專業(yè)認(rèn)證背景下工程材料及成形課程教學(xué)改革*

文 成，田玉琬，王 貴，胡杰珍，余 江

(廣東海洋大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，廣東 湛江 524088)

為順應(yīng)國(guó)際工程教育的發(fā)展趨勢(shì)，推進(jìn)我國(guó)高校工程教學(xué)改革，提高工程教育質(zhì)量，教育部于2006年開(kāi)始啟動(dòng)工程教育專業(yè)認(rèn)證試點(diǎn)工作[1]。工程教育認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)多年部署建設(shè)，2016年我國(guó)正式成為“華盛頓協(xié)議”成員國(guó)之一，標(biāo)志著中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證體系得到國(guó)際認(rèn)可，這對(duì)促進(jìn)我國(guó)工程教育改革和發(fā)展有著重要作用。專業(yè)認(rèn)證要求改革高校工程專業(yè)的教學(xué)模式，即改變以往強(qiáng)調(diào)“以教為中心”的教學(xué)模式，更強(qiáng)調(diào)“以學(xué)為中心”，并且堅(jiān)持“以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)”的基本原則[2]。

貫徹實(shí)施“以學(xué)為中心”的教學(xué)理念，需要發(fā)展高校課程教育的新模式[3]。近年來(lái)隨著教育信息化的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)/工具與高校教育的深度融合，混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)新理念、新模式不斷出現(xiàn)，為高校課程建設(shè)提供了更大的靈活性[4]。在線開(kāi)放課程的建設(shè)在各高校中也得到了空前重視，促進(jìn)了高等教育教學(xué)的改革與進(jìn)步。以智慧樹(shù)、超星泛雅等為代表的在線教學(xué)平臺(tái)，為線上課程建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)等提供了平臺(tái)基礎(chǔ)[5]，結(jié)合課程特點(diǎn)進(jìn)行合適的教學(xué)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)課前-課中-課后各教學(xué)環(huán)節(jié)的有機(jī)串聯(lián)，建立課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間的溝通橋梁，讓課堂互動(dòng)永不下線。

混合式教學(xué)為工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下“以學(xué)為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)提供了靈活的改革空間。不同于傳統(tǒng)課堂的填鴨式教學(xué)，也區(qū)別于慕課的線上課程模式，混合式教學(xué)則是融合了兩種手段的優(yōu)勢(shì)[6]。其中，線上課堂的設(shè)計(jì)以學(xué)生為主導(dǎo)，教師負(fù)責(zé)整合理論知識(shí)的邏輯關(guān)系，有效設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生們可根據(jù)自身情況選擇在線學(xué)習(xí)的時(shí)間、空間、方式等，以此發(fā)揮學(xué)生們的主動(dòng)性，提升課程學(xué)習(xí)參與度；線下教學(xué)則以教師作為主要引導(dǎo)，結(jié)合學(xué)生在線學(xué)習(xí)的效果及反饋，以課程知識(shí)體系為基礎(chǔ)，組織實(shí)施重難點(diǎn)的答疑、討論等互動(dòng)活動(dòng)，做到線上線下相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)。通過(guò)兩種教學(xué)組織形式的有機(jī)結(jié)合，回歸教育的本源，真正做到以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升課程學(xué)習(xí)的能動(dòng)性和投入度，進(jìn)而提升教學(xué)效果。本文基于工程認(rèn)證的要求，以我?！肮こ滩牧霞俺尚巍闭n程為例，介紹了課程建設(shè)的基本情況，從課程資源建設(shè)、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和課程考核評(píng)價(jià)方面，提出了混合式教學(xué)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(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，該課程從機(jī)械制造工程應(yīng)用的角度出發(fā)，系統(tǒng)介紹了工程材料的基礎(chǔ)理論知識(shí)和成形加工技術(shù)，以金屬材料為重點(diǎn)將成分、工藝、組織與性能的關(guān)系貫穿課程。介紹了常用金屬材料分類及其工程應(yīng)用，熱處理及表面改性技術(shù)及其對(duì)金屬材料性能的影響，鑄造、塑性加工、焊接等材料成形技術(shù)及應(yīng)用；講述了機(jī)械零件失效分析、合理選材及工藝路線制定等內(nèi)容。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握材料及成形技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，理解機(jī)械零部件設(shè)計(jì)、選材、加工三者之間有機(jī)聯(lián)系，對(duì)后續(xù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造綜合實(shí)踐、畢業(yè)實(shí)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程提供必要的知識(shí)支撐，在機(jī)制專業(yè)的課程體系中起著承上啟下的重要作用。

