性。

3 基于成果導(dǎo)向的《工程材料及成型技術(shù)》課程內(nèi)容重構(gòu)

3.1 課程內(nèi)容體系的分析與梳理

3.1.1 傳統(tǒng)內(nèi)容的系統(tǒng)分析

對(duì)《工程材料及成型技術(shù)》課程的傳統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)分析，梳理知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，明確各章節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn)。課程內(nèi)容主要包括工程材料的基本性能、金屬材料的熱處理、鑄造工藝、焊接技術(shù)、塑料成型等模塊。

例如，在分析金屬材料的熱處理內(nèi)容時(shí)，發(fā)現(xiàn)其與鑄造工藝在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中聯(lián)系緊密，如鑄鐵件的時(shí)效處理工藝。傳統(tǒng)教學(xué)中兩者分屬不同章節(jié)，學(xué)生難以理解其關(guān)聯(lián)性，影響知識(shí)的系統(tǒng)性掌握。

3.1.2 內(nèi)容優(yōu)化整合

結(jié)合課程目標(biāo)，識(shí)別課程內(nèi)容中與畢業(yè)要求不匹配或重復(fù)的部分，進(jìn)行優(yōu)化整合。例如，將金屬材料的熱處理與鑄造工藝的內(nèi)容進(jìn)行合并，通過案例分析的方式，幫助學(xué)生理解兩者之間的聯(lián)系與區(qū)別。同時(shí)，減少部分過時(shí)或重復(fù)的知識(shí)點(diǎn)，增加與現(xiàn)代工程實(shí)踐相關(guān)的內(nèi)容，如新材料技術(shù)、智能制造中的材料應(yīng)用等。

在教學(xué)實(shí)踐中，將傳統(tǒng)教材中分散的金屬材料熱處理和鑄造工藝章節(jié)進(jìn)行整合。先講解鑄造工藝的基本原理與過程，隨后引入鑄件的熱處理工藝，通過實(shí)例展示兩者協(xié)同作用對(duì)鑄件性能的提升。這樣學(xué)生能更直觀地理解金屬材料在不同加工階段的性能變化及工藝關(guān)聯(lián)，增強(qiáng)知識(shí)的系統(tǒng)性。

3.2 課程內(nèi)容的碎片化與系統(tǒng)性重構(gòu)

3.2.1 碎片化設(shè)計(jì)

將課程內(nèi)容分解為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)模塊，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)課程目標(biāo)。例如，將“金屬材料的基本性能”分解為“力學(xué)性能”“物理性能”“化學(xué)性能”等模塊，每個(gè)模塊設(shè)計(jì)為10-15分鐘的教學(xué)視頻，便于學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)。

以“金屬的力學(xué)性能”模塊為例，制作教學(xué)視頻時(shí)，先通過動(dòng)畫演示金屬材料在拉伸、壓縮等受力狀態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)變化，再結(jié)合實(shí)際工程案例講解強(qiáng)度、硬度、韌性等力學(xué)性能指標(biāo)的含義及測(cè)試方法。讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)集中精力掌握該知識(shí)模塊的核心內(nèi)容。

3.2.2 系統(tǒng)性整合

在碎片化的基礎(chǔ)上，注重課程內(nèi)容的系統(tǒng)性。通過案例分析、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等方式，將知識(shí)點(diǎn)有機(jī)地串聯(lián)起來，構(gòu)建完整的知識(shí)體系。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)“汽車零部件材料選擇與成型工藝設(shè)計(jì)”的項(xiàng)目，將工程材料的基本性能、熱處理工藝、鑄造技術(shù)等知識(shí)點(diǎn)融入其中，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生分組完成不同零部件的設(shè)計(jì)任務(wù)。如針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，需考慮其承受的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，選擇合適的合金材料，并設(shè)計(jì)合理的鑄造工藝參數(shù)。通過查閱資料、討論分析和實(shí)踐操作，學(xué)生將各個(gè)知識(shí)模塊有機(jī)結(jié)合，形成對(duì)汽車零部件材料從選材到成型的完整知識(shí)鏈條，提升解決復(fù)雜工程問題的能力。

3.3 課程內(nèi)容與教學(xué)方式的適配性設(shè)計(jì)

3.3.1 低階目標(biāo)與課前自主學(xué)習(xí)

為低階目標(biāo)設(shè)計(jì)課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)，包括教學(xué)視頻、課前練習(xí)等。教學(xué)視頻應(yīng)簡(jiǎn)潔明了、重點(diǎn)突出，時(shí)間控制在10-15分鐘以內(nèi)。課前練習(xí)則通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布，包括選擇題、填空題等，幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)。

對(duì)于“工程材料的物理性能”模塊，課前練習(xí)可設(shè)置如下題目：“簡(jiǎn)述金屬材料的導(dǎo)熱性、熱膨脹性在工程應(yīng)用中的重要意義”，要求學(xué)生在觀看教學(xué)視頻后，結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行回答，以檢驗(yàn)其對(duì)基本概念和原理的理解。

