基于智慧教学的专业基础课程建设

胡会娥 王 皓 李国明 胡裕龙 陈 珊 苏小红

（海军工程大学基础部 湖北·武汉 430033）

0 引言

高校线上教学的进行主要由以下三种模式进行：第一种是依托中国大学MOOC、智慧树等教学平台进行的SPOC教学。老师主要借助平台已有的教学资源开展教学工作，通过选择与本校教学计划契合较好的内容，定期推送学习视频给学生，还利用平台的发布作业、与学生交流互动、组织考试等功能。这种教学模式主要适用于高等教育中课程知识点相对固定的基础课，如高等数学、大学物理等课程。在教学过程中，老师对知识点的教学方式掌控较弱。第二种是借助钉钉、腾讯会议等平台开展直播教学。主要通过平台与学生共享课件，进行自主教学。这种模式的教学与平常的线下教学知识点基本一致，老师可以自主确定授课内容，但由于与学员不能面对面沟通，授课质量受到一定的影响。直播教学模式主要应用于各高校的特色专业课教学过程。第三种教学模式为以上两种教学模式的综合，主要通过老师推送课程部分知识点的学习视频和直播教学部分知识点相结合的方式进行教学。专业基础课作为基础课和专业课学习之间的桥梁，既包含一些专业的基础理论，又包含不同高校具有特色的专业基本技能，通常采用第三种教学模式进行网上教学。经过大半年的尝试及实践，老师和学生逐渐接受并适应了网上教学，线上教学时间灵活、可以无限回放等优点也逐渐凸显出来。本文以《工程材料》课程为依托，讨论“后疫情时代”专业基础课进行线上线下混合教学的改革和探索。

1 课程特点

《工程材料》是我校大部分专业的专业基础课，受众面广。在课程框架设计上以“成分（工艺）—组织、结构—性能—应用”间的关系为主线，加强金属学、材料学、金属工艺等方面的理论知识与工程应用的相互揉合。通过本课程的知识学习，学生应掌握各种常用工程材料的化学成分、显微组织、使用性能、材料的热处理工艺以及实际应用等方面的基本理论知识，为后续专业课的学习提供必需的基本知识和实验技能。通过本课程的能力训练，为学生将来走上工作岗位提供有关正确选材、合理用材的必要理论指导和实际帮助。对于少数优秀学生，除了掌握必要的材料知识外，新材料的开发设计及应用将开拓他们的思路和创新意识，为参加“机械创新大赛”等竞赛活动打下坚实的材料理论基础。

课程具有以下特色：（1）授课知识点丰富。既包括微观抽象的知识点，如材料的组织结构，又包含具体的实际应用，如性能、工艺和应用。还包括各类工程材料的应用情况。（2）承上启下作用明显。由于本课程包含抽象的材料结构相关知识，要求学生具有一定的物理、化学、力学基础；本课程又为学生将来上岗提供有关正确选材、合理用材的必要理论指导和实际帮助。（3）注重实用，关注不同的专业特色。根据不同的专业背景，进行不同的教学设计，选用不同的案例，使学生领悟“成分（工艺）—组织、结构—性能—应用”间的关系主线，培养学生发现问题及解决问题的能力。

该课程目前的教学以课堂教学为主，辅以一定学时的实验、课堂讨论。经过多年的课程建设，教学资源基本满足现有的教学要求。但随着教学内容的不断更新，教学实践的逐渐积累，教学模式也在不断变化。此外，本课程为各专业的专业基础课，需要针对不同的专业背景进行相应的教学设计。因此，迫切需要对原有课程进行相应的改革，以适应新的教学要求。

2 课程教学模式的探索与研究

为了改进《工程材料》课程的授课效果，服务的不同专业，结合我校人才培养新的要求和课程现状，我们以学生为主体，根据专业背景，重塑部分教学内容，从实际应用出发，开展线上线下混合教学改革，进一步激发学生的学习兴趣。具体措施如下：

2.1 将课程知识内容重新梳理，构建线上线下混合教学知识体系新脉络

受技术手段的限制，有些抽象复杂的知识点讲授难度较大，需要占用较大比重的课时。因此，需要从智能技术手段角度出发，对课程知识体系进行梳理，重新界定重点和难点，在传统课程体系的基础上构建混合式教学体系新脉络，以提高质效。如：学习位错相关知识点时，传统课堂主要通过钢球模型演示刃性位错、螺形位错的形成，再通过一般的图片描述位错的运动及相互作用。由于该知识点本身比较抽象，再加上课时数的限制，没有设置相关实验观察，学生在学习时对位错的交互作用、位错的增殖理解不透，导致学习材料的塑性变形过程中，理解滑移变形的本质和形变强化存在困难，因此位错运动和增殖相关知识为本课程的难点之一。而通过动画技术可以较好演示位错从产生、滑移运动、运动受阻及增殖全过程，有助于学生对相关知识点的理解。因此，位错相关知识不再为课程难点，教学过程中可以将关注点更多地放在位错增殖对性能的影响方面，加深学生对“成分（工艺）—组织、结构—性能—应用”间的关系主线的理解。