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，需要達(dá)到3個(gè)教學(xué)目標(biāo)：①掌握工程材料的基礎(chǔ)知識(shí)，理解材料成分、加工工藝、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在關(guān)系，能夠運(yùn)用這些關(guān)系解釋材料加工和使用中出現(xiàn)的問(wèn)題，并提出解決方案。②掌握材料加工工藝的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠判別成形件結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)的合理性，能夠解釋成形件缺陷產(chǎn)生的主要原因及質(zhì)量問(wèn)題，并提出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。③掌握機(jī)械零件的失效分析方法，能夠根據(jù)機(jī)械零部件的服役條件和性能要求，進(jìn)行合理的選材及加工工藝路線的設(shè)計(jì)，能夠識(shí)別零件選材及工藝路線制定中存在的問(wèn)題，并提供合理的解決方案。每個(gè)課程目標(biāo)分別對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求中關(guān)于工程知識(shí)和問(wèn)題分析的指標(biāo)點(diǎn)。

按照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)必須與課程目標(biāo)相對(duì)應(yīng)，因此需要構(gòu)建合理的課程知識(shí)體系，對(duì)主要知識(shí)點(diǎn)的難易程度、重要程度以及學(xué)習(xí)要求進(jìn)行細(xì)分，同時(shí)需要考慮如何基于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和案例應(yīng)用的分析，使學(xué)生具備解決一般工程問(wèn)題的能力。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”，對(duì)“工程材料及成形”課程進(jìn)行線上線下教學(xué)探索，建立以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，使學(xué)生達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證下的培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求，同時(shí)為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)教育的有效評(píng)價(jià)，提供有力的支撐。目前本課程總學(xué)分為3，總學(xué)時(shí)48，機(jī)制專業(yè)培養(yǎng)方案修訂后，課程涉及的實(shí)驗(yàn)歸入機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)，因此混合教學(xué)的設(shè)計(jì)主要針對(duì)理論知識(shí)內(nèi)容。

2 混合式課程建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題

混合式教學(xué)方式的體現(xiàn)，應(yīng)該與具體課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)對(duì)象相匹配，涉及學(xué)習(xí)資源、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)手段的整合利用?！肮こ滩牧霞俺尚巍闭n程的建設(shè)圍繞著機(jī)械制專業(yè)的畢業(yè)培養(yǎng)能力和工程認(rèn)證要求，隨著人才培養(yǎng)目標(biāo)的不斷調(diào)整，該課程的教學(xué)目標(biāo)從側(cè)重理論知識(shí)學(xué)習(xí)向著重應(yīng)用技能教育轉(zhuǎn)變，旨在訓(xùn)練學(xué)生針對(duì)不同的機(jī)械零件進(jìn)行初步的材料和成形工藝選擇的技能，并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生形成分析工程問(wèn)題、設(shè)計(jì)解決方案的工程意識(shí)。為了支撐課程教學(xué)目標(biāo)，達(dá)成畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，本課程進(jìn)行線上+線下融合式教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題包括：

①線上、線下教學(xué)內(nèi)容分配問(wèn)題：線上教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和碎片化學(xué)習(xí)能力，滿足不同層次學(xué)生的個(gè)性化需求，而線下教學(xué)中教師主導(dǎo)與監(jiān)管整個(gè)教學(xué)過(guò)程，有利于及時(shí)交流、反饋，保證教學(xué)進(jìn)程和效果。因此，如何根據(jù)課程各章節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn)，并結(jié)合兩大類教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，對(duì)線上、線下教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理分配是本課程建設(shè)的重點(diǎn)之一。本課程擬將課前導(dǎo)學(xué)、簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)線上教學(xué)方式進(jìn)行教授，以自主學(xué)習(xí)和碎片化學(xué)習(xí)為具體方式，從而增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和時(shí)間管理能力，解決課時(shí)不足和學(xué)生個(gè)體差異大的難題；擬將困難的知識(shí)點(diǎn)放在線下課堂上講解，并增加小組討論、課堂展示、設(shè)計(jì)應(yīng)用環(huán)節(jié)，以探究學(xué)習(xí)和應(yīng)用導(dǎo)向?qū)W習(xí)為具體方式，將更多時(shí)間用在引導(dǎo)學(xué)生在廣度和深度上進(jìn)行拓展與挖掘，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高實(shí)踐能力。

②線上、線下教學(xué)協(xié)調(diào)性問(wèn)題：盡管傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式與MOOC等線上教學(xué)模式能夠優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，但這畢竟是兩種完全不同的教學(xué)模式的結(jié)合，因此，如何保證線上+線下混合式教學(xué)內(nèi)容的銜接性，讓兩者發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)確保教學(xué)內(nèi)容完整連貫是本課程建設(shè)的重點(diǎn)之一。本課程擬將系統(tǒng)總結(jié)各章節(jié)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)、學(xué)習(xí)任務(wù)及其特點(diǎn)，認(rèn)真思考、科學(xué)設(shè)計(jì)各知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)模式、教學(xué)資源、教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)策略，針對(duì)需要學(xué)生在線上自主學(xué)習(xí)完成的知識(shí)和任務(wù)，增加不定時(shí)提問(wèn)、定期測(cè)驗(yàn)、QQ群隨時(shí)答疑的機(jī)制，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)、掌握程度，篩選難點(diǎn)、重點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)在線下課堂上深入講解，從而保證線上和線下內(nèi)容的貫通。

