張陽明 何寒 趙亞東

（安陽工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院）

“學(xué)生中心（SC）、成果導(dǎo)向（OBE）、持續(xù)改進(jìn)（CQI）” 是工程專業(yè)教育認(rèn)證的三個(gè)核心理念，引領(lǐng)著我國高等教育改革的方向[1]。案例教學(xué)涉及從知識觀、教學(xué)觀、師生觀到具體的課堂組織形式、教學(xué)手段的廣泛變革,可以強(qiáng)化專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)，推進(jìn)教學(xué)改革，促進(jìn)教學(xué)與實(shí)踐有機(jī)融合[2]。

“工程材料及其成型基礎(chǔ)”課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，兼具理論性和工程應(yīng)用性?；贠BE理念，將案例教學(xué)有機(jī)融入課程教學(xué)之中，有助于縮短理論與實(shí)踐之間的距離，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。本文以安陽工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)近四年學(xué)生為研究對象，深入開展課程案例教學(xué)研究，構(gòu)建了基于OBE理念的課程教學(xué)質(zhì)量評價(jià)模型。

一、課程案例教學(xué)設(shè)計(jì)

基于OBE理念，課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式的設(shè)計(jì)都是為了更好地達(dá)成課程目標(biāo)，而課程目標(biāo)對應(yīng)著本課程支撐的畢業(yè)要求。“工程材料及其成型基礎(chǔ)”是安陽工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程支撐的畢業(yè)要求有兩個(gè)，分別是：第一，具有工程基礎(chǔ)知識和機(jī)械專業(yè)知識，能應(yīng)用于解決復(fù)雜機(jī)械工程問題；第二，能夠認(rèn)識和評價(jià)機(jī)械工程實(shí)踐活動(dòng)對環(huán)境與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。對應(yīng)于畢業(yè)要求，確立了該課程的兩個(gè)課程目標(biāo)，分別是：第一，能夠根據(jù)常用的機(jī)械工程材料晶體學(xué)和相圖的基本理論，分析機(jī)械零構(gòu)件選材方案、綜合確定機(jī)械加工工藝路線，解決機(jī)械制造領(lǐng)域材料成形的復(fù)雜工程問題；第二，能夠根據(jù)機(jī)械零構(gòu)件的失效理論和機(jī)械工程材料的力學(xué)特點(diǎn)和成型原理，比較、綜合確定機(jī)械零構(gòu)件成形問題的解決方案，認(rèn)識和評價(jià)機(jī)械零件加工過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)對環(huán)境保護(hù)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。

為了更好地幫助學(xué)生達(dá)成課程目標(biāo)，本課程引入了案例教學(xué)模式。最早采用案例教學(xué)的是哈佛大學(xué)的法律碩士和工商管理碩士[3]。國外專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)非常注重案例教學(xué)，以實(shí)現(xiàn)理論知識與社會(huì)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、思考問題、解決問題的能力[4]。本課程在課堂教學(xué)和課后作業(yè)中大量增加了工程應(yīng)用案例，經(jīng)過四年的持續(xù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了案例教學(xué)模式對所有重要知識點(diǎn)的全覆蓋。在講授完某個(gè)知識點(diǎn)之后，將學(xué)生引入真實(shí)的工程案例，通過對案例的分析討論、模擬練習(xí)以及師生、學(xué)生間的互動(dòng)，可以使學(xué)生面對“真實(shí)”的工程應(yīng)用場景，基于獨(dú)立思考和集體討論，主動(dòng)利用所學(xué)的理論知識分析、判斷、評價(jià)、比較、綜合，實(shí)現(xiàn)由“學(xué)習(xí)理論知識”向“掌握解決復(fù)雜工程問題能力”的轉(zhuǎn)化。例如，在講授低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼知識點(diǎn)時(shí)，引入“世界最長跨海大橋——港珠澳大橋”案例。港珠澳大橋的設(shè)計(jì)使用壽命長達(dá)120年，同時(shí)要求能抗16級臺(tái)風(fēng)、8級地震及30萬噸巨輪撞擊[5]。讓學(xué)生思考和討論港珠澳跨海大橋橋梁鋼在這樣的設(shè)計(jì)要求和服役環(huán)境下，需要具備怎樣的使用性能和加工性能，并分析其選材方案、綜合確定機(jī)械加工工藝路線。

二、構(gòu)建教學(xué)質(zhì)量評價(jià)模型

以學(xué)生為中心，基于學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評價(jià)是OBE教育模式的核心環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系，通常側(cè)重于教師的“教”，而非學(xué)生的“學(xué)”。例如，對于教師教學(xué)內(nèi)容的質(zhì)量評價(jià)，往往更側(cè)重于督導(dǎo)組聽課評分、教研室教師互評；對于學(xué)生學(xué)習(xí)成果的質(zhì)量評價(jià)，往往側(cè)重于期末考試的最終成績。這樣的質(zhì)量評價(jià)方式，不能完全客觀地反映學(xué)生達(dá)成課程目標(biāo)的實(shí)際情況。

