专业认证背景下工程材料及成形课程教学改革*

文 成，田玉琬，王 贵，胡杰珍，余 江

(广东海洋大学机械与动力工程学院，广东 湛江 524088)

为顺应国际工程教育的发展趋势，推进我国高校工程教学改革，提高工程教育质量，教育部于2006年开始启动工程教育专业认证试点工作[1]。工程教育认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。经过多年部署建设，2016年我国正式成为“华盛顿协议”成员国之一，标志着中国工程教育专业认证体系得到国际认可，这对促进我国工程教育改革和发展有着重要作用。专业认证要求改革高校工程专业的教学模式，即改变以往强调“以教为中心”的教学模式，更强调“以学为中心”，并且坚持“以学生为中心、以成果为导向和持续改进”的基本原则[2]。

贯彻实施“以学为中心”的教学理念，需要发展高校课程教育的新模式[3]。近年来随着教育信息化的不断发展，互联网技术/工具与高校教育的深度融合，混合式教学、翻转课堂等教学新理念、新模式不断出现，为高校课程建设提供了更大的灵活性[4]。在线开放课程的建设在各高校中也得到了空前重视，促进了高等教育教学的改革与进步。以智慧树、超星泛雅等为代表的在线教学平台，为线上课程建设、教学内容设计等提供了平台基础[5]，结合课程特点进行合适的教学设计，可实现课前-课中-课后各教学环节的有机串联，建立课外预习与课堂教学间的沟通桥梁，让课堂互动永不下线。

混合式教学为工程教育专业认证背景下“以学为中心”的教学设计提供了灵活的改革空间。不同于传统课堂的填鸭式教学，也区别于慕课的线上课程模式，混合式教学则是融合了两种手段的优势[6]。其中，线上课堂的设计以学生为主导，教师负责整合理论知识的逻辑关系，有效设计教学内容，学生们可根据自身情况选择在线学习的时间、空间、方式等，以此发挥学生们的主动性，提升课程学习参与度；线下教学则以教师作为主要引导，结合学生在线学习的效果及反馈，以课程知识体系为基础，组织实施重难点的答疑、讨论等互动活动，做到线上线下相互补充、相互促进。通过两种教学组织形式的有机结合，回归教育的本源，真正做到以学生为主体，激发学习兴趣，提升课程学习的能动性和投入度，进而提升教学效果。本文基于工程认证的要求，以我校“工程材料及成形”课程为例，介绍了课程建设的基本情况，从课程资源建设、教学环节设计和课程考核评价方面，提出了混合式教学的改革思路与措施。

1 课程基本情况

“工程材料及成形”作为我校机械设计制造及其自动化专业的核心基础课，该课程从机械制造工程应用的角度出发，系统介绍了工程材料的基础理论知识和成形加工技术，以金属材料为重点将成分、工艺、组织与性能的关系贯穿课程。介绍了常用金属材料分类及其工程应用，热处理及表面改性技术及其对金属材料性能的影响，铸造、塑性加工、焊接等材料成形技术及应用；讲述了机械零件失效分析、合理选材及工艺路线制定等内容。通过课程学习，学生应掌握材料及成形技术的基础理论知识，理解机械零部件设计、选材、加工三者之间有机联系，对后续机械设计制造综合实践、毕业实习及毕业设计等课程提供必要的知识支撑，在机制专业的课程体系中起着承上启下的重要作用。

通过本课程的学习，需要达到3个教学目标：①掌握工程材料的基础知识，理解材料成分、加工工艺、组织结构与性能之间的内在关系，能够运用这些关系解释材料加工和使用中出现的问题，并提出解决方案。②掌握材料加工工艺的基础知识，能够判别成形件结构工艺设计的合理性，能够解释成形件缺陷产生的主要原因及质量问题，并提出适当的解决方案。③掌握机械零件的失效分析方法，能够根据机械零部件的服役条件和性能要求，进行合理的选材及加工工艺路线的设计，能够识别零件选材及工艺路线制定中存在的问题，并提供合理的解决方案。每个课程目标分别对应毕业要求中关于工程知识和问题分析的指标点。

