OBE理念在《材料工程基礎(chǔ)》課程教學中的實踐研究

李青霄 張心會 金 彪 汪 瀟 張建武 徐龍云 劉富玲 馬先偉

①河南城建學院材料與化工學院 ②河南城建學院能源與建筑環(huán)境工程學院 ③河南城建學院土木與交通工程學院

采用線上線下混合式教學模式，把以學生為中心，以產(chǎn)出為導向，持續(xù)改進的OBE教育理念融入《材料工程基礎(chǔ)》課程授課之中，聚焦“新工科”建設(shè)內(nèi)容，依據(jù)企業(yè)崗位需求構(gòu)建課程目標，依據(jù)企業(yè)材料制備和加工需要的基礎(chǔ)理論知識構(gòu)建教學案例，使理論講解與案例分析相結(jié)合，使之條理化、系統(tǒng)化。結(jié)果證明，融入OBE教育理念的混合式教學模式結(jié)合企業(yè)崗位需求的知識構(gòu)建教學案例，能有效提高課程目標的達成度。并且這種教學模式遵循“兩性一度”的金課標準，形成了教學的閉環(huán)，實現(xiàn)了教、學、做的有機統(tǒng)一，并融入思政元素，實現(xiàn)了立德樹人。

黨的二十大報告指出“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)、戰(zhàn)略性支撐”。這一論斷證明我國現(xiàn)代化建設(shè)始終把教育、科技和人才事業(yè)置于非常重要的戰(zhàn)略地位。國之大計，教育先行，教育興則國興，教育強則國強。為推動國家的興旺和強大，教育理念要現(xiàn)代化，教學要改革，改革的核心就是把以“教”為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W”為中心，這種教育理念即為“以學生為中心，以產(chǎn)出為導向（學習成果），持續(xù)改進”的OBE教育理念[1]。本研究把這一理念融入《材料工程基礎(chǔ)》課程授課之中，采用線上線下混合式教學模式，聚焦“新工科”建設(shè)內(nèi)容，依據(jù)企業(yè)崗位需求構(gòu)建課程內(nèi)容，依據(jù)企業(yè)材料制備和加工需要的基礎(chǔ)理論知識構(gòu)建教學案例，使基礎(chǔ)理論知識的講解與工程案例分析深度融合，切實提高學生學習的參與度和深度，遵循“兩性一度”的金課建設(shè)標準[2]，形成教學的閉環(huán)，實現(xiàn)理論與實踐的融合，融入思政元素，實現(xiàn)立德樹人。下面從課程定位、課程目標、課程設(shè)計、課程實施、課程評價、課程條件和課程特色七個方面對融入OBE教育理念的、采用混合式教學模式的、聚焦“新工科”建設(shè)內(nèi)容的、結(jié)合企業(yè)崗位需求的《材料工程基礎(chǔ)》課程的教學實踐進行研究探討。

1 課程定位

《材料工程基礎(chǔ)》課程是探討材料制造和加工所依據(jù)的基本理論和基礎(chǔ)知識的課程[3]。河南城建學院無機非金屬材料工程專業(yè)開設(shè)該課程是依據(jù)學校定位和專業(yè)定位來進行設(shè)置的。我們學校的定位是“城建”類應(yīng)用技術(shù)型本科院校，構(gòu)建與地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相匹配的有7個專業(yè)集群，無機非金屬材料工程專業(yè)的定位對工程建造集群屬于骨干專業(yè)，對新材料與生物化工集群屬于支撐專業(yè)。該專業(yè)的培養(yǎng)目標是立足中原、面向全國，滿足區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需求，培養(yǎng)建筑材料制備、應(yīng)用、工程檢測等行業(yè)的、具有愛國情懷的高素質(zhì)應(yīng)用技術(shù)型人才。

依據(jù)學校定位、專業(yè)集群建設(shè)內(nèi)容和無機非金屬材料工程專業(yè)建設(shè)的需求，材料科學與工程被設(shè)置為主干學科，主要研究內(nèi)容包括材料的成分、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，材料的性能和應(yīng)用，材料的制備和加工。其中材料的成分、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)屬于《材料科學基礎(chǔ)》課程講授的內(nèi)容，材料的性能和應(yīng)用屬于《無機材料性能》課程講授的內(nèi)容，材料的制備和加工屬于《材料工程基礎(chǔ)》講授的內(nèi)容[3]。通過對這三門課程的學習，能加深學生對材料從微觀到宏觀的認識和理解，這種課程定位能很好的體現(xiàn)出對學校定位、專業(yè)集群建設(shè)和專業(yè)培養(yǎng)目標的支撐作用。