本課程構(gòu)建了“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的課程質(zhì)量評價(jià)體系，借助超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，通過線上線下混合式教學(xué)，將診斷性評價(jià)、形成性評價(jià)、終結(jié)性評價(jià)有機(jī)結(jié)合，以促進(jìn)學(xué)生發(fā)展為宗旨，采取直接評價(jià)與間接評價(jià)相結(jié)合的形式，充分考慮每一個(gè)學(xué)生的個(gè)體差異，通過評價(jià)所有學(xué)生學(xué)習(xí)成果的達(dá)成度來評價(jià)課程教學(xué)的有效性。

診斷性評價(jià)是指在教學(xué)活動(dòng)開始之前，首先對學(xué)生的知識、技能以及情感等狀況進(jìn)行調(diào)查分析，了解學(xué)生的知識基礎(chǔ)和準(zhǔn)備情況，根據(jù)評價(jià)的結(jié)果，制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，選擇合適的教學(xué)方法，從而實(shí)現(xiàn)因材施教[6]。本課程在每章節(jié)的教學(xué)活動(dòng)開始前，通過超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布調(diào)查問卷，開展診斷性評價(jià)，以準(zhǔn)確評判學(xué)生前置知識、技能的掌握情況，有的放矢地調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)方案。

形成性評價(jià)是對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行的評價(jià)，旨在確認(rèn)學(xué)生的潛力，改進(jìn)和發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)[7]。形成性評價(jià)注重以學(xué)生為中心，重視學(xué)習(xí)過程，強(qiáng)調(diào)評價(jià)中多種因素的交互作用，重視師生交流。本課程在教學(xué)活動(dòng)中，每節(jié)課都引入了案例教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了讓學(xué)生帶著問題主動(dòng)學(xué)習(xí)、讓工程應(yīng)用情境滲透在課堂學(xué)習(xí)過程中，加強(qiáng)了生生、師生之間的互動(dòng)交流。在課前預(yù)習(xí)階段，通過超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布案例資料、確定任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生檢索文獻(xiàn)、分組討論，最終由學(xué)生分組協(xié)作制定復(fù)雜工程問題的解決方案，提交到線上平臺(tái)，通過學(xué)生自評、團(tuán)隊(duì)互評、教師評價(jià)相結(jié)合的方式，開展形成性評價(jià)。

借助超星學(xué)習(xí)通線上平臺(tái)，在課前預(yù)習(xí)階段，可以通過學(xué)生對案例課件的預(yù)習(xí)時(shí)長和完成進(jìn)度，評價(jià)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的主動(dòng)性；在課程教學(xué)階段，可以通過學(xué)生的問答參與次數(shù)和正確率，評價(jià)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)效果；在課后復(fù)習(xí)階段，可以通過線上提交的案例作業(yè)，通過學(xué)生自評、團(tuán)隊(duì)互評、教師評價(jià)，評價(jià)學(xué)生的主動(dòng)性、個(gè)人能力發(fā)展、團(tuán)隊(duì)協(xié)作水平和課程學(xué)習(xí)效果。

終結(jié)性評價(jià)是在教學(xué)活動(dòng)結(jié)束后，對教學(xué)效果進(jìn)行的評價(jià)[8]。目前高校理論課的終結(jié)性評價(jià)形式仍然以期末考試為主，由于試卷難易程度的偏差，僅進(jìn)行直接評價(jià)（試卷得分）不能全面客觀地反映學(xué)生對課程目標(biāo)的達(dá)成情況。因此，本課程采用了直接評價(jià)與間接評價(jià)相結(jié)合的方法，開展終結(jié)性評價(jià)。為進(jìn)一步保證直接評價(jià)的合理性和有效性，期末試卷命題由課程小組進(jìn)行審查，確保試卷的深度和廣度符合課程大綱要求、能夠準(zhǔn)確考察課程目標(biāo)對應(yīng)能力。間接評價(jià)采用問卷調(diào)查形式，由學(xué)生自主評價(jià)自己對課程目標(biāo)要求能力的掌握情況。問卷圍繞課程目標(biāo)設(shè)計(jì)，以匿名評分的方式完成，確保回收的調(diào)查結(jié)果客觀、可衡量。通過對回收的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以得出該課程的課程目標(biāo)及對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的定性分析結(jié)果，計(jì)算出學(xué)生自主評價(jià)的課程目標(biāo)1和課程目標(biāo)2的達(dá)成結(jié)果。例如，圖1所示為2019屆學(xué)生自主評價(jià)課程目標(biāo)達(dá)成區(qū)間人數(shù)分布圖。