2.2 根据新构建的知识脉络和学生的专业背景，扩充案例库

该课程为本校大部分专业的专业基础课，专业不同，学生关注的材料类型也不同，因此，在进行该课程的教学改革过程中，本着以合理用材和材料失效快速反应为目标，从专业背景出发，分门别类地扩充案例库。所收集的案例从材料的服役环境和性能要求入手，设计材料的组织，进一步倒推材料的成分和工艺，进一步培养学员发现问题及解决问题的能力。例如：针对船舶与海洋工程专业，主要收集船体材料的应用案例，包括普通内河用碳素船体钢、海洋用船体耐蚀钢，深海及深潜器用高强钢和钛合金以及扫雷舰船用奥氏体型低磁钢，还包括快速交通艇用玻璃钢、铝合金等。针对轮机专业，主要收集轮机相关机器零件用钢，包括柴油机常用活塞销、凸轮等常用合金渗碳钢，曲轴、活塞杆、连杆等常用合金调质钢，各种弹性元件所用合金弹簧材料等。对于机修专业来说，还需要特别收集各种工具用钢案例，以及结构用材料、零件用材料与工具材料之间的相互作用相关案例。

2.3 从专业背景出发，为不同的专业录制不同的预习微课

虽然案例库中的案例介绍了不同专业背景下材料的实际应用，能加深学生对“成分（工艺）—组织、结构—性能—应用”间的关系主线的理解，能极大地提高学生学习兴趣。但实际应用属于关系主线中的最后一个环节，与每次课的具体知识点之间有一定的距离。因此，我们从案例入手，以案例中材料的具体应用为目标任务导向，将实际应用与每次课的知识点进行有机的融合录制预习微课，并于课前推送给学生。例如：在学习晶体结构时，以晶体材料和非晶材料的性能差别引出一般金属晶体材料的内部原子是呈规则排列这一知识点，再通过比较普通舰船运行一段时间后需要消磁以避免磁性兵器的攻击，而同样由钢造的扫雷舰却不怕磁性水雷，引入材料的具体晶体结构知识点的学习。

2.4 补充重难点章节的授课视频

由于本课程的知识点多、涉及面广，知识点之间的关联性强。学生在学习的过程中如果一环脱节，就会影响后面知识的学习，从而极大地影响整体学习效果。针对此问题，我们录制重难点章节的授课视频发布于课程网络学习平台，以便于学生课后随时巩固复习。例如：在教学铁碳相图、连续冷却转变图等重难点章节时，我们同步录制授课视频，课后在课程网络学习平台上发布，该内容可以作为课堂教学的补充。

2.5 设计不同的讨论专题，为形成性考核提供支撑

设计专业背景相关的讨论专题，让学员在专题讨论的过程中加深对学习主线的理解，并学会理论联系实际，有助于进一步应用所学习的理论知识。例如：为港口航道与海岸工程专业设计的舰船拦阻索相关的讨论专题，包括根据拦阻索的服役环境确定对拦阻索的性能要求，根据性能要求确定拦阻索材料的成分特点及制造工艺、预测制造过程中可能出现的缺陷、预测服役过程中可能发生的失效类型、如何设计实验确定失效的类型及改进建议和措施。专题讨论分组进行。老师根据不同学生在专题讨论中的表现进行评分，不同小组之间也进行互评，综合老师评分和学生互评结果得出学生在专题讨论中的成绩，作为学生形成性考核的数据支撑。

2.6 完善《工程材料》课程网上学习平台

完善《工程材料》课程学习网站，根据学习进度发布重塑教学体系后的电子教材、不同专业的预习微课、重难点章节授课视频，课外阅读资料。利用网站的交流功能，定期举办网上讨论、建立教员答疑制度、充分发挥网络交流平台的作用。

3 结束语

综合传统线下课堂教学和线上教学的优势，可以利用线上资源和现代多媒体技术完成基础理论知识教学，将更多的线下课时用于理论知识的应用方面的教学，提升学生的专业技能。本文以专业基础课《工程材料》为例，首先分析了课程现状，针对性地提出了进行线上线下混合教学的改革方案，具体包括构建教学新体系、扩充案例库、录制预习微课、录制重难点授课视频、设计讨论专题、完善课程学习网站。学生对学习满意度的调查结果表明，新的教学模式更有利于调动学生的学习积极性；考核结果表明，采用新的教学模式教学，教学效果更好。