田相鑫，章 強(qiáng)，李傳明，劉 偉，苗 欣

（1.臨沂大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 臨沂 276000；2.臨沂大學(xué) 國(guó)際教育交流學(xué)院，山東 臨沂 276000）

2017 年是中國(guó)工程教育發(fā)展史上里程碑式的一年，新工科建設(shè)的“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”及“北京指南”均在這一年出臺(tái)，為中國(guó)高等教育新工科發(fā)展擘畫了藍(lán)圖，指明了方向，提供了路徑[1-3]。針對(duì)新工科建設(shè)和發(fā)展要求，全國(guó)各大高校開(kāi)始結(jié)合自身特色，主動(dòng)思考，積極行動(dòng)，在校企、校校、校地、校家等不同層次、不同維度開(kāi)展了協(xié)同育人的教育改革與探索。與此同時(shí)，“復(fù)旦共識(shí)”明確指出，我國(guó)高等工程教育專業(yè)認(rèn)證體系已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)際實(shí)質(zhì)等效，基于產(chǎn)出導(dǎo)向（Out-come based Education）和以學(xué)生為中心的教育理念也日益深入人心[4-5]。從人才培養(yǎng)方案入手，結(jié)合學(xué)生自身發(fā)展和服務(wù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，重新構(gòu)建人才培養(yǎng)目標(biāo)，建立更加科學(xué)的課程體系，依據(jù)課程在人才培養(yǎng)方案中的支撐關(guān)系重構(gòu)課程目標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)課程內(nèi)容、課堂組織模式、課程資源及考核方式的深入改革，目前正方興未艾。

此外，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展同樣在教育領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響[6-7]。一方面，互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息技術(shù)不斷進(jìn)入教育教學(xué)領(lǐng)域，智慧教室、微格教室等教學(xué)與學(xué)習(xí)環(huán)境的更新，包括國(guó)家精品課程在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源的極大豐富，都對(duì)教師的教和學(xué)生的學(xué)提出了新的更高的要求。另一方面，伴隨中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)一同成長(zhǎng)起來(lái)的“00后”已經(jīng)成為大學(xué)的絕對(duì)主力，利用智能手機(jī)、平板、電腦等電子設(shè)備獲取知識(shí)已經(jīng)成為他們與生俱來(lái)的本能，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和特點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生了根本性的改變。但是，教學(xué)模式僵化，教學(xué)內(nèi)容落后，教學(xué)實(shí)踐脫節(jié)等問(wèn)題在廣大中國(guó)高校的教學(xué)中仍然普遍存在，已經(jīng)難以與當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)特點(diǎn)相匹配。中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)前副會(huì)長(zhǎng)陳浩教授就曾直言，不進(jìn)行異常教學(xué)方法的革命性變革，不足以搬掉阻礙人才培養(yǎng)質(zhì)量提升的一大屏障，不足以煥發(fā)大學(xué)教育活力青春[8]。因此，高等教育課堂教學(xué)模式的改革亟待深入推進(jìn)。

為此，本文以材料科學(xué)與工程領(lǐng)域傳統(tǒng)基礎(chǔ)課程——材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)改革實(shí)踐為例，基于以學(xué)生為中心和產(chǎn)出導(dǎo)向的教育理念，分析了當(dāng)代大學(xué)工程教育中普遍存在的痛點(diǎn)問(wèn)題。基于雨課堂和BOPPPS 模式（即導(dǎo)言（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective）、前測(cè)（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）、后測(cè)（Postassessment）、總結(jié)（Summary）），對(duì)課程目標(biāo)和理念、教學(xué)內(nèi)容和資源、教學(xué)環(huán)境和模式及教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“四重構(gòu)”教學(xué)改革方案，并針對(duì)課程思政建設(shè)、教學(xué)評(píng)價(jià)模式進(jìn)行了“兩創(chuàng)新”，收到了良好的改革效果，并希望能夠?qū)ζ渌こ填悓I(yè)基礎(chǔ)課程的改革提供思路和借鑒作用。

一、教學(xué)過(guò)程中的“痛點(diǎn)”問(wèn)題分析

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程是材料類專業(yè)國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中建議開(kāi)設(shè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。在材料類專業(yè)的知識(shí)體系和課程設(shè)置中，它處于公共通識(shí)課程與專業(yè)核心課程之間的橋接部分，具有承上啟下的重要作用。隨著國(guó)家深入推進(jìn)新工科建設(shè)發(fā)展、高校中專業(yè)工程教育認(rèn)證工作的進(jìn)一步鋪開(kāi)及教育信息化的發(fā)展，傳統(tǒng)的材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法滿足行業(yè)要求和學(xué)生需求，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)質(zhì)量和對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)的有效支撐。具體地，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)存在如下三個(gè)“不足”的問(wèn)題。