2 課程目標

與學校、專業(yè)、課程定位相符，制定“三位一體”教學目標，融入課程思政，堅持立德樹人，培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才，實現(xiàn)德、知、能一體、教、學、做一體。注重從知識、能力、素質(zhì)層面對學生發(fā)展能力的培養(yǎng)。其中知識目標1：培養(yǎng)學生掌握材料工程的共性基礎(chǔ)理論；了解材料工程的研究方法，能將工程理論應(yīng)用于物料干燥及燃料燃燒的分析過程中；能力目標2：學生能根據(jù)工程實際問題，利用《材料工程基礎(chǔ)》知識進行分析設(shè)計、研究解決建筑材料與制品的加工、制造等工程問題的能力，培養(yǎng)學生的工程意識和創(chuàng)新意識；情感態(tài)度價值觀目標3：通過各個教學環(huán)節(jié)的實施，培養(yǎng)學生獨立思考、自主探究，解決實際復雜工程問題的能力，同時養(yǎng)成良好的工程安全意識和習慣，具有良好職業(yè)素養(yǎng)、實踐能力和創(chuàng)新意識的應(yīng)用技術(shù)型人才，實現(xiàn)把學生培養(yǎng)成為從事材料制備和加工領(lǐng)域研究的接班人，使祖國乃至全人類文明的發(fā)展邁上新臺階。

“三位一體”的教學目標與課程的3個畢業(yè)要求一一對應(yīng)。課程目標1對應(yīng)于指標1：能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識和數(shù)學模型方法用于推演、分析無機非金屬材料和土木工程結(jié)構(gòu)檢測專業(yè)工程問題；課程目標2對應(yīng)于指標2：能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識和數(shù)學模型方法用于無機非金屬材料和土木工程結(jié)構(gòu)檢測專業(yè)工程問題解決方案的比較與綜合；課程目標3對應(yīng)于指標3：能基于相關(guān)科學原理和數(shù)學模型方法正確表達無機非金屬材料工程和土木工程結(jié)構(gòu)檢測領(lǐng)域的復雜工程問題。

3 課程設(shè)計

《材料工程基礎(chǔ)》課程教學遵循OBE教育理念，聚焦“新工科”建設(shè)內(nèi)容，以社會、企業(yè)崗位的需求為依據(jù)構(gòu)建課程內(nèi)容，依據(jù)企業(yè)材料制備和加工需求的基礎(chǔ)理論知識來構(gòu)建教學案例，使理論講解與案例分析相融合。并使之條理化、系統(tǒng)化，融入思政元素，能很好的實現(xiàn)理論與實踐的融合。

在緒論部分講解中，結(jié)合無機非金屬材料工程專業(yè)的特點，播放瓷磚、陶瓷、玻璃等生產(chǎn)工藝流程視頻，引出《材料工程基礎(chǔ)》課程講授內(nèi)容，包括流體力學基礎(chǔ)、兩相運動現(xiàn)象，傳熱學基礎(chǔ)，質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)，物料干燥，燃料及其燃燒，使學生學有所用[3]。按照專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合建材系無機非金屬材料工程專業(yè)實際情況，《材料工程基礎(chǔ)》課程共安排40個理論學時，2.5學分。結(jié)合生產(chǎn)實踐和崗位需求，對教學時數(shù)進行適當分配，其中緒論部分占1學時，流體力學基礎(chǔ)占18學時，兩相運動現(xiàn)象占3學時，傳熱學基礎(chǔ)占8學時，質(zhì)量傳遞基礎(chǔ)占3學時，物料干燥占4學時，燃料及其燃燒占3學時。

《材料工程基礎(chǔ)》課程的教學采用線上線下相結(jié)合的混合式教學模式，融入了OBE教學理念，具體教學模式如圖1所示：課前教師發(fā)布章節(jié)學習任務(wù)，學生課前預習提出疑惑，教師分析課前學情，獲悉問題并設(shè)計課堂內(nèi)容；課中師生互動，重難點講解，工程案例分析，課堂回答疑問，課堂討論；課后教師發(fā)布作業(yè)，學生完成作業(yè)，教師批改作業(yè)或?qū)W生互評，教師課后輔導，師生分析總結(jié)、反思、持續(xù)改進、完善所學內(nèi)容，完成課后強化，實現(xiàn)教學的閉環(huán)。