圖1 2019屆學(xué)生自主評價(jià)課程目標(biāo)達(dá)成區(qū)間人數(shù)分布圖

從圖1中可以看出，達(dá)成度在0.9-1.0之間的人數(shù)最多，說明同學(xué)們普遍覺得通過課程學(xué)習(xí)有所收獲，具備了課程所要求的能力。有少部分同學(xué)覺得自己收獲較小，未獲得相應(yīng)能力。這部分同學(xué)可能客觀上未獲得能力提升或主觀上對自己要求較高。根據(jù)2018屆到2021屆學(xué)生自主評價(jià)課程目標(biāo)達(dá)成結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可得，4年來學(xué)生自主評價(jià)課程目標(biāo)1和課程目標(biāo)2的達(dá)成結(jié)果平均數(shù)均大于0.90，說明學(xué)生認(rèn)為通過課程的學(xué)習(xí)，獲得了課程目標(biāo)對應(yīng)要求的能力。

三、課程案例教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)

基于OBE理念的課程案例教學(xué)，非常重視案例教學(xué)效果的合理評價(jià)和持續(xù)改進(jìn)。為了更精準(zhǔn)地評價(jià)課程案例教學(xué)對課程目標(biāo)達(dá)成度的貢獻(xiàn)，本課程構(gòu)建了量化的評價(jià)模型。

本課程將當(dāng)屆學(xué)生的終結(jié)性評價(jià)成績作為因變量，將學(xué)生在單個(gè)案例教學(xué)中的形成性評價(jià)成績作為自變量（本課程共有21次案例教學(xué)，對應(yīng)可得21個(gè)自變量），建構(gòu)多元線性回歸模型。利用SPASS軟件擬合計(jì)算，模型通過檢驗(yàn)，是有效模型。統(tǒng)計(jì)21個(gè)案例教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)，進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，若P＜0.05可以說明該案例教學(xué)對學(xué)生達(dá)成課程目標(biāo)有顯著影響，P值越小影響越顯著。研究發(fā)現(xiàn)，本課程的全部21個(gè)案例教學(xué)，對于學(xué)生達(dá)成課程目標(biāo)，都有顯著性影響。即學(xué)生在各個(gè)案例教學(xué)中形成性評價(jià)的成績越高，其終結(jié)性評價(jià)成績表現(xiàn)就越好。

為持續(xù)改進(jìn)案例教學(xué)內(nèi)容，本課程基于前述的線性回歸模型，按顯著性影響評價(jià)結(jié)果對所有案例進(jìn)行排序，每學(xué)年對排序靠后的20%案例教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化更新。優(yōu)化更新案例時(shí)，注重課程思政與專業(yè)教育的有機(jī)結(jié)合，圍繞國家戰(zhàn)略和行業(yè)需求，聚焦科學(xué)探索和產(chǎn)業(yè)前沿，注重工程原理的綜合深入應(yīng)用，讓學(xué)生在掌握解決復(fù)雜工程問題能力的同時(shí)，培養(yǎng)愛國熱情、民族自信、職業(yè)道德和擔(dān)當(dāng)精神。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在相關(guān)工程研究領(lǐng)域里，涌現(xiàn)出了許多原創(chuàng)的科研成果。為了更好地發(fā)揮“工程材料及其成型基礎(chǔ)”課程的德育功能，不僅要從教材內(nèi)容中深入提煉思政元素，還要不斷從國內(nèi)近期的科研成果中廣泛挖掘相關(guān)特色案例。相比從教材內(nèi)容中提煉思政元素，引入特色案例會(huì)更直觀明晰地將思政教育融入課堂教學(xué)中。以特色案例為切入點(diǎn)開展課程思政，關(guān)鍵在于如何將特色案例引入課堂教學(xué)。只有將特色案例和課堂教學(xué)內(nèi)容有機(jī)銜接在一起，案例中所蘊(yùn)含的思政元素才會(huì)“自動(dòng)”地顯現(xiàn)出來，被學(xué)生所接受，從而避免課程思政“兩張皮”的問題。例如，將“鋁合金在波音747飛機(jī)上的應(yīng)用案例”優(yōu)化更新為“第三代鋁鋰合金在國產(chǎn)大型客機(jī)C919上的應(yīng)用案例”。C919飛機(jī)是我國首款完全按照國際先進(jìn)適航標(biāo)準(zhǔn)研制的單通道大型干線客機(jī)，具有我國完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，是我國民用航空領(lǐng)域的一次重大跨越。C919飛機(jī)的機(jī)身蒙皮、長桁、地板梁、座椅滑軌、邊界梁、客艙地板支撐立柱等部件都使用了國產(chǎn)第三代鋁鋰合金，其機(jī)體結(jié)構(gòu)重量占比達(dá)到7.4%，獲得綜合減重7%的收益[9]。通過本案例的學(xué)習(xí)研討，不僅可以幫助學(xué)生掌握鋁鋰合金低密度、高強(qiáng)度、損傷容限性優(yōu)良等理論知識，讓學(xué)生通過鋁鋰合金在飛機(jī)構(gòu)件上的應(yīng)用過程體驗(yàn)解決“復(fù)雜工程問題”的應(yīng)用情境，還可以深度融入課程思政，讓學(xué)生了解大飛機(jī)重大專項(xiàng)對建設(shè)創(chuàng)新型國家、提高我國自主創(chuàng)新能力和增強(qiáng)國家核心競爭力的重大戰(zhàn)略意義，培養(yǎng)學(xué)生永不放棄、勇于創(chuàng)新、精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。課后交流中，學(xué)生們反響熱烈，紛紛表示通過本案例的學(xué)習(xí)，堅(jiān)定了中國特色社會(huì)主義道路自信、理論自信、制度自信、文化自信，深受鼓舞和激勵(lì)，將努力學(xué)習(xí)，提高專業(yè)能力，為中華民族偉大復(fù)興貢獻(xiàn)自己的力量。