3.3.2 高階目標(biāo)與課堂活動(dòng)

為高階目標(biāo)設(shè)計(jì)課堂活動(dòng)和實(shí)踐項(xiàng)目，如小組討論、案例分析、實(shí)驗(yàn)操作、課程設(shè)計(jì)等。例如，在課堂上開展“材料失效分析”案例討論活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析材料失效的原因，并提出改進(jìn)措施。通過小組合作的方式，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和問題解決能力。

在“材料失效分析”案例討論中，教師提供某機(jī)械零件斷裂的實(shí)物或圖片，讓學(xué)生分組討論其可能的失效原因。各小組從材料選擇、加工工藝、使用環(huán)境等多個(gè)角度進(jìn)行分析，查閱相關(guān)資料，最后形成書面報(bào)告并進(jìn)行課堂展示。教師對(duì)各小組的分析結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解材料失效的機(jī)理和預(yù)防措施，提升其綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

4 基于 O-PIRTAS 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施

4.1 O-PIRTAS 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式介紹

O-PIRTAS 模式包括目標(biāo)（Objective）、準(zhǔn)備（Preparation）、教學(xué)視頻（Instructional Video）、回顧（Review）、測(cè)試（Test）、活動(dòng)（Activity）、總結(jié)（Summary）七個(gè)環(huán)節(jié)。該模式通過課前自主學(xué)習(xí)和課堂活動(dòng)相結(jié)合，有效提高了教學(xué)效果和學(xué)生的高階能力。

4.2 O-PIRTAS 模式在《工程材料及成型技術(shù)》課程中的應(yīng)用

（1）目標(biāo)（Objective）：明確每節(jié)課的高階目標(biāo)與低階目標(biāo)，讓學(xué)生清楚學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和要求。

（2）準(zhǔn)備（Preparation）：教師根據(jù)課程目標(biāo)和內(nèi)容，設(shè)計(jì)課前學(xué)習(xí)任務(wù)，包括教學(xué)視頻、課前練習(xí)等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，幫助學(xué)生回顧先前知識(shí)。

（3）教學(xué)視頻（Instructional Video）： 制作高質(zhì)量的教學(xué)視頻，講解課程的低階知識(shí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。視頻內(nèi)容要簡(jiǎn)潔明了、重點(diǎn)突出，時(shí)間控制在 10 - 15 分鐘以內(nèi)。

（4）回顧（Review）： 在課堂上，教師通過提問、小組討論等方式，幫助學(xué)生回顧課前學(xué)習(xí)的內(nèi)容，檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為課堂活動(dòng)做好準(zhǔn)備。

（5）測(cè)試（Test）： 設(shè)計(jì)多樣化的測(cè)試題目，如選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題等，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，同時(shí)為課堂活動(dòng)提供素材。

（6）活動(dòng)（Activity）： 圍繞課程的高階目標(biāo)，開展小組討論、案例分析、實(shí)驗(yàn)操作、課程設(shè)計(jì)等課堂活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（7）總結(jié)（Summary）： 教師對(duì)課堂活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)，梳理知識(shí)要點(diǎn)，解答學(xué)生疑問，引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程，總結(jié)學(xué)習(xí)收獲。

4.3 O-PIRTAS 模式的靈活性與變式探索

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生實(shí)際情況，調(diào)整 O-PIRTAS 模式的環(huán)節(jié)順序和時(shí)間分配。例如，在某些章節(jié)中，可以將測(cè)試環(huán)節(jié)提前，通過測(cè)試引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；或者根據(jù)課堂活動(dòng)的需要，適當(dāng)增加活動(dòng)時(shí)間，減少總結(jié)時(shí)間。同時(shí)，探索 O-PIRTAS 模式與其他教學(xué)方法的融合，如項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問題式學(xué)習(xí)等，進(jìn)一步豐富教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。

5 多元化評(píng)價(jià)方案的制定與實(shí)施

5.1 評(píng)價(jià)方案的設(shè)計(jì)原則

（1）以學(xué)生為中心： 注重過程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，全面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成果。

（2）評(píng)價(jià)指標(biāo)與課程目標(biāo)一致： 能夠準(zhǔn)確反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和能力的提升情況。

（3）評(píng)價(jià)方式多樣化： 包括線上考核、線下考核、課堂表現(xiàn)、小組評(píng)價(jià)、自我評(píng)價(jià)等，提高評(píng)價(jià)的客觀性和公正性。

5.2 多元化評(píng)價(jià)方案的具體內(nèi)容

（1）網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)學(xué)習(xí)考核： 通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，記錄學(xué)生課前學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況，如教學(xué)視頻觀看時(shí)長(zhǎng)、課前練習(xí)的完成度和正確率等，占總成績(jī)的 20%。