圖1 融入OBE理念的線上線下混合式教學模式

4 課程實施

課前準備資料。教師把《材料工程基礎(chǔ)》課程電子教案、教學大綱、執(zhí)行大綱、課程教學內(nèi)容設(shè)計、主講教材、參考教材、課前利用EV錄制的教學視頻和大學慕課網(wǎng)、在線作業(yè)、在線討論題、在線測試題等內(nèi)容通過學習通平臺推送給學生，要求學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成課前預習內(nèi)容，并提出疑惑。教師分析課前學情，獲悉問題并設(shè)計課堂內(nèi)容。

課中重難點講解、案例分析，師生互動，融入思政元素實現(xiàn)立德樹人。對于比較難理解的抽象概念，通常以故事的形式傳授給學生，加深學生對概念的理解，激發(fā)學生學習的興趣。課堂互動包括課堂討論、案例分析和課堂測試等，使全體學生都參與其中，來調(diào)動學生學習的積極性。

課后強化學習內(nèi)容。課后教師針對每個知識點設(shè)計出對應(yīng)的習題，通過學習通平臺推送給學生并限時作答，學生提交后的作業(yè)，教師批改或?qū)W生互評，然后轉(zhuǎn)發(fā)至QQ平臺，共享對知識點的理解，教師通過對后臺數(shù)據(jù)的分析、有針對性的指導個別學生，做到因材施教，使教學效果達到最優(yōu)化。

課程思政建設(shè)。在整個授課過程中，使思政元素滲透到每個章節(jié)單元，實現(xiàn)了“三融入三轉(zhuǎn)化”，即融入教材、融入課堂、融入學生，實現(xiàn)了理論體系到教材體系的轉(zhuǎn)化，教材體系到教學體系的轉(zhuǎn)化，知識體系到價值體系的轉(zhuǎn)化。使課程教學與課程思政同向同行，協(xié)同育人，實現(xiàn)無縫對接。使課程承載思政，思政融入課程。思政要素舉例是以價值引領(lǐng)為切入點，使國家經(jīng)濟發(fā)展，著名科學家、優(yōu)秀企業(yè)家先進事跡等內(nèi)容進課堂。

5 課程評價

《材料工程基礎(chǔ)》課程的評價方式采用創(chuàng)新的“N+1”形成性評價。評價內(nèi)容滲透到課前、課中、課后，包括課前預習、章節(jié)檢測、在線討論、課堂互動、作業(yè)完成情況統(tǒng)計等內(nèi)容，形成N種過程性評價加1中期末考試評價實現(xiàn)了對學生的全面評價。《材料工程基礎(chǔ)》課程建設(shè)歷程是從2019年開設(shè)至今已有4年，其中2019年、2020年不及格的同學分別為1位，2021年和2022年不及格的同學分別為0位，2019至2022年，課程目標的達成度分別為0.71、0.73、0.78和0.79，每年逐漸上升。證明了OBE教學理念融入該課程，聚焦“新工科”建設(shè)內(nèi)容，不斷優(yōu)化和完善混合式教學模式能很好地提高學生的培養(yǎng)質(zhì)量。

6 課程條件

《材料工程基礎(chǔ)》課程選用的教材是中國工程院士徐德龍主編的、武漢理工大學出版的教材，該課程配套建有國家精品在線網(wǎng)絡(luò)開放課程能很好用于線上線下混合教學模式。參考教材用的有馮云主編的、化學工業(yè)出版社出版的《材料工程基礎(chǔ)》，周美玲主編的、北京工業(yè)大學出版社出版的《材料工程基礎(chǔ)》，莫乃榕主編的、華中科技大學出版社出版的《工程流體力學》，文進主編的、化學工業(yè)出版社出版的《材料工程基礎(chǔ)》，周勇敏主編的化學工業(yè)出版社出版的《材料工程基礎(chǔ)》，孫晉濤主編的、武漢理工大學出版社出版的《硅酸鹽工業(yè)熱工基礎(chǔ)》，這種教學內(nèi)容安排與“城建”特色的學校辦學定位和無機非金屬材料工程專業(yè)特點有很好的鍥合度。

