基于成果导向的《铸造造型材料》课程教学实践

夏露 龙威 周小平 张友寿 黄晋

摘 要：基于成果导向教育理念，遵循反向设计原则，将学科前沿知识和科研成果融入教学，设计课堂小实验，学生通过实验感悟材料特性；采用“项目式教学法”，调动学生的参与意识和学习积极性，提高分析问题、解决问题的能力，培养学生团队合作与交流能力，提升学习效果，达成学习成果。

关键词：成果导向教育；项目式教学法；铸造造型材料；学习成果；教学实践

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）19-0111-03

Abstract： Based on the idea of the outcome based education， following the reverse design principle， this paper introduces discipline frontier knowledge and scientific research into teaching， and designs classroom experiments to let students perceive material properties. Through adopting the Project Teaching Method， it is intended to arouse students' sense of participation and initiative， improve the ability of analyzing and solving problems， cultivate teamwork and communication skills， improve learning results， and achieve learning outcomes for students ultimately.

Keywords： outcome-oriented education； project teaching method； casting molding material； learning outcomes； teaching practice

成果導向教育（OBE）是工程教育专业认证遵循的三个基本理念之一，对引导和促进专业建设与教学改革、保障和提高工程教育人才培养质量至关重要。成果导向教育认为：学生通过教育教学过程后所取得的学习成果是教学设计和教学实施的目标，它既是OBE的起点，又是OBE的终点，教学设计上遵循反向设计原则[1]。

《铸造造型材料》课程作为铸造方向专业课之一，该课程所包含的知识在铸造行业中占有非常重要的地位，既关系着铸件质量，又关系着生产效益、环境可持续发展等。近些年来，笔者在组织实施本课程教学中，基于成果导向教育理念，把握四个问题：1.这门课程想让学生取得的学习成果是什么？2.为什么要让学生取得这样的学习成果？3.如何有效地帮助学生取得这些学习成果？4.如何知道学生已经取得了这些学习成果？通过调研，确定本课程的学习成果，依此反向设计本课程的教学内容、教学方法和评价方式。

一、明确学习成果

通过企业调研、毕业生访谈、问卷调查等分析学生毕业后可能从事的工作、岗位发展及能力需求，结合本专业的培养目标和毕业要求，确定本课程支撑的毕业要求及学习成果。本课程的学习成果为：通过本课程的学习，学生能够了解铸造行业造型材料现状及发展趋势，熟悉开发铸型（芯）用造型材料的技术要求，掌握造型材料生产工艺及质量控制，砂型与砂芯制备工艺及技术，具备运用所学知识分析、解决材料成形复杂工程问题的能力，为从事材料成形方面的工作奠定良好的专业基础。

二、设计教学内容

学习成果代表了本专业毕业生毕业时应具备的专业水平和专业能力，这种水平和能力主要通过课程教学和实践来实现，需要对教学内容进行适度地拓展和提炼。

在知识更新速度日益加快，科学技术日新月异的时代，新技术、新工艺、新材料不断涌现，随着人们环保意识的不断增强，国家对可持续发展的高度重视，美丽中国建设步伐的加快，铸造行业传统的造型材料改革势在必行。基于学习成果导向、社会发展需要和学生未来使命担当，笔者在课程教学中，密切跟踪铸造行业发展的新动态，适时将铸造行业研究的新成果引入课堂，更新、充实教学内容，保持对铸造行业发展关注的紧密度。例如，先后将课题组完成的新型环保型无机铸造粘结剂、防渗透粘砂铸造涂料等产品的开发和应用成果， “世界铸造组织造型材料及工艺国际论坛”上展示的来自中国、美国、德国等国家对传统材料及工艺的改进、铸造新材料、新工艺等纳入课堂教学内容。并将水泥自硬砂、合脂砂的内容改为自学，课堂讲授中增加了目前铸造行业新兴的宝珠砂、磷酸盐砂的内容，拓展学生的知识视野、激发学生的学习兴趣、引导学生关注行业发展，为学生毕业后更好地与企业接轨奠定基础。

三、设计教学方法

（一）设计课堂小实验

课堂是教育教学实施的主要形式，为了适应成果导向教育的要求，笔者在课堂教学中，通过设计课堂小实验，实现从灌输课堂向对话课堂、从知识课堂向能力课堂、从重学轻思向学思结合转变[2]。

