新工科背景下“高分子材料成型机械”课程教学改革探索*

何领好，张治红，陈荣源，杨皓然，张晓静，方少明

(郑州轻工业大学材料与化学工程学院，河南 郑州 450001)

在新一轮科技和产业革命蓬勃发展的新形势下，我国传统的高等工程教育在很大程度上已不能适应和引领新经济的发展需求，迫切需要采用新技术建设和发展一批新兴工科，或改造和升级一批传统工科[1]。2017年2月，我国高等工程教育界达成“新工科”建设共识，从而推动现有工科专业的改革创新，加快培养新兴工程科技人才[2]。另一方面，2016年6月我国正式成为《华盛顿协议》成员国，并快速进入教育认证的过程中。在工程教育认证背景下，我国高等工程教育教学改革的目的就是从对工科学生的培养要求出发，在教学内容、教

学方法、实践性教学及考核等方面进行了一系列的改革，以期培养出复合工程教育认证要求的综合型材料类专业人才[3]。以产出为导向，换句话说，就是将学生在知识、能力和素养等方面发生的变化视为教育的产出。也就是将“教师能教什么”转变成“学生应达到什么”，实现在学习过程中由“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变[4]。

在新工科背景和工程教育专业认证双重标准融合下，我校高分子材料与工程专业对专业类课程的教学内容、教学方法、教学手段和考核方式都做了系列改革，建立了完整的通识教育体系、学科基础体系和专业知识体系。

1 课程思政贯穿教学内容

将立德树人贯穿教学全过程。首先修订课程教学目标，除了知识目标和能力目标之外，设置素质目标“具有工匠精神、严谨的科学态度和务实的工作作风，成为有社会责任感、家国情怀、使命担当的社会主义建设者。”强化专业教师对学生的政治教育和价值引领，通过专业课程教学大纲的修订和课程内容调整，将社会主义核心价值观、人生观、思想道德等思政材料有机融合到课程教学中，让学生树立明确的人生目标和学习目标，建立专业认同，由“要我学”自觉内化为“我要学”。例如，每讲到一种成型制品，均结合高分子材料从制备到应用的全流程特点，加强环保与安全、智能化信息化、学以致用的家国情怀等方面的素质培养。在讲到挤出机、注射机等系列成型加工设备时，结合大国重器的研发开展思政教育，强调制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基，激发学生建设天空海洋强国的志向，培养学生热爱祖国、为国奉献的精神。讲到每种成型设机械等发展趋势时，强调绿色发展是实现制造业由大变强的一项基本方针，可持续发展是建设制造强国的重要着力点，重点介绍节能环保技术、工艺、装备在企业中的广泛应用，强调中国在发展循环经济、提高资源回收利用效率、构建绿色制造体系、走生态文明的发展道路的重要意义。

2 融入多种教学形式

多数教师在传统教学中更多的是专注于原理讲解并展示给学生看，教师站在讲台上口若悬河，侃侃而谈，面向学生解释、推导和演示，学生们则是在下面记笔记。可以想像学生的课堂体验相对枯燥，精力难以始终保持高度集中，容易走神。更重要的是，学生接收到的仅仅是某个具体的理论知识，然而对该理论背后的逻辑和知识点及其对生产实践的指导意义一无所知，难以将理论与实践结合起来。《高分子材料成型机械》课程是一门专业核心课，主要讲授高分子材料成型工程中将聚合物转变成实用材料或制品所用机械设备的相关知识。本课程的任务是使学生掌握各种高分子材料成型机械设备的结构组成、工作原理和主要技术参数等内容，以及聚合物在转变成实用材料或制品过程中产品质量与材料性质和工程技术因素间的关系。具有综合性、多学科交叉、工程实践性较强等特征。有些内容枯燥、抽象难懂，在教师以往的教学中主要依靠文字描述和图形展示，学生很难对相关知识充分理解和掌握，即使不断增加动画演示，学生勉强理解后，课程结束，很快又遗忘的一干二净。说明学生对所讲知识仅是一般掌握，不能深入理解、变通。这在期末考试中也可看出，仅有个别学生能达到90分以上，大部分学生在70分左右，每年都有15%的学生在及格分以下。

那么，在现有的资源条件下，怎样才能激发学生学习的主动性，而不是仅教师“使劲”才能取得良好的学习效果呢？这就要求教师认识到教学模式改变的重要性，即教师不完全是课堂的中心焦点，学生们才是课堂上的主角。教师更多地是学生通往知识殿堂的引导者、培养学生批判性思维的引路人。基于此，在教学中，引入对分课堂教学模式，即教师需要为某个具体的内容进行精心设计，考虑怎样以学生为中心最大限度地参与课堂学习，培养学生探究性、研究性和创新性的自主学习习惯。比如，在讲到挤出机成型理论时，有公式推导，且与实际应用密切联系，内容抽象，不易理解。讲授这部分内容时，可以教师先讲，充分而不过分的引导，留出探究的空间，引入反思性作业，让学生提前梳理内容、发现问题。在此基础上，分成四个小组分别讨论，解决简单问题，提炼难问题，再分组汇报。汇报中，其它组学生要提问或者发表看法，就某一个观点或知识点来谈谈自己的理解，之后再进行讨论。这种非常活跃的互动式教学对于增强教师的教学热情、提高学生的学习动力、加深学生对知识的理解和运用会达到意想不到的效果。教师在课堂上并不单单灌输具体的知识，更多地是传授学习思路和方法，启发学生独立自主思考问题，以产生教学共振，达到提高教学效果。