（一）特色育人功能不足

材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的特色育人功能主要體現(xiàn)在三個(gè)維度上。首先，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程源于金屬材料方面的專業(yè)課程，包括金屬學(xué)、金屬物理學(xué)等，知識(shí)體系和框架仍然延續(xù)著金屬材料的專業(yè)特點(diǎn)，沒(méi)有很好地體現(xiàn)對(duì)高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、復(fù)合材料等專業(yè)的培養(yǎng)特點(diǎn)，也沒(méi)有很好地融入目前先進(jìn)材料的設(shè)計(jì)和發(fā)展理念，不能有效承擔(dān)材料科學(xué)與工程專業(yè)寬口徑的人才培養(yǎng)任務(wù)。其次，教學(xué)內(nèi)容更新緩慢，缺乏對(duì)最新研究成果的吸收和更新，課程的創(chuàng)新性、高階性和挑戰(zhàn)度不足。第三，教學(xué)手段不足，課程知識(shí)大水漫灌，“老師一人累，學(xué)生集體懵”的現(xiàn)象仍頻繁出現(xiàn)。

（二）實(shí)踐育人功能不足

材料類專業(yè)屬于實(shí)驗(yàn)學(xué)科，對(duì)于實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐的要求很高。但是，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程中所涉及的內(nèi)容又具有理論性強(qiáng)和抽象性強(qiáng)的特點(diǎn)，很多專業(yè)術(shù)語(yǔ)、概念、現(xiàn)象對(duì)于學(xué)生而言首次接觸，缺乏直觀印象，更不知道這些知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，純粹的理論講解效果較差。因此，在授課過(guò)程中進(jìn)行理論與生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究的有機(jī)融合，充分滿足學(xué)生的研究、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)需求，是材料科學(xué)基礎(chǔ)課程改革的一個(gè)重要方向。

（三）思政育人功能不足

專業(yè)課程的教學(xué)往往注重知識(shí)的傳授，對(duì)學(xué)生價(jià)值觀的引領(lǐng)作用不強(qiáng)，思政育人功能薄弱，而思政教育對(duì)專業(yè)教育的反哺功能就更加不足。寓價(jià)值引領(lǐng)于專業(yè)教育，實(shí)現(xiàn)思政教育的春風(fēng)化雨、潤(rùn)物無(wú)聲，充分發(fā)揮專業(yè)課程思政育人功能，實(shí)現(xiàn)思政教育與專業(yè)教育的有機(jī)互補(bǔ)、相互促進(jìn)，是材料科學(xué)基礎(chǔ)課程改革的另外一個(gè)重要方向。

二、基于學(xué)生健全發(fā)展的教學(xué)改革“四重構(gòu)”

針對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)課程在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中存在的“三不足”問(wèn)題，本論文通過(guò)深入研究和課堂實(shí)踐，將學(xué)生發(fā)展為中心和產(chǎn)出導(dǎo)向的教育理念深度融合，系統(tǒng)提出了教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)理念重構(gòu)、教學(xué)資源與課程內(nèi)容重構(gòu)、教學(xué)環(huán)境與教學(xué)模式重構(gòu)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)重構(gòu)的“四重構(gòu)”的教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新和改革方案，并進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，如圖1 所示。

圖1 材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的“四重構(gòu)”與“兩創(chuàng)新”教學(xué)改革

教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)理念重構(gòu)。表1 為學(xué)團(tuán)隊(duì)在人才培養(yǎng)方案重新修訂的基礎(chǔ)上進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和整體布局，基于OBE 理念，以學(xué)生發(fā)展為中心作為基礎(chǔ)，重新構(gòu)筑了課程教學(xué)目標(biāo)。重構(gòu)之后的教學(xué)目標(biāo)更加體現(xiàn)了學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體地位，能夠?qū)Ξ厴I(yè)要求實(shí)現(xiàn)更加有效的支撐，滿足OBE 的人才培養(yǎng)要求。同時(shí)，知識(shí)—能力—思維與三階課程目標(biāo)深度融合，形成了層次分明又聯(lián)系密切的教學(xué)目標(biāo)體系。

表1 基于產(chǎn)出導(dǎo)向和“以學(xué)生為中心”的教學(xué)目標(biāo)重構(gòu)