按照工程教育认证标准规定，毕业要求指标点必须与课程目标相对应，因此需要构建合理的课程知识体系，对主要知识点的难易程度、重要程度以及学习要求进行细分，同时需要考虑如何基于理论知识的学习和案例应用的分析，使学生具备解决一般工程问题的能力。利用“互联网+”，对“工程材料及成形”课程进行线上线下教学探索，建立以学生为主体、教师为主导的教学模式，使学生达到工程教育专业认证下的培养目标及毕业要求，同时为机械设计制造及其自动化专业教育的有效评价，提供有力的支撑。目前本课程总学分为3，总学时48，机制专业培养方案修订后，课程涉及的实验归入机械设计制造基础综合实验课程内，因此混合教学的设计主要针对理论知识内容。

2 混合式课程建设的关键问题

混合式教学方式的体现，应该与具体课程的教学内容、教学目标、教学对象相匹配，涉及学习资源、教学环境、教学手段的整合利用。“工程材料及成形”课程的建设围绕着机械制专业的毕业培养能力和工程认证要求，随着人才培养目标的不断调整，该课程的教学目标从侧重理论知识学习向着重应用技能教育转变，旨在训练学生针对不同的机械零件进行初步的材料和成形工艺选择的技能，并进一步引导学生形成分析工程问题、设计解决方案的工程意识。为了支撑课程教学目标，达成毕业要求指标点，本课程进行线上+线下融合式教学设计时需要解决的重点问题包括：

①线上、线下教学内容分配问题：线上教学过程中以学生为主体，培养学生自主学习和碎片化学习能力，满足不同层次学生的个性化需求，而线下教学中教师主导与监管整个教学过程，有利于及时交流、反馈，保证教学进程和效果。因此，如何根据课程各章节内容的特点，并结合两大类教学模式的优势，对线上、线下教学内容进行合理分配是本课程建设的重点之一。本课程拟将课前导学、简单的知识点通过线上教学方式进行教授，以自主学习和碎片化学习为具体方式，从而增强学生的自主学习意识和时间管理能力，解决课时不足和学生个体差异大的难题；拟将困难的知识点放在线下课堂上讲解，并增加小组讨论、课堂展示、设计应用环节，以探究学习和应用导向学习为具体方式，将更多时间用在引导学生在广度和深度上进行拓展与挖掘，从而培养学生的创新精神，提高实践能力。

②线上、线下教学协调性问题：尽管传统课堂教学模式与MOOC等线上教学模式能够优势互补，但这毕竟是两种完全不同的教学模式的结合，因此，如何保证线上+线下混合式教学内容的衔接性，让两者发挥各自的优势的同时确保教学内容完整连贯是本课程建设的重点之一。本课程拟将系统总结各章节内容的知识点、学习任务及其特点，认真思考、科学设计各知识点的教学模式、教学资源、教学活动和教学策略，针对需要学生在线上自主学习完成的知识和任务，增加不定时提问、定期测验、QQ群随时答疑的机制，根据统计数据实时掌握学生的学习动态、掌握程度，筛选难点、重点和易错点在线下课堂上深入讲解，从而保证线上和线下内容的贯通。

③混合式教学成效反馈问题：在对我校制图课程线上线下教学成效的调研中，有80%的同学认为混合式教学可以提高课堂参与度，90%以上的学生表示对混合式教学方式和效果感到满意。然而，作为新型的教学模式突发问题是难以避免的，如何进行持续、有效、及时的成效反馈，并迅速响应问题、完善教学过程，是本课程建设的重点之一。本课程一方面拟建立微信/QQ群随时了解学生的难处，听取学生的问题和建议；另一方面拟选择同专业的两组班级进行对比实验，选择中等难度的知识点让两组班级分别进行传统课堂学习和线上学习并进行相同的测试，比较两组班级的学习用时、测试用时、平均成绩、成绩分布和课程评价，从而不断完善线上线下混合式教学的课程设计。

3 课程资源建设及教学设计

我校面向机制专业的“工程材料及成形”课程，包括材料的基础知识和成型方法，内容比较冗繁，名词概念等术语对非材料专业的学生来说不易理解，掌握并应用具有一定的难度。因此，在混合式课程设计上需充分考虑学生基础和课程内容特点。该课程在设计时整合了网络上已有的课程资源，课程设计不再拘泥于传统教学的章节限制，而是将课程涉及的知识点进行细化，如将材料的牌号及应用以知识单元的形式录制有声PPT和教学微视频，上传到教学平台，通过整理课程内容的逻辑关系，为后续的选材提供基础并明确重点、难点，供学生课前自主学习。在教学内容中嵌入知识点相关案例，并引入研讨式问题，引导学生带着问题去学习，激发学生的学习兴趣和热情，为课堂教学互动交流做好准备。在此基础上，学生可以带着问题、任务进入在线或线下课堂，课中教学环节的主要任务是对知识点疑问、重难点进行突出讲解，教师引导学生进行课程知识内容的反馈，将在线知识点体系化，促进学生形成完善的知识框架。组织实施有效的教学互动环节，提升学习效果。

