唐鑫垚，李曉生，林蔚，王超會，張永

基于課程目標(biāo)的無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式改革

唐鑫垚，李曉生，林蔚，王超會，張永

（齊齊哈爾大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

為有效支撐工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中提出的畢業(yè)要求指標(biāo)觀測點(diǎn)，無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)課程基于對學(xué)生知識、能力和情感方面的培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)立了新的課程目標(biāo)．為有效達(dá)成課程目標(biāo)，針對改革前實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中存在的問題，設(shè)計(jì)、建立并實(shí)踐了基于課程目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式．相比于改革前實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，改革后實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可有效提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，以及解決工程技術(shù)問題的能力．

無機(jī)材料工藝；工程教育；課程目標(biāo)；教學(xué)模式

隨著我國“一帶一路”“中國制造2025”等重大項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，對于工程技術(shù)人才的需求不斷增加，同時也對工程技術(shù)人才的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭能力提出了更高的要求[1-2]．為促進(jìn)我國高校畢業(yè)生學(xué)歷學(xué)位和工程師資質(zhì)與國際高校之間的互認(rèn)，中國工程教育認(rèn)證協(xié)會構(gòu)建了我國工程教育專業(yè)認(rèn)證體系，制定了工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)，并不斷加快工程認(rèn)證工作的推進(jìn)速度[3-5]．工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了12條畢業(yè)要求指標(biāo)觀測點(diǎn)，畢業(yè)要求指標(biāo)觀測點(diǎn)的達(dá)成需由課程目標(biāo)來支持[6]．

無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)課程是無機(jī)非金屬材料專業(yè)最重要的實(shí)驗(yàn)必修課之一，是提高學(xué)生深入理解無機(jī)材料工藝學(xué)知識，提高實(shí)際動手能力，學(xué)會分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和解決實(shí)際問題的主要課程之一．開展基于課程目標(biāo)的教學(xué)模式的改革與實(shí)踐可以促進(jìn)課程目標(biāo)達(dá)成，實(shí)現(xiàn)對畢業(yè)要求的有效支撐．

1　無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)

無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)課程需支撐畢業(yè)要求第4條“研究”中的部分分解指標(biāo)點(diǎn)和畢業(yè)要求第9條“個人與團(tuán)隊(duì)”中的部分分解指標(biāo)點(diǎn)[7-8]．課程目標(biāo)中有關(guān)的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和情感目標(biāo)[9]見表1．

表1　無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)課程目標(biāo)

以坯體燒結(jié)性能的測定實(shí)驗(yàn)為例，需要通過實(shí)驗(yàn)課教學(xué)活動使學(xué)生掌握燒結(jié)溫度與燒結(jié)溫度范圍的測定原理和測定方法，達(dá)成知識目標(biāo)；通過設(shè)計(jì)坯體配方、計(jì)算理論燒結(jié)溫度、測試并分析燒結(jié)過程的溫度數(shù)據(jù)，使學(xué)生了解影響燒結(jié)溫度與燒結(jié)溫度范圍的復(fù)雜因素，達(dá)成能力目標(biāo)；通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論，使學(xué)生明確燒結(jié)溫度與燒結(jié)溫度范圍對陶瓷生產(chǎn)的實(shí)際意義，達(dá)成能力目標(biāo)和情感目標(biāo)；在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性，通過數(shù)據(jù)分析使學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果對節(jié)能降耗的影響，達(dá)成課程思政目標(biāo)．

2　基于課程目標(biāo)的教學(xué)模式建立

2.1　改革前的教學(xué)模式

改革前的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式，需要學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)并提交預(yù)習(xí)報告．課堂上教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄及注意事項(xiàng)，然后由學(xué)生分組合作完成實(shí)驗(yàn)操作并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．課后學(xué)生完成數(shù)據(jù)處理與分析，并上交實(shí)驗(yàn)報告．而考核方式主要由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師通過評價學(xué)生預(yù)習(xí)報告情況、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)情況和實(shí)驗(yàn)報告撰寫情況給出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績．這種教學(xué)模式可能會存在以下問題．

2.1.1預(yù)習(xí)階段學(xué)生主動思考不足學(xué)生在預(yù)習(xí)過程存在抄襲實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的現(xiàn)象，預(yù)習(xí)報告缺少個性化，雷同現(xiàn)象突出，學(xué)生主動思考不足，不利于培養(yǎng)學(xué)生選擇和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，并且教師在課前無法評判學(xué)生的預(yù)習(xí)效果和學(xué)習(xí)態(tài)度．完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報告的目的在于培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，擬定實(shí)驗(yàn)研究路線和實(shí)驗(yàn)方案的能力，因此需要加強(qiáng)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì)．