1. 实施案例

《铸造造型材料》中的材料既包括金属材料，又涉及无机和有机非金属材料，我校材料成型与控制工程专业铸造方向的学生所接触到的材料主要是金属材料，对非金属材料及其性能特点、检测方法等基本是空白，学生都比较陌生。为了提高教学效果，注意吸引课堂教学中“边缘学生”[3]，笔者有意设计一些课堂小实验，增强课堂教学的生动性和吸引力，引导学生自己动手完成实验，分析实验现象，使学生在实验中认识材料，掌握其特点。例如，在学习普通粘土、钙基膨润土、钠基膨润土三种粘土的晶体结构、性能特点及其应用这部分内容时，笔者讲述三种粘土的晶体结构，现场向学生展示三种粘土后，提出“结构的不同将导致三者性能上有什么不同”“如何选用粘土”等问题。在问题驱动下，先由学生大胆猜想实验方法、实验现象，此时，所有的学生，包括“边缘学生”，都主动要求参与实验，饶有兴趣地等待实验……，然后学生一步步完成实验，以实验来直观呈现三种粘土的吸水性、钙基膨润土活化处理方法。

2. 实施要求

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：要关注学生不同特点和个性差异，发展每一个学生的优势潜能。这就要求任课教师要用灵敏的耳朵聆听、用敏锐的眼睛洞察，迅速地对学生在课堂中的表情言行做出判断，并有意识地安排“边缘学生”参与到实验中，给他们创造更多的机会。

课堂小实验的组织实施，教师既要做到“以学生为主体”，又要起到“主导”作用，只有坚持以学生为主体与以教师为主导相结合的原则，才能转变课堂教学模式，实现教学互动、教学相长，最终提高教学质量。实验进行中，教师在适当的时候让实验者停止实验，向其他学生展示阶段实验结果，引导全体学生运用所学的知识讨论、分析现象产生的原因，以及继续实验可能产生的现象，并将学生讨论的观点、结论记录在黑板上。同时，教师还要巧妙的给予点拨，最后进一步补充、完善、总结，让课堂教学理论结合实践，知识体系完整，逻辑关系明晰，增强学生对知识学习“娓娓道来”“水到渠成”的感受。

笔者认为课堂教学在大学生思想政治教育中占据重要地位，不仅是传授知识能力，也负有育人职责。在教学过程中注重激活学生的思维，秉承“所有学习者都能成功”的成功教育理念，对学生参与教学活动给予更多的认可和赞赏，使学生获得成功的满足感，特别是对于“边缘学生”来说，获得成功的满足感更甚， 更有利于他们回归课堂，重新找到学习的乐趣，找回自信。

（二）引入项目式教学法

成果导向理念强调以学生为本，重视学生在知识获得后的应用与实践。本课程采用项目式教学法，实现了从封闭课堂向开放课堂的转变，提高实践能力。

1. “项目式教学法”释义

“项目式教学法”是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论与实践有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。这种教学模式融合了多种教育思想和理论，最有代表性的是建构主义理论和多元智力理论，在项目组织实施中注重学习的积极主动性、目标指引性、任务真实性、不断反思性和互动合作性[4]，通过完成真实项目，来帮助学生自主地构建和完善知识体系，在项目研究学习过程中提高学生多元智力，使学生的智力潜能得到开发和互补，达到人人进步但不同步，个个成才但不同才。

2. “项目式教学法”设计

《铸造造型材料》是一门应用性极强的课程，按照传统的“填鸭式”教学方法很难实现学习成果的达成。本课程采用项目式教学法，对课程的原有教学内容，按照其自身特性和教学需要进行分类设计、调整重组，将提出项目到完成项目的全过程贯穿于课堂教学始终。

基于成果导向的项目式教学法强调产出但不轻视输入，笔者针对水玻璃砂、磷酸盐砂、树脂砂等章节内容，集中讲授相关粘结剂的结构、粘结机理以及必要的基础知识之后，设计若干个项目，每个项目4～5人，各项目团队需要在规定时间内完成项目内容，包括检测所采用的粘结剂的理化特性，得到混砂配方、最佳制芯工艺，做出产品（即砂芯），检测产品是否达到项目提出的性能指标。项目完成后进行成果展示汇报，汇报内容包括实施方案、性能检测手段及性能指标、最佳混砂配方、制芯工艺、产品应用特点等。

