新工科背景下“材料成形工艺”混合式课程体系建设

2022-02-13赵新海刘雪梅郑洪亮

科教导刊 2022年34期

赵新海，郑超，刘雪梅，郑洪亮，孙璐

（山东大学材料科学与工程学院山东济南 250061）

为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略[1]。2017年2月，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设，对高等教育的教学模式和教学体系等提出了新的更高的要求[2]。

材料成型及控制工程专业，一般是由金属塑性成形工艺、液态金属成形工艺和连接成形工艺三个专业合并而成。该专业是机械工程与材料科学与工程的交叉学科，是国民经济发展的支柱产业，是制造业的核心专业，也是先进制造业和智能制造技术（比如3D打印）的主要专业，而且一个国家的材料制造水平，也成为反映一个国家先进制造水平的重要标志。

“材料成形工艺”是材料成型及控制工程专业的一门专业必修课，通常在学生的大三上学期开设，4个学分共64学时。主要讲述金属塑性成形、液态成形和连接成形的常见工艺的原理、特点、应用及质量控制的措施和方法等，既是对之前学习的理论力学、材料力学和金工等专业基础课的深入扩展和提升，也是后续的模具设计、材料成型设备等专业课的基础和根基，在整个材料成型及控制工程的学习体系中起到一个承上启下的重要作用[3]。但由于“材料成形工艺”涉及塑性成形、连接成型和液态成形三种金属成型中各种常见的工艺，内容多，范围广，受限于学分的不断减少，学生普遍反映本课程教学内容偏多，因而仅依靠课堂上的有限学时，很难达到满意的教学效果。随着网络教学的不断普及，利用公开课平台，学生可自主决定学习时间，利用网上课程进行教学内容的预习和复习，促进线下课堂的教学内容的吸收和掌握。同时，利用方便的交流和讨论区，实现了师生讨论交流与互动，便于教师随时掌握学生学情，是线下教学的有益补充。

因此，结合线上教学灵活，自由、线下教学方式直观已沟通等的优点、规避线下、线上教学方式的弊端，探讨“材料成形工艺”课程的线上线下混合式教学体系的建设，具有一定的现实意义和推广价值。

1 课程体系的建设目标

本项目的目标是构建以学生为中心，结合课程思政的线上线下混合式“材料成形工艺”课程体系建设，建设目标主要体现在以下几点：

1.1 教学目标的建立

基于以学生为中心的教学理念，以学习效果为中心，同时考虑本课程的特点，结合“两性一度”的理念，根据授课内容的层次，建立具体的教学目标。

教学目标可以细分为以下三个层次：一是基本理论和概念，重点讲授常见的工艺概念、分类、特点及应用等，使学生能够明晰常见的各种成形工艺，并能够进行简单的区分；二是应力应变分析与质量控制相结合。通过对不同工艺的应力应变变形进行分析，使学生能够掌握变形与成形质量的关系，并能够运用所学知识对质量控制的措施进行简单分析，三是工艺计算与解决问题相结合，通过不同工艺工艺计算的讲授，使学生基于某一特定工艺，分析零件的成形工艺性，探讨适合的成形工艺方案，全面提升学生的分析问题，解决问题能力，实现课程的高阶性，提高课程的挑战度。

1.2 教学方法的设计

以学生的学习为中心，整个课程拟采用线上线下混合式的教学方法，同时按照“抓重点，重体系，避重复“的课程结构设计理念，进行具体线上线下教学方法的设计。

①线上的教学，以章节的关键知识点为抓手，设置章节学习任务清单，各关键知识点涉及的课程资源（含导学内容、视频资源、演示文稿、辅助学习材料，课后测试等）上传到线上教学平台，学生根据分配的任务清单结合网上教学资源和教材等资料进行课前自学和课后复习。

②线下的教学，按照“整体线上线下相结合，具体教学活动相依托”的设计理念，对重点问题或较难掌握的应力应变分析、质量问题分析等进行重点的分析和讲解，同时结合案例教学、翻转课堂、分组展示等多种教学方法，增进学生的创新性，提升学生的表达及团队合作等能力。

1.3 课程思政案例库的建设

结合本课程的特点，以大国工匠，大国重器等记录视频为重点，多方位多角度的搜集，整理课程相关的课程思政案例，撰写案例的使用说明，形成“材料成形工艺”课程的课程思政案例库，实现课程思政的无缝融合，助推学生树立正确的世界观、人生观、价值观。

1.4 考核方式的改进

以学生学习效果为中心，改革传统的单靠期末考试的考核方法，利用雨课堂、问卷星等先进教学手段，实现学生的阶段性评价和测试，同时，引入二阶段考核法，改进线下教学的考核方式，确保学生对课程知识的掌握和应用；同时充分考虑学生在线上的学习时间及学习效果，将其按照合理的比例纳入课程的总成绩之内，实现课程全过程的考核方式[4]。

2 课程体系的实施

“材料成形工艺”课程目前的教学模式基本上还是线下的课堂教学，以老师的课堂讲授为主，教学方式、考核方式、评价体系等相对单一，难以满足学生自主学习、及时交流的需求，限制了课程的教学效果的提升。因此，本项目拟在线下课堂教学的基础上，结合线上网上视频公开课的建设，基于以学生为中心的教学理念，结合课程思政，展开建立线上线下混合式教学体系的探讨[5]。

2.1 教学目标、内容和方法

基于以学生为中心的教学理念，结合课程思政的特点，对本课程的教学目标和教学内容进行分类分层设计。按照对内容的理解层次和掌握要求，将教学目标和内容分成课前、课堂和课后三个阶段，理解、掌握和了解三个层次，并根据不同的教学内容采用不同的教学方式和方法。具体设计如图1所示（p137）。

图1 教学内容和目标的设计

2.2 课程思政案例库的建设

根据课程不同的知识点，借鉴大国工匠、大国重器等纪录片，搜集整理不同的案例或专家访谈，分类整理，如图2所示，撰写案例使用说明书，形成课程思政案例库，满足课程无缝融入课程思政的需求，渗透社会主义核心价值观[6]。

图2 教学内容和课程思政融合的实例

2.3 教学考核评价体系的改进

线上线下混合式的教学模式，总成绩由线下成绩和线上成绩两部分组成，线上的成绩，要综合考虑学生的签到、视频观看质量、线上讨论及测验等多方面的因素，同时对于签到和视频观看，限定一个分数区间，如果签到次数和视频观看少于一定的范围，将不会允许参加最终的期末考试或乘以较低的系数，同时限定签到和观看视频的分数上限，鼓励学生提高线上学习的效率，减少学生问答在总成绩中的占比，确保成绩的真实性和合理性。

线下的成绩综合考虑期末试卷成绩和平时的课堂表现，利用雨课堂、问卷星等进行阶段性的评测，并结合两段式的考核方法，对考核结果进行分析和点评，确保课程内容的掌握和可持续性。在平时的分组讨论和项目分析环节，引入小组组内成员互评和小组互评加教师评分的模式，实现更真实、客观、准确对学生表现的评价（见表1）。具体的成绩组成及比例如图3所示。