2.1.2實(shí)驗(yàn)操作階段以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)不足實(shí)驗(yàn)階段采用教師講解，學(xué)生按要求操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行．在此教學(xué)過程中，學(xué)生只要認(rèn)真聽講就可以完成實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容，很難調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與積極性．實(shí)驗(yàn)操作的教學(xué)過程不但要讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，更重要的是使學(xué)生具有獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)工作的能力，因此需要在教學(xué)過程中以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)案例和問題，啟發(fā)學(xué)生積極主動思考，充分調(diào)動學(xué)生的積極性．

2.1.3實(shí)驗(yàn)報告撰寫階段個性化設(shè)計(jì)不足由于一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)缺乏個性化設(shè)計(jì)，因此導(dǎo)致各組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相差不大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相似性使學(xué)生在分析時比較容易獲得結(jié)論，不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考與創(chuàng)新思維能力．

通過對改革前教學(xué)模式的分析可知，需要尋求實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的達(dá)成，滿足工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中對學(xué)生提出的畢業(yè)要求．

2.2　基于課程目標(biāo)教學(xué)模式的建立與實(shí)踐

基于課程目標(biāo)的教學(xué)模式，教師只講授實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果的影響因素是不能實(shí)現(xiàn)全部課程目標(biāo)的，針對改革前教學(xué)模式的問題分析，以課程目標(biāo)為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)基于課程目標(biāo)的無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式（見圖1）．

圖1　基于課程目標(biāo)的教學(xué)模式及課程目標(biāo)主要達(dá)成途徑

改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對教師提出了更多和更高的要求，教師需要在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程、教學(xué)管理等多方面加以設(shè)計(jì)和改進(jìn)，保證課程目標(biāo)的達(dá)成，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念．

首先，教師對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)融入工程案例[10-13]．以材料制備的工程案例出發(fā)提出問題，引出實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，同時講授有關(guān)專業(yè)知識，這有助于引發(fā)學(xué)生思考，可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，學(xué)生只有克服一定的困難才能完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，有利于培養(yǎng)學(xué)生勤奮學(xué)習(xí)的素質(zhì)和責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)乃刭|(zhì)．

其次，為了提高實(shí)驗(yàn)課堂的學(xué)習(xí)效率，需要提高學(xué)生的預(yù)習(xí)質(zhì)量，教師在實(shí)驗(yàn)課前需要錄制微課視頻，高質(zhì)量的微課視頻可以使學(xué)生更直觀、更具體地了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這對進(jìn)一步開展實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是有利的．學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案可能存在一定的不可預(yù)測性，所以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果也可能變得相對多樣化，教師需對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析和點(diǎn)評，并提出改進(jìn)建議，這一過程的教學(xué)教師可通過言傳身教、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)影響學(xué)生，鼓勵學(xué)生用于探索．在實(shí)驗(yàn)課堂上，同組學(xué)生需要分別闡述自己確定的實(shí)驗(yàn)方案的依據(jù)是什么，討論之后確定最終的實(shí)驗(yàn)方案．在討論過程中，不可避免地會出現(xiàn)不同的意見，如何妥善解決團(tuán)隊(duì)內(nèi)部分歧就要求學(xué)生具有較好的團(tuán)隊(duì)合作意識．實(shí)驗(yàn)課教學(xué)完成后，教師需指導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論上傳到課程平臺上，供其他組學(xué)生分析討論使用，這一環(huán)節(jié)跟實(shí)驗(yàn)操作一樣，可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作和勇于擔(dān)當(dāng)?shù)乃刭|(zhì)[14]．

最后，對學(xué)生成績的考核應(yīng)全面，需對學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)課程的全部環(huán)節(jié)進(jìn)行過程考核．記錄學(xué)生預(yù)習(xí)的情況、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、數(shù)據(jù)記錄的真實(shí)性和完整性、數(shù)據(jù)處理的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)結(jié)論表述的合理性、參與討論的積極性等．過程性考核可以科學(xué)地評價出學(xué)生在知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、情感目標(biāo)以及課程思政目標(biāo)等方面的達(dá)成情況[15]．

改革后的教學(xué)模式可促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，相比于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，基于課程目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對學(xué)生獨(dú)立思考、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和團(tuán)隊(duì)合作能力的訓(xùn)練加強(qiáng)了，這可以促進(jìn)學(xué)生更好地達(dá)成課程目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求，有利于培養(yǎng)學(xué)生成為解決工程問題的工程師、實(shí)驗(yàn)方案的制定者和驗(yàn)證者，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)人員思維方式．

