《材料热工基础》课程“金课”建设初探*

江红涛，陈国平，武秀兰

(陕西科技大学材料科学与工程学院，陕西 西安 710021)

2018年教育部部长陈宝生[1]首次提出了“金课”，提出对学生要进行有效“增负”，应提高学生们的学业挑战度，适当加大课程难度、扩展课程深度，提高课程的选择性，真正实现将“水课” 变化成有深度、有广度、有挑战度以及有难度的“金课”。而“水课”和“金课”的真正意义是什么?吴岩司长提出了“两性一度”的金课标准。“两性一度”，即高阶性、创新性、挑战度；所谓“高阶性”，就是知识能力素质的有机融合，是要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维；所谓“创新性”，是课程内容反映前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化；所谓“挑战度”，是指课程有一定难度，需要跳一跳才能够得着，老师备课和学生课下有较高要求[2]。在此基础上，又提出了建设五大“金课”目标，包括线下“金课”、线上“金课”、线上线下混合式“金课”、虚拟仿真“金课”和社会实践“金课”；打造金课，要充分重视课堂教学这一主阵地，努力营造课堂教学热烈氛围。要合理运用现代信息技术手段，要抓好虚拟仿真实验实训项目建设，开辟“智能 教育”新途径[2]。线上线下混合式课程主要指基于慕课、专属在线课程(SPOC)或其他在线课程，运用适当的数字化教学工具，与线下面授有机结合开展翻转课堂、混合式教学，打造在线课程与课堂教学相融合的混合式“金课”[3]。

《材料热工基础》是面向无机非金属材料工程专业本科生所开设的一门学科基础课，是培养方案中的核心课程之一。为后续专业课程的学习、窑炉热工工程实践及从事窑炉设计及改进等技术工作奠定良好的理论基础。培养学生能利用热工原理及专业知识、分析、表达和解决窑炉热工工程实践中的复杂问题。《材料热工基础》课程公式多，计算量大，影响着学生的兴趣[4]。近年来，一直着力于课程教学改革，从以往的传统教学变为启发式、讨论式教学，逐步引入一些软件进行模拟计算，将理论和实践相结合，来更深入地理解相关理论知识。随着信息化时代，课程采取了线上线下混合式教学方式，并取得良好的教学效果，同时调动了学生的积极性和主动性，向混合式“金课”迈进了关键的一步。教学内容中不断引入最新技术研究成果，同时保证知识的高阶性和挑战度，为国家培养材料热工的专业人才。

1 课程目标的凝练

课程目标是学生学习产出的最低要求，应与课程内容、教学方法以及考核方法一体设计，有效支撑毕业要求的指标点[5]。在“金课”建设的指导下，无机非金属材料专业的“材料热工基础”课程目标对应的毕业指标点关系表如1所示。

表1 课程目标与毕业要求指标点的对应关系

2 课程教学内容、方法与课程目标的对应关系

教学当中，授之以“鱼”不如授之以“渔”，积极探索和实践多种教学方法和模式，如基于科研项目的开放式研究性教学；基于问题导向的互动式、启发式教学；基于学科前沿成果和科技前沿知识融入的教学等，把课堂作用从知识的讲授场所改变为高水平的思维活动场所，充分激发学生的学习兴趣和潜能，培养学生的主体性、主动性、创造性以及高阶思维能力[6]。课程教学内容、方法和教学目标的对应关系如表2所示。

表2 课程教学内容、方法和教学目标的对应关系

3 课程考核方法、评分标准与课程目标的对应关系

基于学生毕业产出理念，材料热工基础课程采取了多元评价体系。

(1)课程总成绩分为：过程化考核评价成绩(60%)，期末考试成绩(40%)。

表3 过程化考核评价

(2)利用超星学习通平台及线下考核进行过程化考核评价，其方式及占比如表3所示。

①随堂测试以单选、多选和判断等客观题为主，重在课程知识的考核，由平台直接给出成绩；②平时作业以分析、论述题为主，每章不少于1次作业，线下批改，重在问题分析能力的评价；③课堂笔记以学生对课程讲授内容进行记录和整理，教师对学生的笔记进行批阅并评定成绩；④课堂表现以课堂讨论或进行课堂提问等形式开展师生互动、生生互动， 由平台直接给出成绩；⑤讨论参与度主要针对课后发起的讨论话题，由平台直接给出成绩；⑥出勤率利用超星签到功能，由平台直接给出成绩。