本課程建立了量化的課程目標(biāo)達(dá)成度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以評價(jià)課程目標(biāo)的達(dá)成效果。課程目標(biāo)達(dá)成評價(jià)采用間接評價(jià)與直接評價(jià)相結(jié)合的方式。間接評價(jià)結(jié)果權(quán)重30%，直接評價(jià)結(jié)果權(quán)重70%。間接評價(jià)采用學(xué)生問卷調(diào)查反饋方式，對課程目標(biāo)對應(yīng)的主要知識技能掌握程度進(jìn)行調(diào)查，獲得學(xué)生自評結(jié)果。每屆學(xué)生的參與度均為100%。經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理可得到量化的間接評價(jià)結(jié)果。直接評價(jià)由課程組根據(jù)課程教學(xué)大綱的要求，通過對學(xué)生的各項(xiàng)成績進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到量化的直接評價(jià)結(jié)果。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，近四年本課程兩個(gè)課程目標(biāo)的達(dá)成情況如表1所示?？梢钥吹?，四年來，本課程的兩個(gè)課程目標(biāo)的達(dá)成情況得到了持續(xù)改進(jìn)，有效提高了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，得到了學(xué)生的好評。

表1 近四年課程目標(biāo)達(dá)成情況評價(jià)結(jié)果

在間接評價(jià)的學(xué)生問卷調(diào)查中，學(xué)生除了可以對2個(gè)課程目標(biāo)對應(yīng)的主要知識技能掌握程度進(jìn)行量化評價(jià)以外，還可以自主提交意見和建議。在意見和建議中，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)同學(xué)對采用線上線下相結(jié)合的方式開展教學(xué)作出了積極評價(jià)。課程組師生一致認(rèn)為，通過使用高質(zhì)量慕課，增加線上討論答疑，推動(dòng)了學(xué)生、師生之間的交流互動(dòng)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性；而線上習(xí)題的亂序組合與隨機(jī)抽取，有利于減少學(xué)生作業(yè)的抄襲現(xiàn)象；線上習(xí)題的統(tǒng)計(jì)功能，也有利于加強(qiáng)過程性考察，及時(shí)考核、及時(shí)反饋，加強(qiáng)了過程性考察，能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)學(xué)生能力短板，進(jìn)一步改善了學(xué)習(xí)效果，提高了學(xué)生利用專業(yè)知識解決實(shí)際問題尤其是復(fù)雜工程問題的能力。

為進(jìn)一步改進(jìn)課程質(zhì)量，本課程在后續(xù)教學(xué)中，將注意在課堂教學(xué)和作業(yè)中進(jìn)一步增加案例實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，通過小組討論的方式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、分析和討論工程實(shí)例，一方面可以通過案例實(shí)踐教學(xué)加深知識理解，增加學(xué)生對課程知識的理解與掌握，提升學(xué)生自我思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和解決復(fù)雜工程問題的能力；另一方面可以通過案例實(shí)踐教學(xué)深化課程思政建設(shè)，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀巧妙地融入專業(yè)課程教學(xué)中，將課本知識與工程實(shí)踐相結(jié)合，與國家戰(zhàn)略需求相結(jié)合，與社會(huì)主義建設(shè)成就相結(jié)合，開展職業(yè)道德教育，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，強(qiáng)化學(xué)生對國家與社會(huì)的擔(dān)當(dāng)和使命感，實(shí)現(xiàn)知識傳授與價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一。