（2）翻轉(zhuǎn)課堂考核： 根據(jù)學(xué)生在課堂活動(dòng)中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括小組討論的參與度、案例分析的準(zhǔn)確性、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性等，占總成績(jī)的 20%。

（3）課堂教學(xué)考核：教師根據(jù)學(xué)生在課堂上的提問、回答問題、課堂筆記等情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，占總成績(jī)的10%。

（4）期末考試考核：采用閉卷考試的方式，重點(diǎn)考核學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，占總成績(jī)的 30%。

（5）實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核：通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作考核等方式，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度，占總成績(jī)的 20%。

5.3 評(píng)價(jià)結(jié)果的反饋與應(yīng)用

（1）及時(shí)反饋： 將評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)反饋給學(xué)生，幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的問題和不足，調(diào)整學(xué)習(xí)策略。

（2）教學(xué)改進(jìn)：教師根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果分析教學(xué)過程中的問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評(píng)價(jià)方案等進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以提高教學(xué)質(zhì)量。

6 研究結(jié)果與討論

6.1 教學(xué)實(shí)踐效果分析

通過問卷調(diào)查、訪談、學(xué)生作業(yè)、考試成績(jī)等多方面的數(shù)據(jù)，分析基于成果導(dǎo)向的課程內(nèi)容構(gòu)建與整合以及 O-PIRTAS 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)施效果。研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，學(xué)生在知識(shí)掌握程度、學(xué)習(xí)興趣、自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析問題和解決問題能力等方面均有顯著提升。例如，學(xué)生在期末考試中的平均成績(jī)提高了 15%，實(shí)驗(yàn)操作考核的優(yōu)秀率提高了 20%。

6.2 存在的問題與挑戰(zhàn)

（1）教師方面： 在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)視頻制作、課堂活動(dòng)組織等方面，教師面臨較大的工作量和較高的技術(shù)要求。部分教師在教學(xué)設(shè)計(jì)能力和信息技術(shù)應(yīng)用能力方面存在不足。

（2）學(xué)生方面： 部分學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)中存在學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、自主學(xué)習(xí)能力差的問題；在課堂活動(dòng)中，小組合作的積極性和參與度有待提高。

6.3 改進(jìn)措施與建議

（1）教師培訓(xùn)： 加強(qiáng)教師培訓(xùn)，提高教師的教學(xué)設(shè)計(jì)能力和信息技術(shù)應(yīng)用能力。

（2）資源優(yōu)化： 優(yōu)化教學(xué)資源，提供更多的學(xué)習(xí)支持和輔導(dǎo)，如在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的優(yōu)化、教學(xué)視頻的更新等。

（3）激勵(lì)機(jī)制： 建立激勵(lì)機(jī)制，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。例如，通過小組競(jìng)賽、獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等方式，激發(fā)學(xué)生的參與熱情。

7 結(jié)論

7.1 研究總結(jié)

研究通過對(duì)《工程材料及成型技術(shù)》課程的系統(tǒng)分析與重構(gòu)，構(gòu)建了一套基于成果導(dǎo)向的課程內(nèi)容構(gòu)建與整合模式，并結(jié)合 O-PIRTAS 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用。研究結(jié)果表明，該模式能夠有效提升課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的能力，為機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革提供了有益的借鑒。

7.2 研究創(chuàng)新點(diǎn)

研究在課程目標(biāo)制定、課程內(nèi)容重構(gòu)、教學(xué)模式創(chuàng)新、評(píng)價(jià)方案設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)性探索，提出了基于 OBE 理念的課程內(nèi)容構(gòu)建與整合模式，結(jié)合 O-PIRTAS 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了課程教學(xué)的系統(tǒng)性改革。

7.3 研究的局限性與展望

研究的局限性在于樣本的局限性和研究時(shí)間的限制。未來研究將進(jìn)一步擴(kuò)大樣本范圍，深化課程內(nèi)容與教學(xué)模式的改革，探索與其他學(xué)科課程的協(xié)同教學(xué)模式，加強(qiáng)信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，為機(jī)械類專業(yè)教學(xué)改革提供更全面的理論與實(shí)踐支持。

基金項(xiàng)目：吉林省教育科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目《基于成果導(dǎo)向的O-PIRTAS翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式構(gòu)建與應(yīng)用研究-以工程材料及成型技術(shù)課程為例》（GH24529）。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡新軍，馬小，李秀蘭，等.“機(jī)械工程材料”課程改革研究與探索[J].時(shí)代汽車，2024（2）：75-77.

[2]劉婷玉.基于超星學(xué)習(xí)通的混合學(xué)習(xí)模式實(shí)踐創(chuàng)新——以機(jī)械工程材料課程為例[J].時(shí)代汽車，2021（15）：87-88.

[3]郭建鵬.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式：變式—統(tǒng)一—再變式[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2021（06）：77-86.

[4]朱影.“問題導(dǎo)向”教學(xué)模式在思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用策略研究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2021（50）：34-35.