馬寶霞　康福偉　胡茂良

［摘 要］金屬力學性能課程是一門典型的理工科學科基礎(chǔ)課，具有很強的理論性和鮮明的工程應用特征，重在培養(yǎng)學生研究、評價和應用金屬材料的能力。遵循以“學生為中心”的工程教育理念，文章嘗試在金屬力學性能課程授課過程中引入智慧樹教學平臺，創(chuàng)新并豐富教學模式，即采用線上線下雙線融合教學模式，面向金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)的學習全過程，為培養(yǎng)具有堅實知識基礎(chǔ)、較強創(chuàng)新精神和實踐能力的金屬材料工程領(lǐng)域應用型高級專門人才奠定基礎(chǔ)。

［關(guān)鍵詞］金屬力學性能；教學模式；教學改革；線上線下；混合模式；創(chuàng)新

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）10-0035-03

金屬力學性能課程是一門典型的理工科學科基礎(chǔ)課，這門課為金屬材料工程專業(yè)后續(xù)的生產(chǎn)實習、專業(yè)實踐、綜合實踐、畢業(yè)設計提供基礎(chǔ)。課程主要闡述各種載荷服役條件下力學性能指標意義與工程應用；研究金屬成分、組織結(jié)構(gòu)、工藝和性能之間的關(guān)系和規(guī)律，以及零件在不同服役條件下的性能需求，為零件合理選材、工藝制定以及失效分析提供基本理論和基本知識。因此，該課程具有很強的理論性和鮮明的工程應用特征[1-3]。通過課程的學習，學生可以掌握性能指標的物理本質(zhì)、測試原理與方法，深入理解金屬力學性能與外在服役條件和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，具備解決實際問題及創(chuàng)新的能力；根據(jù)力學性能要求正確評定和選用金屬材料，運用力學性能測試方法作為科學研究的有力工具，培養(yǎng)學生科學研究素養(yǎng)和工程素養(yǎng)[4-5]。因此，為實現(xiàn)金屬材料工程領(lǐng)域應用型高級專門人才的培養(yǎng)目標，本文在金屬力學性能課程的教學內(nèi)容、教學方法和評價方面進行了探索性的改革嘗試，現(xiàn)將從本課程教學改革舉措、成效進行闡述。

一、教學改革前課程面臨的問題

首先，課程涉及金屬材料各種載荷下的力學行為，學生對于低階化知識點（如概念、符號等）易懂、易學但易忘，對于高階化知識點（力學行為的本質(zhì)及與組織及外界條件的關(guān)系）難懂、難記。

其次，授課內(nèi)容設計追求理論知識的系統(tǒng)性，而缺乏知識的實踐認識，運用知識解決實際問題的過程性不足，帶給學生直觀實際應用的感受欠佳，導致學生難以做到學以致用、逆向的思辨能力較弱。

最后，目前在本科院校里，金屬力學性能課程大部分以線下教學為主，即通過傳統(tǒng)的教師“灌輸”方式進行授課，主要以教師為主體，“師生”和“生生”互動有限，存在學生課堂上精神不集中、覺得課堂內(nèi)容枯燥等現(xiàn)象，學生學習的興趣和積極性不高，自主學習能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)很難達到“質(zhì)”的變化。

針對上述問題，金屬力學性能課程要從授課模式、授課方法、考核方式等方面進行改革，不僅要把課本上的知識講明白，還要把相關(guān)的前沿科研成果、大國工程、科學家事跡等案例和思政元素與理論知識相結(jié)合，形成課程互動討論模式，激發(fā)學生的學習興趣與熱情，真正做到以學生為中心，全面提升學生的創(chuàng)新思維能力和綜合素質(zhì)。

二、教學模式改革中的課程構(gòu)建

伴隨新時代教學理念興起、教育觀念的更新，教育模式的變革勢在必行。金屬力學性能課程以提高學生工程實踐應用能力為教學目標，廣大教師在理論知識、實踐過程以及教學質(zhì)量評價等方面不斷地進行嘗試和創(chuàng)新[6-8]。目前，線上線下混合教學模式被越來越多的教師所青睞。而且，通過新冠疫情影響下的教學實踐證明，線上線下混合教學模式很好地解決了疫情影響下的教學任務。這種混合教學模式包括線上教學和線下教學兩部分，分別承擔不同的教學任務。整個教學過程由課前的學生自主學習，課中的知識反饋、難點解析、知識拓展，以及課后的實踐訓練教學等組成。相比傳統(tǒng)線下課堂，線上線下混合式教學更具有靈活性、自主性和有效性，這也恰恰符合當前以“學生為中心”的教學理念。因此，針對實現(xiàn)培養(yǎng)適應新形勢下學生工程意識能力、綜合實踐能力以及德育素養(yǎng)能力的目標，本文在課程內(nèi)容、資源建設、應用情況、課程組織實施等方面做了一些探索和實踐。

