馬寶霞　康福偉　胡茂良

［摘 要］金屬力學(xué)性能課程是一門(mén)典型的理工科學(xué)科基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的理論性和鮮明的工程應(yīng)用特征，重在培養(yǎng)學(xué)生研究、評(píng)價(jià)和應(yīng)用金屬材料的能力。遵循以“學(xué)生為中心”的工程教育理念，文章嘗試在金屬力學(xué)性能課程授課過(guò)程中引入智慧樹(shù)教學(xué)平臺(tái)，創(chuàng)新并豐富教學(xué)模式，即采用線上線下雙線融合教學(xué)模式，面向金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)的學(xué)習(xí)全過(guò)程，為培養(yǎng)具有堅(jiān)實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)、較強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的金屬材料工程領(lǐng)域應(yīng)用型高級(jí)專門(mén)人才奠定基礎(chǔ)。

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

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 2095-3437（2023）10-0035-03

金屬力學(xué)性能課程是一門(mén)典型的理工科學(xué)科基礎(chǔ)課，這門(mén)課為金屬材料工程專業(yè)后續(xù)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、專業(yè)實(shí)踐、綜合實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。課程主要闡述各種載荷服役條件下力學(xué)性能指標(biāo)意義與工程應(yīng)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(shí)。因此，該課程具有很強(qiáng)的理論性和鮮明的工程應(yīng)用特征[1-3]。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握性能指標(biāo)的物理本質(zhì)、測(cè)試原理與方法，深入理解金屬力學(xué)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(shí)際問(wèn)題及創(chuàng)新的能力；根據(jù)力學(xué)性能要求正確評(píng)定和選用金屬材料，運(yùn)用力學(xué)性能測(cè)試方法作為科學(xué)研究的有力工具，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究素養(yǎng)和工程素養(yǎng)[4-5]。因此，為實(shí)現(xiàn)金屬材料工程領(lǐng)域應(yīng)用型高級(jí)專門(mén)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，本文在金屬力學(xué)性能課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)方面進(jìn)行了探索性的改革嘗試，現(xiàn)將從本課程教學(xué)改革舉措、成效進(jìn)行闡述。

一、教學(xué)改革前課程面臨的問(wèn)題

首先，課程涉及金屬材料各種載荷下的力學(xué)行為，學(xué)生對(duì)于低階化知識(shí)點(diǎn)（如概念、符號(hào)等）易懂、易學(xué)但易忘，對(duì)于高階化知識(shí)點(diǎn)（力學(xué)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(shè)計(jì)追求理論知識(shí)的系統(tǒng)性，而缺乏知識(shí)的實(shí)踐認(rèn)識(shí)，運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程性不足，帶給學(xué)生直觀實(shí)際應(yīng)用的感受欠佳，導(dǎo)致學(xué)生難以做到學(xué)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(xué)性能課程大部分以線下教學(xué)為主，即通過(guò)傳統(tǒng)的教師“灌輸”方式進(jìn)行授課，主要以教師為主體，“師生”和“生生”互動(dòng)有限，存在學(xué)生課堂上精神不集中、覺(jué)得課堂內(nèi)容枯燥等現(xiàn)象，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性不高，自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)很難達(dá)到“質(zhì)”的變化。

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

二、教學(xué)模式改革中的課程構(gòu)建

伴隨新時(shí)代教學(xué)理念興起、教育觀念的更新，教育模式的變革勢(shì)在必行。金屬力學(xué)性能課程以提高學(xué)生工程實(shí)踐應(yīng)用能力為教學(xué)目標(biāo)，廣大教師在理論知識(shí)、實(shí)踐過(guò)程以及教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面不斷地進(jìn)行嘗試和創(chuàng)新[6-8]。目前，線上線下混合教學(xué)模式被越來(lái)越多的教師所青睞。而且，通過(guò)新冠疫情影響下的教學(xué)實(shí)踐證明，線上線下混合教學(xué)模式很好地解決了疫情影響下的教學(xué)任務(wù)。這種混合教學(xué)模式包括線上教學(xué)和線下教學(xué)兩部分，分別承擔(dān)不同的教學(xué)任務(wù)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程由課前的學(xué)生自主學(xué)習(xí)，課中的知識(shí)反饋、難點(diǎn)解析、知識(shí)拓展，以及課后的實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)等組成。相比傳統(tǒng)線下課堂，線上線下混合式教學(xué)更具有靈活性、自主性和有效性，這也恰恰符合當(dāng)前以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。因此，針對(duì)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)適應(yīng)新形勢(shì)下學(xué)生工程意識(shí)能力、綜合實(shí)踐能力以及德育素養(yǎng)能力的目標(biāo)，本文在課程內(nèi)容、資源建設(shè)、應(yīng)用情況、課程組織實(shí)施等方面做了一些探索和實(shí)踐。

（一）提升課程內(nèi)容先進(jìn)性與應(yīng)用性

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

（二）構(gòu)建層次化教學(xué)活動(dòng)

在開(kāi)展教學(xué)之前，要做好充足的準(zhǔn)備。因此，課前要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)出最適合教學(xué)目標(biāo)的層次化教學(xué)活動(dòng)。針對(duì)易懂、易學(xué)的低階化知識(shí)點(diǎn)，采用“學(xué)生自主學(xué)習(xí)方式+終極強(qiáng)化訓(xùn)練”，筑牢知識(shí)體系大廈之根基；針對(duì)難懂、難學(xué)的高階化知識(shí)點(diǎn)，采用“講授解析+互動(dòng)討論”的方式，以達(dá)到鞏固基礎(chǔ)知識(shí)、加深理解、積極思考、增強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用的多重目的。