(3)期末考试在结课后采取闭卷方式进行。

4 教学过程设计

教学过程按照教学准备阶段、课前、课中和课后进行设计：(1)教学准备阶段。基于学习通建立教学班级。(2)课前。通过学习通上传教学课件及教学视频，发布预习任务，通过测试题了解学生的学习基础和教学需求。(3)课中。将讲授为主的内容在智慧教室实施教学，通过学习通发布随堂测试，以了解学生对内容的掌握程度；利用随机选人，抢答等措施，进行师生互动，调动学生积极性；教授习题以及主题研讨课教学时，翻转课堂，学生分组研讨，汇报成绩由学生和老师一起打分方式，提高学生的自学，归纳总结及交流能力。(4)课后。教师通过学习通布置随堂测试题，并发布相关的讨论，老师和学生围绕话题进行讨论，达到课内知识的巩固及课外知识的拓展。

4.1 课前导学

在每一次上课之前，教师需要精心设计教学过程。

(1)根据课程教学进度安排，上传相关课程资料，包括教学视频和一些扩展资料及微视频。例如，在讲授“热工设备的基本组成、分类和基本要求”这一节内容时，使用玻璃熔窑为例，用微视频来呈现会更直观。

(2)实时更新教学内容，设计图文并茂的课件。例如，对于传热原理一章的内容，将FLUENT软件和ANSYS Workbench热分析软件引入课堂。数值模拟突破传统的热分析方法(经验法)，模型不受时间及现场限制，高效节能，是材料热工的前沿技术。学生通过本课程了解当今前沿技术，对日后从事相关工作或科学研究有极大帮助。

(3)在学习通上发布任务点，通知学生按照任务点预习本节课的内容。

4.2 课中交互

课堂教学为主，学习通为辅的教学手段。讲授内容应突出重点和难点，通过学习通反馈的统计数据，对容易错的问题进行讲解。

(1)利用学习通进行线上签到。学习通包括了四种签到方式：普通签到带拍照、手势签到、位置签到以及二维码签到。上课签到可以任意使用其中一种签到方式，如图1所示。，线上签到与传统课堂点名相比更加方便，也更加快速，同时对已签到和未签到的人员信息进行分类提供。

图1 签到模式

(2)利用学习通进行课堂交互活动。学习通中设有很多的多种课堂互动活动，如测验、主题讨论、分组任务、选人、抢答、投票、问卷等。教师可以根据需要选择一种活动与学生互动，调动学生的积极性，课堂质量得以提高。教师可以通过学习通提供的课堂互动活动学生参与的数据信息，对过程性评价提供依据。

4.3 课后巩固

基于学习通平台发布随堂练习以及讨论话题，来检验课堂学习效果，达到巩固知识的目的。

(1)发布随堂测试题，如图2所示，题型主要有单选题、填空题和判断题，对截止时间和答题时间进行限制，主要以此判断学生对知识点的掌握程度。

图2 随堂测试

(2)发布讨论题，师生可以实时的互动教学交流，以便对课堂知识的巩固及课外知识的拓展，已达到提高学生的高阶能力。图3为讨论题。

图3 讨论题

5 结 语

《材料热工基础》是面向无机非金属材料工程专业本科生所开设的一门学科基础课，是培养方案中的核心课程之一。随着信息时代的发展，课程改革从传统的教学模式转变为线上线下混合式教学模式。在“金课”建设的指导下，无机非金属材料专业的“材料热工基础”课程目标进行了凝练。积极探索和实践多种教学方法和模式，将课程内容、教学方法与课程目标有机结合起来。基于学生毕业产出理念，材料热工基础课程采取了多元评价体系。课程重视过程化考核，合理布置线上线下作业题及讨论题，注重提高学生解决问题“高阶性”和“创新性”的能力。为打造在线课程与课堂教学相融合的混合式“金课”奠定坚实的基础。