工程教育认证要求下，需要加强线上线下等课程资源的建设，针对“工程材料及成形”的课程建设，教学团队进行的具体资源建设情况包括：

①线上教学的资源建设：主要包括信息资源和精品课程资源两个模块。课程信息资源包括教学大纲、教学进度安排、知识点建设及考核标准、教师联系方式等课程基本信息，从而使学生能够容易地掌握其中的逻辑结构和层次关系，并能够及时反馈学习情况。课程资源拟选用山东大学的国家级精品课程《工程材料与机械制造基础》(https://www.icourse163.org/course/SDU-306001)，作为本课程线上教学内容。该课程与本门课程的教学内容完全吻合，其教学资源亦丰富，有课程全程录像、完整的课程教学课件和习题库等，并且提供了知识点建设、章节考核等灵活设置选项。

②线下教学的资源建设：主要包括电子教材、课件资源、作业讲评、习题答案4个模块。课件资源主要包括教师上课所使用课件、知识点学习心得、知识点学习技巧与章节总结以及拓展教学资源等内容。作业讲评和习题答案模块主要针对线下习题册上的练习题以及知识深度拓展题目提供必要的答案和讲解。探索针对章节知识内容，设置线下讨论课程，要求学生分组查阅相关资料文献，制作PPT进行讲解。

③教学活动的资源建设：主要包括答疑讨论、试题库、课程作业、案例分析4个模块。答疑讨论模块的主要功能是实现师生互动、生生互动、典型问题讨论。试题库模块是学生进行自主测试、学习程度自查的重要部分。课程作业包括小作业和大作业，小作业分散布置并以零碎知识点为主，大作业在课程最后布置以实际零件的材料选择和工艺设计为主。案例分析是培养学生实际操作、应用能力的重点部分，考虑到不同学生对知识点的掌握程度和理解能力不同，除了在线下授课过程中对案例分析进行详细的讲解外，还需提供案例分析的资料。

4 混合式课程教学评价

为了满足工程认证的需要，支撑机制专业人才培养对该课程提出的毕业要求，“工程材料及成形”混合式课程评价采用线上线下双重考核的方式，将“过程考核”与“结果评价”相融合。对于线上学习情况的考核，教学平台能够实现对每位学生在线学习时长、线上测试结果、线上作业完成情况、线上互动情况等的自动追踪，因此可以制定线上成绩评定策略。对于线下学习情况的控制主要通过课堂上对知识的回忆与检查、学生讲课、作业点评等环节了解学生对知识点的掌握情况，并着重参考大作业完成情况和最终期末考试设计线下成绩评定标准。课程的评价反馈涉及到几个方面包括：①教师自评：以7天为一个周期撰写“课程日记”或“反思报告”。②学生反馈：以30天为一个周期攥写“学习心得”或“课程建议”。③成绩对比：利用以上教学模式，选择同专业的 A、B 两组班级进行对比实验，其中A组班级采用传统教学模式，B组班级采用线上线下教学模式。以7天为周期记录每组班级的学习进度，以对比两种教学模式的教学效率；每周进行一次随堂小测试，记录测试用时和测试成绩，以分析每个知识点的最优教学模式；对期末成绩进行总结，分析两种教学模式下平均成绩、成绩分布、不及格率、优秀率的差异，以最终评定线上线下融合式教学的成效。

5 结 语

工程教育认证是一种以培养目标和毕业要求为导向的合格性评价，已成为我国高等教育的风向标，对于增强高校的竞争力、提高学生专业技能具有重要的意义。在以我校机械设计及其自动化专业认证背景下，针对作者承担的工程材料及成形课程，讨论了混合式教学的作用、教学过程的设计及教学反馈评价等问题。混合式教学手段的灵活运用，能够促进工程认证中“以学为中心”教育理念的贯彻。工程认证背景下的专业建设和课程改革是一项综合性工程，不同教学方式、教育理念的创新，将促进人才培养质量的不断提升，混合式教学方式的应用需要依据课程特点和培养目标进行有针对性的设计，激发学习兴趣，强化专业技能的培养，以提高学生的工程设计和创新能力。