混合式教学与课程思政融合的教学设计、组织与实施——以“材料力学性能”课程为例

魏凤春，彭进，卢新坡，李文凤

（河南工业大学材料科学与工程学院，河南 郑州 450001）

加强本科生科研和创新能力的培养，使我国从“教育大国”向“教育强国”迈进，建设创新型国家是国际竞争的大势所趋，是社会主义现代化强国的必然条件，更是中国特色社会主义进入新时代的客观要求[1]。把思想政治教育贯穿人才培养全过程，全面提高课程建设质量，实现从规模扩张向提高质量，从单一模式向结构多样化，从重传统教授到以实践能力培养为本的战略性转变是高校教育教学改革的重要举措[2]。

“材料力学性能”是河南工业大学一流本科建设课程。通过该课程的学习，不仅使学生能够正确描述不同服役条件下材料的力学行为及其微观机理，分析各种力学性能指标的本质、工程意义和相互关系，更注重学生能否结合实际工程应用对材料力学有新的认知。学生针对具体问题，通过分析将理论性能方法进行改善和创新，将材料力学性质理论应用于实际，知识和实际联系进行创新的能力不断提高[3]。

我校“材料力学性能”课程采用“线上线下+课程思政”混合式教学模式，坚持立德树人，深度挖掘课程思政元素，积极进行课程建设和教学改革，进行精心的教学设计、组织与实施。

1 课程重构设计

根据学校办学定位，结合超硬材料磨料磨具的专业需求，确定了具体的课程目标，强化高阶性、学思结合和知行统一。对教材内容进行重构的同时，对丰富的线上资源进行了重新梳理和丰富，使得线上和线下学习资源做到知识脉络清晰，内容不重复。线上和线下学习重点和学习任务一目了然，在制定量化和非量化的考核指标过程中，需考虑个体学习差异。

1.1 知识体系重构

课程内容根据学生的前修课程情况和内容的难易程度，将“弹性变形、塑性变形、缺口效应和冲击”“裂纹尖端的应力场”“断裂韧性和断裂判据”等部分教学内容，以学生课前线上预习为辅，线下教师讲授为主。学生在线上预习的过程中要完成相应的任务点，课后巩固与提升完成线上作业和充分利用线上资源进行讨论；将“应力腐蚀断裂”和“腐蚀疲劳”部分教学内容以线上教师讲授为主，线下学生自学为辅。学生是这部分知识内容的主导者，教师仅作为线上和线下的引导者和答疑解惑者。结合磨料磨具超硬材料专业特点，加入纤维增强树脂基复合材料超硬材料磨具基体的应用和应力分布知识，以及模态分析和温度分布有限元分析知识，拓展学习的深度和广度。

1.2 线上教学资源的建设

根据课程知识体系和线上线下混合式教学模式，在超星“学习通”平台进行了线上教学资源的建设。开课前两周发布课前问卷调查，了解学生学情背景和对该课程的预期。

1.2.1 线上教学资源分类

线上教学资源包含问卷调查、教学执行大纲、课程目标、教学视频、教学课件、章节测试、资料库、讨论贴、基于问题的学习（PBL）任务等等。教学执行大纲学生一目了然，每一个章节都有具体的知识目标、能力目标和价值目标。

根据知识点将教学课件、教学视频进行细化分解。根据知识点的难易程度，在相关教学资源里设置任务点和章节测试。以线下课堂学习为主的教学内容，设置与教学资源内容相关的知识考核点，主要为客观题，题型相对简单。以线上学习为主的章节，除了客观题外，还应设置主观题、讨论贴和考核方式。

1.2.2 增加思政元素素材，丰富教学资源

“材料力学性能”知识点多，专业性强，强调理论与实践紧密结合。如何开展课程思政建设，将专业知识和政治思想融合，赋予其整体育人功能是教学的重点和难点之一。课程组定期进行研讨，深度挖掘课程中的思政元素和特色案例，与当下发生的国际国内政治、经济、生活相联系，丰富思政元素素材，开展“材料力学性能”课程思政建设。以思政元素为切入点，将家国情怀、民族自信、责任担当和历史使命感融入教学，实现价值引领、能力培养和知识传授“三位一体”的融合。

1.2.3 丰富试题库、作业库和资料库

在“超星学习通”平台进行试题库、作业库和资料库的建设。试题库和作业库题型多样，除了必做题外，学生可以根据自身的学习能力完成选做题，使知识得到巩固。资料库包括经典案例、文献、拓展阅读和当下热点问题，既丰富学生的知识，开阔了学生的视野，又提供了讨论素材和拓展话题。

2 线上线下混合式教学实践

在混合式教学过程中，坚持以学生为中心，学生参与整个教学活动，教师起着教学活动的引导、监督和推动作用，是教学的组织者和管理者。整个教学过程分为课前自主学习、课堂实施和课后复习巩固提升三个环节，如图1所示。现以第三章材料冲击载荷下的力学性能为例。

图1 线上线下混合式教学组织实施示意图

教师在线上发布学习资源和任务，学生课前通过线上资源首先明确学习目标，然后完成基础知识学习和章节测试。

2.1 学习资源和任务

以“第三章 材料冲击载荷下的力学性能”为例，上课前一周教师在“学习通”平台发布学习资源和任务，具体如下:

①本章学习目标（知识目标、能力目标和情感目标）；②根据材料在冲击载荷下的力学性能特点，设置冲击试验视频任务点；③泰坦尼克号豪华邮轮沉没瞬间视频；④本章学习ppt；⑤章节测试；⑥价值引领与思考。

2.2 学生自主学习

学生首先明确本章节的学习目标，然后结合ppt 进行自主预习。通过直观清晰地观看冲击试验过程，提高学习兴趣。学生通过观看视频，发现冲击试验采用的是缺口试样，因此随后提出问题让学生进行思考：①缺口形式对冲击试验结果有影响吗？②如果有影响，会是哪些影响呢？

学生会兴致勃勃地观看泰坦尼克号豪华邮轮沉没瞬间视频，被杰克和瑞丝之间的凄美爱情所感动，更会被邮轮的瞬间沉没所震撼。因此随后提出问题让学生进一步思考与讨论：

1912 年当年最为豪华、号称永不沉没的泰坦尼克号首航沉没于冰海，成了二十世纪令人难以忘怀的悲惨海难。一时间，各种版本的原因层出不穷，甚至有法老诅咒的传闻，一直到1995年2月美国《科学大众》（Popu⁃lar Science）杂志发表了R Gannon 的文章，标题是《What Really Sank The Titanic》，副标题是“为什么不会沉没的船在撞上一个冰山后3 小时就沉没了？”一项新的科学研究回答了80年未解之谜。请同学们从材料和力学的角度分析泰坦尼克号沉没的真实原因。

学生通过在线自主学习，对知识点有了一定的了解和掌握，带着问题进入课堂学习。

2.3 章节测试反馈与分析

教师及时检查学生学习进度，检查线上章节测试结果，对测试结果进行分析，并通过班级微信群通知学生，反馈评价。

2.4 根据问题与反馈，优化调整课堂教学活动

根据线上统计与分析，发现主要存在的问题，及时优化调整教学活动：①部分学生学习依然有惰性，需要老师及时督促；②学生对泰坦尼克号首航沉没充满疑问，展开激烈讨论。对各种传说感到很可笑，理解了为什么科学的道路上不能人云亦云，具有辩证唯物主义自然观和去伪存真的科学探索精神的重要性。说明案例的选取比较好，以后的章节要注意多选取能吸引学生的案例；③大多数学生只知道缺口形式对冲击试验结果有影响，但是不知道具体有哪些影响，这也是本章节的难点，课堂需要重点讲解。

2.5 线下课堂实施

在课堂教学中，教师根据课前导学及预习内容，让学生回忆线上冲击实验视频，启发引导学生思考：为什么会带有缺口呢？结合前面的案例，告诉学生泰坦尼克号的船体是由高含硫量脆性钢板焊接而成。引导学生进一步探究：焊缝的存在有什么影响？从而引出缺口效应。分别以薄板和厚板为例重点讲解带有缺口的试样在弹性状态下的应力分布状态和带有缺口的试样在塑性状态下的应力分布状态。揭示缺口存在增加了材料脆性断裂的倾向，冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向。

整个课堂教学中灵活运用启发式、引导式等多种教学方法对重难点内容进行梳理总结，以问题驱动组织学生进行探究式学习，有效地参与到教学活动中，对重点内容深度理解。通过对泰坦尼克号豪华邮轮沉没原因的讨论，告诉学生在学习的过程中不能人云亦云，要具有辩证唯物主义自然观，培养去伪存真的科学探索精神。

2.6 课后复习巩固与提升

课后学生通过对线上资源的阅读，拓展学习的深度和广度，完成课后作业以及讨论贴，利用思维导图对章节内容进行一定梳理并上传到学习通，巩固所学知识。最后进行学习反思，提出建议，使知识得到内化的同时不断提高学生的归纳总结能力和反思性学习能力，实现学习的持续改进。

3 “线上线下+课程思政”多元考核评价体系

课程成绩评定由过程性考核和期末卷面考核组成。过程性评价贯穿整个教学活动，课前导学环节根据学习通平台记录和学生反馈，进行分析和评价，培养学生自主学习的能力。学生积极参与课堂教学活动，通过讨论、测试、抢答，实现师生互动，生生互动；最后是线上讨论贴、章节测试和课后作业的完成和学习反思。期末卷面的考核形成总结性评价，考试内容有力支撑课程目标的达成，培养学生发奋学习、乐观向上、立志报效祖国、自强不息的追梦精神。采用了多元化、过程性多元考核评价体系。考虑学生学业负担，注重价值引领的过程，在知识传授中强调主流价值引领，实现价值塑造与知识传授、能力培养一体化推进，春风化雨，润物无声，从而实现全程育人、全方位育人。

4 结束语

“材料力学性能”采用的“线上线下+课程思政”教学模式为教学改革提供了创新方法，也为实现以问题为导向，以培养和提升学生能力为核心的教学理念提供了新思路。当然在实施过程中还存在一些亟待解决的问题，比如学生由于对先修课程掌握程度的不同而存在的差异性，因此有些同学需要督促和个别指导，给予更多的关心和引导；如何把控学生线上自主学习的有效性和在课堂上的参与度，使师生互动、生生互动真正贯穿始终；如何有效设计拓展活动，合理安排分组，充分发挥团队协作的力量，调动学生的积极主动性等等。但我们有信心，始终坚定立德树人的目标，持续进行教学改革，将现代信息技术与教学深度融合，通过不断探索和创新，将“材料力学性能”课程建设成“线上线下+课程思政”的精品课程。