（一）提升課程內(nèi)容先進性與應用性

課程內(nèi)容是教學精髓的主旨所在，是教師實現(xiàn)自我和學生完成蛻變的主陣地。因此，在講授基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，構(gòu)建“專業(yè)知識+學科前沿+科研案例+工程案例+思政育人”的知識結(jié)構(gòu)內(nèi)容，注重課程內(nèi)容的深度、廣度以及應用性。同時把現(xiàn)代化多媒體手段引入教學，使課程內(nèi)容在現(xiàn)有教材內(nèi)容基礎(chǔ)上，借助智慧樹平臺上傳視頻、課件、擴展資料等，以多種形式充實學習資源，激發(fā)學生學習興趣和熱情，提高學生自主學習欲望，并幫助其加深對知識的理解。

（二）構(gòu)建層次化教學活動

在開展教學之前，要做好充足的準備。因此，課前要根據(jù)教學內(nèi)容設計出最適合教學目標的層次化教學活動。針對易懂、易學的低階化知識點，采用“學生自主學習方式+終極強化訓練”，筑牢知識體系大廈之根基；針對難懂、難學的高階化知識點，采用“講授解析+互動討論”的方式，以達到鞏固基礎(chǔ)知識、加深理解、積極思考、增強實踐應用的多重目的。

（三）實施以學生為中心的線上線下混合式教學模式

隨著科學技術(shù)的發(fā)展、高質(zhì)量教育的推進，教育教學方式變革勢在必行，需要將現(xiàn)代化信息技術(shù)融入教育教學過程中。課程教學開展以智慧樹課程平臺結(jié)合線下課堂的教學模式，解決傳統(tǒng)教學模式所面臨的難題。教學過程中，充分利用網(wǎng)絡課程、文字信息、影視資料、圖片等多種課程學習資源，通過線上的“課前導學+知識點自主學習+在線練習”結(jié)合線下的“課堂提問、總結(jié)+知識補充擴展、互動討論、案例分析+課后作業(yè)”等環(huán)節(jié)，幫助學生豐富和擴展學習內(nèi)容，培養(yǎng)學生的思辨能力。同時，監(jiān)督學生完成課程學習內(nèi)容，保證學習時間和學習效果，并在實施過程中對學生加以激勵。

（四）建立多元化的課程成績評價方式

課程成績評價是檢驗學生學習效果的有效方式，也是教師自我反思教學方法的途徑之一。課程成績評價采用“過程學習考核+期末考試考核”的多元化評價方式。其中，過程學習考核包括觀看教學視頻、參與線上討論、資料下載與閱讀、作業(yè)提交與完成和課堂互動等；期末考試考核包括基礎(chǔ)理論知識和分析、解決問題的考核，通過閉卷考試形式綜合評價學習效果。

三、教學模式的創(chuàng)新及在課程中的應用實施

本文針對課程特點，結(jié)合時代特色把握學科前沿，將課程內(nèi)容重構(gòu)，以案例教學為主導，讓學生學會思考，引導學生分析問題、解決問題；運用線上教學平臺，構(gòu)建多樣化的學習和教授模式，幫助學生夯實知識基礎(chǔ)，培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力。

（一）以“學生為中心”圍繞課程目標，體現(xiàn)“兩性一度”，創(chuàng)新性地建設本地化教學資源

將在線課程“金屬力學性能及其應用”與本校金屬力學性能課程內(nèi)容有機融合，借助智慧樹平臺上傳教材、PPT課件、視頻、擴展資料，豐富課程內(nèi)容；用心選擇教學案例，無痕融入思政案例，構(gòu)建“專業(yè)知識+學科前沿+科研案例+工程案例+思政育人”的知識結(jié)構(gòu)內(nèi)容，形成多方位和形象化的知識體系，使教學內(nèi)容與資源與時俱進。

（二）教學模式采用“智慧樹在線課程（+微信群）+線下課堂”的混合式教學方式

依據(jù)學生能力培養(yǎng)設計教學環(huán)節(jié)。課前線上學習培養(yǎng)學生知識獲取、歸納、總結(jié)、應用等自主學習能力和自我約束、執(zhí)行能力等行為能力；課中培養(yǎng)語言表述、邏輯分析、思辨能力等高階學習能力；課后強化和鞏固自主學習能力、行為能力和高階學習能力。