教學(xué)資源與課程內(nèi)容重構(gòu)。在教學(xué)目標(biāo)重構(gòu)的基礎(chǔ)上，教學(xué)團(tuán)隊(duì)以“寬口徑、厚基礎(chǔ)、個(gè)性化”為指導(dǎo)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了梳理、更新和重構(gòu)?！皩捒趶健敝卦趯?duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行廣度拓展，例如在金屬材料專業(yè)的教學(xué)中，融入一定的高分子材料、新能源材料的相關(guān)內(nèi)容，幫助學(xué)生打開(kāi)學(xué)習(xí)和研究的思維?！昂窕A(chǔ)”則重在針對(duì)性地對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深度強(qiáng)化，例如在高分子材料專業(yè)教學(xué)中，擴(kuò)充、深挖關(guān)于范德華力、氫鍵的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。“個(gè)性化”則重在針對(duì)培養(yǎng)專業(yè)方向，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行個(gè)性化定制，例如在金屬材料專業(yè)的教學(xué)中強(qiáng)化準(zhǔn)晶態(tài)的講解，并進(jìn)行高熵合金的介紹。在課程內(nèi)容的重構(gòu)基礎(chǔ)上，教學(xué)團(tuán)隊(duì)重視吸納近期的重要研究成果，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了更新，例如對(duì)于大角度晶界的授課中，就根據(jù)最新的研究成果介紹了大角晶界中存在的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在教學(xué)資源建設(shè)方面，依托“智慧樹(shù)”平臺(tái)，本課程建設(shè)了線上課程，為學(xué)生課下學(xué)習(xí)量身打造了在線課堂，并從科學(xué)前沿、教師科研、工程實(shí)踐三個(gè)維度，師生共建了教學(xué)案例庫(kù)，將課堂教學(xué)與科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行了有機(jī)融合，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造性思維。目前，教學(xué)案例庫(kù)中包含科學(xué)前沿案例100 余項(xiàng)，教師科研案例20 余項(xiàng)，工程實(shí)踐案例40 余項(xiàng)。

教學(xué)環(huán)境與教學(xué)模式重構(gòu)。針對(duì)當(dāng)代學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和教育信息化的發(fā)展，教學(xué)團(tuán)隊(duì)依托智慧樹(shù)平臺(tái)建設(shè)了材料科學(xué)基礎(chǔ)的在線課程，并充分借助國(guó)家精品課程的在線開(kāi)放資源，實(shí)現(xiàn)了線上-線下的深入融合，為學(xué)生提供了更加全面的學(xué)習(xí)資源。此外，如圖2 所示，本課程采用了基于雨課堂和BOPPPS 的課堂模式，有機(jī)統(tǒng)一“課前—課中—課后”的整個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，有效幫助教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，把握學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的有效融合。在這一模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和積極性得到了激發(fā)和調(diào)動(dòng)，有相當(dāng)一部分記憶、理解型知識(shí)可以從課堂轉(zhuǎn)移到課下，釋放了課堂時(shí)間，師生可以就更加復(fù)雜的課程內(nèi)容進(jìn)行充分和深入的探討，教學(xué)互動(dòng)與翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)置也會(huì)更加充分和有效。此外，本課程還進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)景的拓展與創(chuàng)新，創(chuàng)設(shè)了“傳統(tǒng)教室-智慧教室-實(shí)驗(yàn)室-生產(chǎn)車間”的四重教學(xué)空間，并積極帶領(lǐng)學(xué)生參與全國(guó)大學(xué)生金相技能大賽、“挑戰(zhàn)杯·揭榜掛帥”專項(xiàng)賽、熱處理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等賽事，著力打通專業(yè)課程與實(shí)踐實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科學(xué)前沿之間的壁壘，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)探索的熱情。

圖2 基于雨課堂的BOPPPS 課堂組織模式設(shè)計(jì)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)的重構(gòu)。針對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)方向和個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，結(jié)合教師自身教育經(jīng)歷、科研方向和產(chǎn)業(yè)背景，對(duì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了重構(gòu)，并且建立定期教學(xué)研討、師生交流互動(dòng)的制度，最大程度保證“寬口徑、厚基礎(chǔ)、個(gè)性化”教學(xué)設(shè)計(jì)的順利實(shí)施。