③混合式教學(xué)成效反饋問(wèn)題：在對(duì)我校制圖課程線上線下教學(xué)成效的調(diào)研中，有80%的同學(xué)認(rèn)為混合式教學(xué)可以提高課堂參與度，90%以上的學(xué)生表示對(duì)混合式教學(xué)方式和效果感到滿意。然而，作為新型的教學(xué)模式突發(fā)問(wèn)題是難以避免的，如何進(jìn)行持續(xù)、有效、及時(shí)的成效反饋，并迅速響應(yīng)問(wèn)題、完善教學(xué)過(guò)程，是本課程建設(shè)的重點(diǎn)之一。本課程一方面擬建立微信/QQ群隨時(shí)了解學(xué)生的難處，聽(tīng)取學(xué)生的問(wèn)題和建議；另一方面擬選擇同專業(yè)的兩組班級(jí)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，選擇中等難度的知識(shí)點(diǎn)讓兩組班級(jí)分別進(jìn)行傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)和線上學(xué)習(xí)并進(jìn)行相同的測(cè)試，比較兩組班級(jí)的學(xué)習(xí)用時(shí)、測(cè)試用時(shí)、平均成績(jī)、成績(jī)分布和課程評(píng)價(jià)，從而不斷完善線上線下混合式教學(xué)的課程設(shè)計(jì)。

3 課程資源建設(shè)及教學(xué)設(shè)計(jì)

我校面向機(jī)制專業(yè)的“工程材料及成形”課程，包括材料的基礎(chǔ)知識(shí)和成型方法，內(nèi)容比較冗繁，名詞概念等術(shù)語(yǔ)對(duì)非材料專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)不易理解，掌握并應(yīng)用具有一定的難度。因此，在混合式課程設(shè)計(jì)上需充分考慮學(xué)生基礎(chǔ)和課程內(nèi)容特點(diǎn)。該課程在設(shè)計(jì)時(shí)整合了網(wǎng)絡(luò)上已有的課程資源，課程設(shè)計(jì)不再拘泥于傳統(tǒng)教學(xué)的章節(jié)限制，而是將課程涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化，如將材料的牌號(hào)及應(yīng)用以知識(shí)單元的形式錄制有聲PPT和教學(xué)微視頻，上傳到教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)整理課程內(nèi)容的邏輯關(guān)系，為后續(xù)的選材提供基礎(chǔ)并明確重點(diǎn)、難點(diǎn)，供學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)。在教學(xué)內(nèi)容中嵌入知識(shí)點(diǎn)相關(guān)案例，并引入研討式問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，為課堂教學(xué)互動(dòng)交流做好準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可以帶著問(wèn)題、任務(wù)進(jìn)入在線或線下課堂，課中教學(xué)環(huán)節(jié)的主要任務(wù)是對(duì)知識(shí)點(diǎn)疑問(wèn)、重難點(diǎn)進(jìn)行突出講解，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程知識(shí)內(nèi)容的反饋，將在線知識(shí)點(diǎn)體系化，促進(jìn)學(xué)生形成完善的知識(shí)框架。組織實(shí)施有效的教學(xué)互動(dòng)環(huán)節(jié)，提升學(xué)習(xí)效果。

工程教育認(rèn)證要求下，需要加強(qiáng)線上線下等課程資源的建設(shè)，針對(duì)“工程材料及成形”的課程建設(shè)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的具體資源建設(shè)情況包括：

①線上教學(xué)的資源建設(shè)：主要包括信息資源和精品課程資源兩個(gè)模塊。課程信息資源包括教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度安排、知識(shí)點(diǎn)建設(shè)及考核標(biāo)準(zhǔn)、教師聯(lián)系方式等課程基本信息，從而使學(xué)生能夠容易地掌握其中的邏輯結(jié)構(gòu)和層次關(guān)系，并能夠及時(shí)反饋學(xué)習(xí)情況。課程資源擬選用山東大學(xué)的國(guó)家級(jí)精品課程《工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)》(https://www.icourse163.org/course/SDU-306001)，作為本課程線上教學(xué)內(nèi)容。該課程與本門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容完全吻合，其教學(xué)資源亦豐富，有課程全程錄像、完整的課程教學(xué)課件和習(xí)題庫(kù)等，并且提供了知識(shí)點(diǎn)建設(shè)、章節(jié)考核等靈活設(shè)置選項(xiàng)。