例如，教師在講授金屬材料在沖擊載荷下的金屬變形和斷裂這一課時，要求學生依據(jù)教師在智慧樹平臺發(fā)布的課程學習任務、討論話題和教學資源等進行課前自主學習，引導學生觀看智慧樹在線平臺課程，培養(yǎng)學生自主學習能力。在線平臺課程是金屬力學性能及其應用課程，教師已將課程知識點碎片化、微單元化，每個知識單元視頻約15分鐘，如此學生在自主學習過程中容易將概念、符號等易學、易懂的知識領(lǐng)悟和內(nèi)化。線下教學課堂中依據(jù)學生自主學習的新知識點進行課堂提問、講解、總結(jié)。教師根據(jù)學生回答情況總結(jié)重點，解析難點。同時，進行重點和難點新知識的講授與補充，課堂中通過播放沖擊實驗演示視頻，也可在課下到智慧樹平臺自行觀看，更加直觀和形象地了解實驗過程和重點操作注意事項。針對視頻提出沖擊試樣的形狀與尺寸要求如何、沖擊試樣如何擺放、思考討論為什么沖擊試樣要有缺口等問題，并分析金屬沖擊破壞特點（給出沖擊斷裂后的斷口照片）。利用《泰坦尼克號》經(jīng)典影片的相關(guān)片段討論：“為什么在寒冷的冬季，船體觸礁時遭受一定的沖擊力后會發(fā)生脆斷？”引出材料的脆性破壞與延性破壞區(qū)別。這個過程以充分利用熟知的事例，學生會對講課內(nèi)容更加感興趣，激發(fā)學生積極思索與探討，把所學知識加以理解鞏固，使學生分析問題與解決問題的能力得到訓練和提高。最后融入港珠澳大橋的思政案例（圖片、《港珠澳大橋》紀錄片視頻），讓學生感受被譽為世界“第八奇跡”的海上橋梁設計、研發(fā)和施工等方面體現(xiàn)的中國制造精神，培養(yǎng)學生科技自主創(chuàng)新的意識和愛國情懷。課后學生完成發(fā)布在智慧樹平臺的線上習題、作業(yè)和查找資料的任務，繼續(xù)參與話題的討論，教師在線評論和解答。這個過程展示出學生思考問題的過程，幫助學生繼續(xù)鞏固所學內(nèi)容，進一步培養(yǎng)學生自主學習的能力，促進學生個體發(fā)展。教師根據(jù)教學過程中的問題和需求動態(tài)完善教學過程。

四、教學模式改革的成效與思考

在課程教學模式的改革實施過程中，以“學生為中心”的教育理念，通過線上線下雙線融合的教學模式得以充分體現(xiàn)和促進。根據(jù)學生反饋，學生參與課堂交流發(fā)言的機會增加，學習方式更靈活，學習的知識目標更清晰，學習動力更加充足；線上可以隨時隨地學習，不受場地時間限制；線上資料和課程視頻可以反復學習觀看，加深對知識的記憶和理解。課程采用線上線下混合式教學模式后，學生期末考試平均總評成績提高了5分。由此可見，OBE背景下的金屬力學性能課程教學模式的創(chuàng)新和變革能夠明顯提升學生的學習能力。

在這種教學模式下，雖然可以將學習資源最優(yōu)化、最大化，學生自主學習時間自由化，教師在教學中也更加著眼于學生能力培養(yǎng)，著手于學生信息反饋，放眼于學生全面發(fā)展，但是對于學生、教師和網(wǎng)絡及設備等方面也提出了更高的要求。例如，學生要有較強的自我管控能力，學會安排學習時間、養(yǎng)成良好的學習習慣以及學習態(tài)度等；教師要有較強的課控能力，合理進行課堂教學的教學設計和教學實施，需要其進行新媒體技術(shù)的利用，學生思想動態(tài)及學生個性特點的把握，自身知識結(jié)構(gòu)的更新和完善以及人格魅力的提升等；網(wǎng)速要穩(wěn)定、順暢，網(wǎng)絡設備及軟件要及時更新等。達到以上這些要求，方能實現(xiàn)知識、能力和素養(yǎng)的有機融合，教學質(zhì)量和學習效果才能獲得更高層次的提升。因此，現(xiàn)在的課程教學模式還需要在教學過程中不斷探索、實踐、創(chuàng)新，實現(xiàn)教師更會“教”，學生更會“學”，從而培養(yǎng)出具有堅實的知識基礎(chǔ)、較強的創(chuàng)新精神和實踐能力的金屬工程領(lǐng)域應用型高級人才。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：雷 艷］