《材料工程基礎(chǔ)》課程團隊成員共有7人，其中教授有2人，副教授有2人，講師有3人，50至55歲以上的教師有1人，40至50歲以上教師3人，30至40歲的教師有3人，中青年教師結(jié)構(gòu)合理，師資力量雄厚，為課程的進一步建設(shè)發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。目前在該課程的建設(shè)中，該教學團隊已發(fā)表教改論文兩篇，分別是《混合式教學在《材料工程基礎(chǔ)》課程教學中的應(yīng)用研究》[4]和《無機非金屬材料工程專業(yè)《材料工程基礎(chǔ)》課程的教學改革探討》[5]，并立項有教改項目《“材料工程基礎(chǔ)”課程線上線下混合式“金課”建設(shè)的研究與實踐》。該課程資源建設(shè)齊全，有完備的電子教案、教學大綱、執(zhí)行大綱和教學內(nèi)容設(shè)計。教學手段主要是信息化教學資源硬件和軟件。硬件是教室和多媒體設(shè)備，軟件是PPT電子課件、精品課程《大學慕課》、學習通和QQ兩個平臺、EV錄制的教學視頻。

7 課程的特色與創(chuàng)新

依據(jù)OBE教學理念和學校的“城建”辦學特色，依據(jù)企業(yè)崗位需求，構(gòu)建了“三位一體”教學目標，結(jié)合工程實際，理論教學引入案例分析，實現(xiàn)理論與實踐的融合，融入思政元素，實現(xiàn)立德樹人，注重從知識、能力、素質(zhì)層面對學生發(fā)展能力的培養(yǎng)。采用“混合式”教學，充分運用現(xiàn)代信息化教學手段，教學策略豐富、使學生參與課前、課中、課后的學習之中，實現(xiàn)了對學生學習的全面評價，形成了閉環(huán)教學，激發(fā)了學生學習興趣，提高了教學質(zhì)量。

授課過程中存在的問題是：①學生綜合應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力有待進一步提高；②個別學生在學習的過程中出現(xiàn)被動學習現(xiàn)象；③內(nèi)容多，課時少。分析《材料工程基礎(chǔ)》教學痛點如下：學生的痛點是公式推導占時較多，聽起來比較枯燥；理論知識難理解、不易掌握，新概念和方程較多，容易混淆。老師的痛點是概念比較抽象，課時少，目前還沒有開設(shè)實驗課。針對該課程授課的痛點，持續(xù)改進措施如下：①進一步把理論知識講解融入工程案例中；建立《材料工程基礎(chǔ)》虛擬仿真實驗教學，間接提高學生動手能力，有利于理論與實踐的結(jié)合；②優(yōu)化融入OBE教育理念的“混合式”教學模式，激發(fā)學生學習興趣；增強學生學習的參與度和深度，對落后學生實行單獨針對性輔導。

根據(jù)建設(shè)過程存在的問題，課程團隊計劃在“十四五”期間對《材料工程基礎(chǔ)》課程的教學做出了建設(shè)規(guī)劃如下：①2022年1月-2023年12月，申報《材料工程基礎(chǔ)》校級網(wǎng)絡(luò)課程；根據(jù)教學經(jīng)驗總結(jié)工作，做出教學反思，完善教學方法和教學手段。②2024年1月-2024年12月，建立《材料工程基礎(chǔ)》課程虛擬模擬實驗教學，實現(xiàn)理論教學的可視化；實現(xiàn)課程教學錄像部分上網(wǎng)，申報省級網(wǎng)絡(luò)課程。③2025年1月-2025年12月，完成所有課程錄像上網(wǎng)；嘗試以項目為載體的教學模式；編寫出適合無機非金屬材料工程專業(yè)的《材料工程基礎(chǔ)》教程，向更高建設(shè)目標沖刺。

8 結(jié)束語

聚焦“新工科”建設(shè)內(nèi)容，融入OBE教育理念的線上線下混合式教學模式的運用能很好地提升課程的教學質(zhì)量。整個教學思路設(shè)計都遵循“兩性一度”金課的建設(shè)標準[2]，其中高階性：依據(jù)企業(yè)崗位需求構(gòu)建課程目標，使知識、能力、素養(yǎng)有機結(jié)合，培養(yǎng)學生解決復雜問題的能力和高級思維；創(chuàng)新性：依據(jù)企業(yè)需求的共性基礎(chǔ)知識來構(gòu)建教學案例。使課程內(nèi)容能反映前沿性和時代性，能體現(xiàn)教學的先進性和互動性；挑戰(zhàn)度：理論講解與案例分析相融合，使之條理化、系統(tǒng)化，能體現(xiàn)課程的難度，需要努力探索才能實現(xiàn)，并融入了思政元素，這種教學模式能很好的實現(xiàn)教、學、做的有機統(tǒng)一，能培養(yǎng)“德、智、體、美、勞”全面發(fā)展的、“城建”特色的應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)目標。