②線下教學(xué)的資源建設(shè)：主要包括電子教材、課件資源、作業(yè)講評(píng)、習(xí)題答案4個(gè)模塊。課件資源主要包括教師上課所使用課件、知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)心得、知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)技巧與章節(jié)總結(jié)以及拓展教學(xué)資源等內(nèi)容。作業(yè)講評(píng)和習(xí)題答案模塊主要針對(duì)線下習(xí)題冊(cè)上的練習(xí)題以及知識(shí)深度拓展題目提供必要的答案和講解。探索針對(duì)章節(jié)知識(shí)內(nèi)容，設(shè)置線下討論課程，要求學(xué)生分組查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)，制作PPT進(jìn)行講解。

③教學(xué)活動(dòng)的資源建設(shè)：主要包括答疑討論、試題庫(kù)、課程作業(yè)、案例分析4個(gè)模塊。答疑討論模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、典型問(wèn)題討論。試題庫(kù)模塊是學(xué)生進(jìn)行自主測(cè)試、學(xué)習(xí)程度自查的重要部分。課程作業(yè)包括小作業(yè)和大作業(yè)，小作業(yè)分散布置并以零碎知識(shí)點(diǎn)為主，大作業(yè)在課程最后布置以實(shí)際零件的材料選擇和工藝設(shè)計(jì)為主。案例分析是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作、應(yīng)用能力的重點(diǎn)部分，考慮到不同學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和理解能力不同，除了在線下授課過(guò)程中對(duì)案例分析進(jìn)行詳細(xì)的講解外，還需提供案例分析的資料。

4 混合式課程教學(xué)評(píng)價(jià)

為了滿足工程認(rèn)證的需要，支撐機(jī)制專業(yè)人才培養(yǎng)對(duì)該課程提出的畢業(yè)要求，“工程材料及成形”混合式課程評(píng)價(jià)采用線上線下雙重考核的方式，將“過(guò)程考核”與“結(jié)果評(píng)價(jià)”相融合。對(duì)于線上學(xué)習(xí)情況的考核，教學(xué)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每位學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、線上測(cè)試結(jié)果、線上作業(yè)完成情況、線上互動(dòng)情況等的自動(dòng)追蹤，因此可以制定線上成績(jī)?cè)u(píng)定策略。對(duì)于線下學(xué)習(xí)情況的控制主要通過(guò)課堂上對(duì)知識(shí)的回憶與檢查、學(xué)生講課、作業(yè)點(diǎn)評(píng)等環(huán)節(jié)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，并著重參考大作業(yè)完成情況和最終期末考試設(shè)計(jì)線下成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。課程的評(píng)價(jià)反饋涉及到幾個(gè)方面包括：①教師自評(píng)：以7天為一個(gè)周期撰寫(xiě)“課程日記”或“反思報(bào)告”。②學(xué)生反饋：以30天為一個(gè)周期攥寫(xiě)“學(xué)習(xí)心得”或“課程建議”。③成績(jī)對(duì)比：利用以上教學(xué)模式，選擇同專業(yè)的 A、B 兩組班級(jí)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其中A組班級(jí)采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，B組班級(jí)采用線上線下教學(xué)模式。以7天為周期記錄每組班級(jí)的學(xué)習(xí)進(jìn)度，以對(duì)比兩種教學(xué)模式的教學(xué)效率；每周進(jìn)行一次隨堂小測(cè)試，記錄測(cè)試用時(shí)和測(cè)試成績(jī)，以分析每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的最優(yōu)教學(xué)模式；對(duì)期末成績(jī)進(jìn)行總結(jié)，分析兩種教學(xué)模式下平均成績(jī)、成績(jī)分布、不及格率、優(yōu)秀率的差異，以最終評(píng)定線上線下融合式教學(xué)的成效。

5 結(jié) 語(yǔ)

工程教育認(rèn)證是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的合格性評(píng)價(jià)，已成為我國(guó)高等教育的風(fēng)向標(biāo)，對(duì)于增強(qiáng)高校的競(jìng)爭(zhēng)力、提高學(xué)生專業(yè)技能具有重要的意義。在以我校機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證背景下，針對(duì)作者承擔(dān)的工程材料及成形課程，討論了混合式教學(xué)的作用、教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)及教學(xué)反饋評(píng)價(jià)等問(wèn)題?；旌鲜浇虒W(xué)手段的靈活運(yùn)用，能夠促進(jìn)工程認(rèn)證中“以學(xué)為中心”教育理念的貫徹。工程認(rèn)證背景下的專業(yè)建設(shè)和課程改革是一項(xiàng)綜合性工程，不同教學(xué)方式、教育理念的創(chuàng)新，將促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的不斷提升，混合式教學(xué)方式的應(yīng)用需要依據(jù)課程特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化專業(yè)技能的培養(yǎng)，以提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。