三、課程思政的科學(xué)布局與設(shè)計(jì)創(chuàng)新

專業(yè)課程思政建設(shè)在高校育人育才并舉的教育教學(xué)目標(biāo)中具有重要的地位，課程思政與專業(yè)課程之間應(yīng)當(dāng)是相輔相成，互相促進(jìn)的關(guān)系。根據(jù)專業(yè)和課程特點(diǎn)，本課程編制了思政培養(yǎng)目標(biāo)，從尖端制造破瓶頸、工程實(shí)例建思維、科學(xué)前沿促創(chuàng)新、科技報(bào)國(guó)有擔(dān)當(dāng)、環(huán)境保護(hù)樹(shù)意識(shí)、文理交融增溫度、感人事跡立榜樣及紅色精神揚(yáng)旗幟八個(gè)模塊進(jìn)行了思政元素的深入挖掘，形成了內(nèi)容豐富、時(shí)代性教育性強(qiáng)、與課程內(nèi)容結(jié)合緊密的課程思政案例庫(kù)，既春風(fēng)化雨，潤(rùn)物無(wú)聲，又驚濤拍岸，醍醐灌頂。

四、多維度、立體化考核體系的創(chuàng)設(shè)與課程評(píng)價(jià)機(jī)制的創(chuàng)新

科學(xué)的考核體系是良好教學(xué)效果的保證，教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于課程目標(biāo)，制定了多維度、立體式的教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋機(jī)制，并且利用背景評(píng)估（Context）-輸入評(píng)估（Input）-過(guò)程評(píng)估（Process）-成果評(píng)估（Product）的課程評(píng)估模式（CIPP 模式）建立了全方位的課程評(píng)估改進(jìn)體系。

根據(jù)表2 可知，依托雨課堂平臺(tái)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將過(guò)程性考核細(xì)分為圖文考核、隨堂測(cè)試等7 個(gè)維度，每個(gè)維度給建立了具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋課前—課中—課后全部學(xué)習(xí)階段，并且利用雨課堂平臺(tái)進(jìn)行團(tuán)隊(duì)任務(wù)的布置和課程思政教學(xué)效果的評(píng)價(jià)與考核。

表2 “多維度、立體式”教學(xué)考核體系的構(gòu)成和占比

此外，如圖3 所示，教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于CIPP 模式對(duì)課程進(jìn)行了全局化的整體評(píng)估，持續(xù)更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)手段，優(yōu)化教學(xué)資源，保證課程教學(xué)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

圖3 基于CIPP 模式的材料科學(xué)基礎(chǔ)課程評(píng)價(jià)體系

五、教學(xué)成效與課程建設(shè)反思

隨著教學(xué)改革的進(jìn)行和深化，學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)穩(wěn)定提升，實(shí)踐創(chuàng)新能力明顯增強(qiáng)，教師教學(xué)能力得到鍛煉，課程示范推廣效應(yīng)也在逐漸顯現(xiàn)。如圖4 所示，在命題策略穩(wěn)定，命題難度系數(shù)基本不變的情況下，學(xué)生卷面成績(jī)總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。另外，在2020—2022 年連續(xù)三屆研究生入學(xué)考試中專業(yè)課程（材料科學(xué)基礎(chǔ)）的平均成績(jī)也在穩(wěn)步提高，有力證明了課程改革和創(chuàng)新的成效。

學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力也得到了明顯的提高。自2018 年以來(lái)，以教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師作為主要發(fā)起者和組織者，已經(jīng)連續(xù)成功舉辦了三屆校級(jí)大學(xué)生金相技能大賽，參與人數(shù)逐年增多。截至2021 年，共有19 人次在省級(jí)以上金相技能大賽獲獎(jiǎng)，其中全國(guó)一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)，二等獎(jiǎng)3 項(xiàng)，并在“挑戰(zhàn)杯·揭榜掛帥”專項(xiàng)賽中獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)，從另一個(gè)角度證明了課程改革和創(chuàng)新的成效。

圖4 材料科學(xué)基礎(chǔ)課程歷年卷面成績(jī)及研究生入學(xué)考試專業(yè)課程（材料科學(xué)基礎(chǔ)）平均成績(jī)對(duì)比

六、結(jié)束語(yǔ)

材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，本論文針對(duì)教學(xué)過(guò)程中存在的“三不足”痛點(diǎn)問(wèn)題，遵循以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，從教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)理念、教學(xué)資源與課程內(nèi)容、教學(xué)環(huán)境與教學(xué)模式、教學(xué)團(tuán)隊(duì)四個(gè)層面設(shè)計(jì)了“四重構(gòu)”的改革方案，并針對(duì)課程思政建設(shè)和教學(xué)評(píng)價(jià)反饋機(jī)制進(jìn)行了“兩創(chuàng)新”設(shè)計(jì)。自教學(xué)改革實(shí)施之后，學(xué)生學(xué)習(xí)效果、實(shí)踐創(chuàng)新能力及教師教研能力都得到了明顯提高，收到了良好的改革效果，并為更多專業(yè)課程的教學(xué)提供了改革設(shè)計(jì)參考。