项目实验在开放式实验室进行，学生利用课余时间随时到实验室做实验，现场的任课教师、课程组其他老师或研究生都可接受学生咨询，有问题可在第一时间得到指导。

3. “项目式教学法”实施要点

历经2个年级的“项目式教学法”实践与总结，项目式教学实施流程主要概括为：组建项目团队、确定项目选题、拟订实施计划及项目分工、开展项目研究、汇报项目成果、反馈点评成果、考核评价等步骤。其中，组建项目团队时，要承认学生的差别和能力的不同，注重团队成员在知识、能力、个性乃至性别等方面的合理搭配，使项目团队成员间的分工合作，学科知识、智力才能等方面优势互补，为项目研究、成果总结等环节实现探讨交流、思维创新奠定基础，为建构新的知识体系，提升学生综合性的多元智力奠定基础。汇报展示成果时，既注重满足“优秀生渴望表现、中等生期待收获，边缘生期待认可”的心理需求，又给予中等生和边缘生更多的机会，让他们体验团队合作所获得的成功感和认同感。考核评价包括教师评价、学生自评，教师评价时不仅仅关注最终的研究成果，也考察项目团队的研究计划及其实施情况，团队成员的分工、完成情况、项目组成员互助性协作能力和学习能力，以及项目的难度系数等。在项目实施过程中，教师需要及时了解项目进展，适时适度地加以引导和指导。

“项目式教学法”的运用与实施，为学生“接受学习”和“发现学习”搭建了平台与载体，学生通过自主学习开展实验探究，实现了“学后用”“用中学”。

四、设计评价方式

本课程基于成果导向教育采用了多元结合的评价方式，将考核要素分為理论考试、项目实践、平时表现、作业训练四个方面，各考核要素所占比例分别为60%、20%、10%、10%。理论考试侧重于考查学生对基础知识的掌握程度，分析问题、表达解决问题的能力；项目实践成绩由实验表现、实验报告、成果汇报三个方面综合评定；平时表现主要包括课堂小实验操作、材料认识和讲解、铸件缺陷分析辩论等；作业则基于项目式教学来布置，在项目式教学中，每个团队只完成一个项目，而不同型砂（如原砂种类不同、粘结剂不同、硬化方式不同），其型砂配方、混砂工艺、砂芯性能都会不一样，为进一步培养学生举一反三、学习思考能力，采用拓展补充的方式，布置的作业为非本组项目的内容。这种多侧面的成绩评定，不仅考查学生掌握知识的程度，还考查学生运用知识解决问题的能力。

五、教学实践效果

（一）专业水平和专业能力

通过教学方法的改进，学生成了课堂的主体，学习热情明显提高，激发了学生主动发现问题的兴趣，提高了解决问题的能力，学习效果也得到较大的改善。以前该课程考试卷面分数80分以上比例不足15%，实施改革后，卷面良好率提高到43.5%，本课程对毕业要求指标点的达成度由0.68提高到0.81。

（二）其他能力

工程认证12条毕业要求中个人和团队协作能力、沟通表达能力以及终身学习能力是無法完全用课程体系来支撑，并进行定量评价的，本课程采用的课堂小实验和项目式教学法，对这些软指标的达成提供了一定的支撑。

六、持续改进

（一）项目设计的持续改进

在项目设计时，既要紧密结合课程特点，又要充分适应以市场需求为导向、以企业用人标准为杠杆的应用型创新人才培养机制，注意将碎片式的模块内容系统化，例如，在最终完成后的项目中选择合适的项目产品和工艺，进行生产浇注，通过铸件的质量、造型及浇注现场环境、落砂程度来反馈项目的应用价值，将本专业的核心模块课内容串联起来，形成完整的知识体系，支撑本专业毕业要求的达成。

（二）评价体系的持续改进

目前，项目实践的评价主要由老师根据完成结果进行评价，没有充分考虑学生自身的差异和努力程度。在今后的项目实践评价中，可以采取团队互评、项目团队内的成员互评，将学生引入评价主体中，还可以拓展到课程组其他老师及研究生，定性与定量评价相结合，力求全面完整、客观真实地反映学生的实际水平和学习成果。

七、结束语

确定学习成果，反向设计本课程的教学内容、教学方法和评价方式，引入课堂小实验和“项目式教学法”是基于成果导向教育理念的积极实践，充分反映了多元方法与多种模式并重的发展趋势，强调了质与量的有机结合、目标与过程的相互包容，但任何一种教学形式不可能是完美无缺的，我们将继续探寻更适合高等学校工程教育的教学模式。

参考文献：

[1]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10.

[2]李志义.成果导向的教学设计[J].中国大学教学，2015（3）：32-39.

[3]张淼，郑友训.从生态课堂视角论课堂教学中“边缘人”的转化[J].当代教育科学，2016（18）：61-64.

[4]Sally Betman.多元智能与项目学习[M].北京：中国轻工业出版社，2004.

[5]白少元，解庆林，游少鸿，等.成果导向教育模式下环境工程CAD课程改革与实践[J].高教学刊，2017（02）：61-62+64.

[6]荣浩.地方本科高校转型发展背景下成果导向教学模式在旅游管理专业课程中的实践研究[J].高教学刊，2017（10）：41-42.

[7]赵丹.成果导向法在《国际贸易实务》课程中的运用[J].高教学刊，2016（20）：117-118.