3 丰富教学手段

说到教学手段，通常的理解是PPT，几乎所有的课程都以PPT为主或者结合板书来讲解。随着在线开放课程、精品课程的普及，混合式教学在教学中的比例逐年提高。多数老师都能够运用网络和各种科学技术手段以达到高效教学效果。几乎每一所高校都有一套非常成熟的教学管理系统，师生们可以通过这个系统完成课程设置、课件、阅读材料、教学相关视频、小测验、问与答、作业、论坛等等，内容非常丰富。但也存在一些问题，这些课程的教学资源所用到的视频、动画或其它资料均是教师提前下载或者制作做好演示给学生看，看完再强调知识点的重要性。学生的学习仍是被动接受，对于提高学校质量效果甚微。

在进行课程改革后，授课教师在讲每一种材料的具体应用时，也会播放相关材料的制造或应用视频，但并不是提前下载好放到课件中，而是在课堂上现场打开网站，在线播放观看，同时把其它链接和一些需要参考的书目和期刊论文资料发到虚拟校园网上，让学生自行下载，在讨论课上进行讨论或者将视频、参考资料内容作为作业。对比两种教学方式，可以想象，演示给学生看与学生自己寻找资源并消化吸收，对于激发学生兴趣、加深巩固对知识点的理解的作用是有很大差别的，也就是被动学习与主动学习的区别。

另外，在以往的教学中，为了使学生专注听讲，一般禁止学生携带手机或电脑，因为学生通常用手机聊天、浏览网页或玩游戏等与课堂教学无关的内容，教学改革之后，任课教师鼓励甚至会要求学生带电脑或手机来上课，利用各种科学技术手段，比如雨课堂和scoractive在线课堂调查或知识问答等，需要每个人参与课堂互动活动中。这些都是非常好的教学体验，也及时反馈学生掌握程度，以求达到更好的教学效果。学生在课堂上可以浏览老师讲解的课件，随手做注释和笔记，也会及时完成老师的课堂测验或调查反馈。

4 综合评估考核模式

在传统教学中，老师们是“保姆”似的授课，尽职尽责，还有督导检查，教材、进度表、教案、课件等等。注重的是对知识的积累灌输，培养学生对知识和权威的尊重，有模仿追随，没有质疑探究。考前许多老师为保证通过率，还会划重点。在考试内容上更多的是考察学生对某一知识“唯一”的答案的掌握。但在工程认证和新工科背景下的课程教学目标，除了传授基础型的知识点外，还需要引导学生探索未知但却客观存在着的潜在答案，在学习中懂得变通、概括性总结。

在之前的教学中，本课程考核方式是“20% 平时作业+ 80% 期末考试成绩”，也就是最终成绩主要依赖于期末考试，考试内容也主要是基础理论和知识，所以不少学生平时不认真学，到考试前突击复习，死记硬背，稍微灵活变通的题目直接放弃，但有所变通的或概括性的出错率较高。每年有15%～20%左右的学生不能取得学分。任课教师一直在尝试在教学过程中改进教学方法，增加视频、动画来提高学生的理解程度，但均收效甚微。在近两年的教学中，为保证大多数学生的学习效果，提交教学目的的达成，除了在教学方法、教学手段上不断改进，在教学过程中增加形成性评价，考核模式采取综合评估，即形成性评价和总结性评价相结合的评估体系。总结性评价是指期中期末闭卷考试，而形成性评价是基于对学生学习全过程的持续观察、记录、反思而做出的发展性评价[5]。本课程等形成性评价包括课前和课后独立学习、对分课堂讨论情况、在线测验、综合作业等。课前和课后独立学习通过校园网络资源下载和在线课堂调查或知识问答来评价；对分课堂讨论是在每讲完一个学习单元的内容后，分组讨论分析、总结、汇报其包含要点和各要点的层次关系以及关键性问题；在线测验是对成型机械工作原理和影响因素总结分析；综合作业则是一个开放性课外作业，要求学生分组查资料高分子材料成型加工方面的新机械、新技术、新工艺，配合完成 PPT，并在课堂上展示，其它组成员根据评分细则打分，使学生从被动接受评价转变成为评价的主体和积极参与者。

通过这种综合性考核模式不仅帮助学生掌握课程的基本内容，同时激发学生的求知欲望，培养学生总结归纳的能力以及不断学习和适应发展的能力。

5 建立课程教学反馈机制

有效的课程教学反馈机制包括两个方面，一是任课教师根据作业、测验和考试情况，总结教学中存在的问题，对教学过程的各个环节进行有效的调整，从而实现持续改进；另一方面是学生的评学，即自我评价，通过问卷调查让学生对这门课程目标达成情况情况进行自我判断，了解自身学习和发展存在的优势与不足，并找到为继续努力的方向和动力。通过评学评价可以增强学生的反思意识和能力，有利于学生通过自我检查、自我调控、自我激励和自我完善。同时任课教师从评价结果也可以看出学生对这门课程的诉求以及需要进一步改进的地方。教学评价与评学评价有机地结合，可以充分发挥教师和学生的主观能动性，使学习评价成为一个共同参与、多边互动、促进发展的过程。本课程本课程的评价问卷调查如表1所示。

表1 学生课程目标达成情况调查问卷

6 结 语

一门课程的有效实施必须采用与课程教学内容相适应的教学载体和教学方法，同时也要有与教学内容和教学方式相应的考核模式，以检验该课程的实施是否达到预期等教学目标。在课堂教学中，需要增加教师与学生之间互动，此外还需辅以讨论、探索式教学、实践教学等多种教学方式，学生通过实验、讨论和形成性评价等环节，才能够更深入理解和掌握课程内容。这相比较纯理论教学来讲，也会取得事半功倍的效果。当然教师需掌握多样化的教学评价方法，动态地把握学生知识、能力的发展水平，明确制定学习结果的评估方法和评分标准，确保课程教学的可持续改进。