以無機(jī)材料工藝實(shí)驗(yàn)課程中坯體的燒結(jié)性能實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)借助網(wǎng)絡(luò)課程平臺，指導(dǎo)教師錄制坯體燒結(jié)性能實(shí)驗(yàn)的微課視頻并上傳到課程平臺，微課視頻從陶瓷燒結(jié)過程中遇到的開裂和變形等實(shí)際問題出發(fā)講解原料、工藝參數(shù)、工藝流程等對產(chǎn)品質(zhì)量的影響．給出學(xué)生預(yù)習(xí)過程需要完成的具體任務(wù)，如某公司工藝工程師以鉀長石、碳酸鈉和高嶺土為主要原料設(shè)計(jì)了一種新型坯料，其中鉀長石、碳酸鈉和高嶺土的質(zhì)量比為4∶1∶1，發(fā)現(xiàn)坯體燒結(jié)溫度較高，燒結(jié)后的坯體中存在大量的閉合性氣孔，且坯體表面凹凸不平，強(qiáng)度降低．學(xué)生需適當(dāng)調(diào)整坯料中原料的比例，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的輔助原料二氧化硅、三氧化二鋁、高嶺土、氧化鎂、碳酸鈉、碳酸鈣等，擬定合理的實(shí)驗(yàn)方案來降低坯體的燒結(jié)溫度，減少坯體的氣孔率，使坯體強(qiáng)度提高．學(xué)生在明確需解決的工程問題的前提下，可以有目的地學(xué)習(xí)微課視頻內(nèi)容，給出不同的實(shí)驗(yàn)方案．預(yù)習(xí)時需要說明方案中坯料的原料比例應(yīng)如何調(diào)整及原因，坯料中應(yīng)新加入何種原料及其解決的問題，新配方的坯料可能會存在什么問題，完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報告．

實(shí)驗(yàn)課堂上，著重讓學(xué)生闡述自己的實(shí)驗(yàn)方案，分析并討論各實(shí)驗(yàn)方案的合理性，指導(dǎo)教師分析點(diǎn)評學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案及注意事項(xiàng)，學(xué)生按照討論后改進(jìn)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在討論過程中可以培養(yǎng)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)意識和團(tuán)隊(duì)工作能力．實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和結(jié)果，小組討論改進(jìn)方案是否達(dá)成了預(yù)定的目標(biāo)．如達(dá)成目標(biāo)，學(xué)生需給出材料制備過程的正確途徑，給出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．如未達(dá)成目標(biāo)，學(xué)生需結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)分析失敗的原因，寫出反思及改進(jìn)措施．在這一過程中，可以有效提高學(xué)生的分析和總結(jié)工程問題能力．

為了加強(qiáng)不同小組之間的學(xué)習(xí)交流，每組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后都需將實(shí)驗(yàn)結(jié)果上傳到課程平臺，各組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果可以共享，這樣可以提高實(shí)驗(yàn)效率，讓學(xué)生可以有更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以獲得更加完善的改進(jìn)方案，可以讓學(xué)生深刻理解工程問題的復(fù)雜性，拓展解決工程問題的思路與方法．

3　結(jié)語

在“工程教育”背景下，通過基于課程目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的建立與實(shí)踐，優(yōu)選工程案例，提出實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以更好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性．通過實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與討論，可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題及創(chuàng)新的能力．采用網(wǎng)絡(luò)課程平臺的微課視頻加強(qiáng)學(xué)生的預(yù)習(xí)指導(dǎo)，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力．分組設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，各組之間數(shù)據(jù)交流討論，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力．新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師需要不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程和考核方式，只有這樣才能更好地發(fā)揮課程目標(biāo)的導(dǎo)向作用，真正實(shí)現(xiàn)課程育人，通過專業(yè)課程教學(xué)過程培養(yǎng)出可以與國際高校之間互認(rèn)和競爭的優(yōu)秀工程技術(shù)人才．

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Reform of inorganic material technology experiment teaching mode based on curriculum objective

TANG Xinyao，LI Xiaosheng，LIN Wei，WANG Chaohui，ZHANG Yong

（School of Materials Science and Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

In order to effectively support the observation points of graduation requirements in the general standards of engineering education certification，the inorganic material technology experiment course has set up new curriculum objectives based on the cultivation objectives of students′ knowledge，ability and emotion．In order to effectively achieve the curriculum objectives，aiming at the problems existing in the experimental teaching mode before the reform，the experimental teaching mode based on curriculum objectives was designed，established and practiced．Compared with the experimental teaching mode before reform，the experimental teaching mode after reform can effectively improve students′ independent learning ability，innovation ability，teamwork ability，and the ability to solve engineering problems．

inorganic material technology；engineering education；curriculum objective；teaching mode

1007-9831（2022）03-0098-04

O613∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2022.03.021

2021-12-10

齊齊哈爾大學(xué)教育科學(xué)研究項(xiàng)目（GJZRZX202001）；齊齊哈爾大學(xué)2021年校級“課程思政”示范課程建設(shè)項(xiàng)目

唐鑫垚（1990-），男，黑龍江齊齊哈爾人，助教，碩士，從事無機(jī)非金屬材料研究．E-mail：tangxinyao0105@126.com