（三）實(shí)施以學(xué)生為中心的線上線下混合式教學(xué)模式

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、高質(zhì)量教育的推進(jìn)，教育教學(xué)方式變革勢(shì)在必行，需要將現(xiàn)代化信息技術(shù)融入教育教學(xué)過(guò)程中。課程教學(xué)開(kāi)展以智慧樹(shù)課程平臺(tái)結(jié)合線下課堂的教學(xué)模式，解決傳統(tǒng)教學(xué)模式所面臨的難題。教學(xué)過(guò)程中，充分利用網(wǎng)絡(luò)課程、文字信息、影視資料、圖片等多種課程學(xué)習(xí)資源，通過(guò)線上的“課前導(dǎo)學(xué)+知識(shí)點(diǎn)自主學(xué)習(xí)+在線練習(xí)”結(jié)合線下的“課堂提問(wèn)、總結(jié)+知識(shí)補(bǔ)充擴(kuò)展、互動(dòng)討論、案例分析+課后作業(yè)”等環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生豐富和擴(kuò)展學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力。同時(shí)，監(jiān)督學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，保證學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)效果，并在實(shí)施過(guò)程中對(duì)學(xué)生加以激勵(lì)。

（四）建立多元化的課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式

課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的有效方式，也是教師自我反思教學(xué)方法的途徑之一。課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)采用“過(guò)程學(xué)習(xí)考核+期末考試考核”的多元化評(píng)價(jià)方式。其中，過(guò)程學(xué)習(xí)考核包括觀看教學(xué)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(dòng)等；期末考試考核包括基礎(chǔ)理論知識(shí)和分析、解決問(wèn)題的考核，通過(guò)閉卷考試形式綜合評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果。

三、教學(xué)模式的創(chuàng)新及在課程中的應(yīng)用實(shí)施

本文針對(duì)課程特點(diǎn)，結(jié)合時(shí)代特色把握學(xué)科前沿，將課程內(nèi)容重構(gòu)，以案例教學(xué)為主導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考，引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題；運(yùn)用線上教學(xué)平臺(tái)，構(gòu)建多樣化的學(xué)習(xí)和教授模式，幫助學(xué)生夯實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力。

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

將在線課程“金屬力學(xué)性能及其應(yīng)用”與本校金屬力學(xué)性能課程內(nèi)容有機(jī)融合，借助智慧樹(shù)平臺(tái)上傳教材、PPT課件、視頻、擴(kuò)展資料，豐富課程內(nèi)容；用心選擇教學(xué)案例，無(wú)痕融入思政案例，構(gòu)建“專業(yè)知識(shí)+學(xué)科前沿+科研案例+工程案例+思政育人”的知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)容，形成多方位和形象化的知識(shí)體系，使教學(xué)內(nèi)容與資源與時(shí)俱進(jìn)。

（二）教學(xué)模式采用“智慧樹(shù)在線課程（+微信群）+線下課堂”的混合式教學(xué)方式

依據(jù)學(xué)生能力培養(yǎng)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。課前線上學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)獲取、歸納、總結(jié)、應(yīng)用等自主學(xué)習(xí)能力和自我約束、執(zhí)行能力等行為能力；課中培養(yǎng)語(yǔ)言表述、邏輯分析、思辨能力等高階學(xué)習(xí)能力；課后強(qiáng)化和鞏固自主學(xué)習(xí)能力、行為能力和高階學(xué)習(xí)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(shí)，要求學(xué)生依據(jù)教師在智慧樹(shù)平臺(tái)發(fā)布的課程學(xué)習(xí)任務(wù)、討論話題和教學(xué)資源等進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生觀看智慧樹(shù)在線平臺(tái)課程，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。在線平臺(tái)課程是金屬力學(xué)性能及其應(yīng)用課程，教師已將課程知識(shí)點(diǎn)碎片化、微單元化，每個(gè)知識(shí)單元視頻約15分鐘，如此學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中容易將概念、符號(hào)等易學(xué)、易懂的知識(shí)領(lǐng)悟和內(nèi)化。線下教學(xué)課堂中依據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的新知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行課堂提問(wèn)、講解、總結(jié)。教師根據(jù)學(xué)生回答情況總結(jié)重點(diǎn)，解析難點(diǎn)。同時(shí)，進(jìn)行重點(diǎn)和難點(diǎn)新知識(shí)的講授與補(bǔ)充，課堂中通過(guò)播放沖擊實(shí)驗(yàn)演示視頻，也可在課下到智慧樹(shù)平臺(tái)自行觀看，更加直觀和形象地了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程和重點(diǎn)操作注意事項(xiàng)。針對(duì)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(wèn)題，并分析金屬?zèng)_擊破壞特點(diǎn)（給出沖擊斷裂后的斷口照片）。利用《泰坦尼克號(hào)》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(shí)遭受一定的沖擊力后會(huì)發(fā)生脆斷？”引出材料的脆性破壞與延性破壞區(qū)別。這個(gè)過(guò)程以充分利用熟知的事例，學(xué)生會(huì)對(duì)講課內(nèi)容更加感興趣，激發(fā)學(xué)生積極思索與探討，把所學(xué)知識(shí)加以理解鞏固，使學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力得到訓(xùn)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(jì)錄片視頻），讓學(xué)生感受被譽(yù)為世界“第八奇跡”的海上橋梁設(shè)計(jì)、研發(fā)和施工等方面體現(xiàn)的中國(guó)制造精神，培養(yǎng)學(xué)生科技自主創(chuàng)新的意識(shí)和愛(ài)國(guó)情懷。課后學(xué)生完成發(fā)布在智慧樹(shù)平臺(tái)的線上習(xí)題、作業(yè)和查找資料的任務(wù)，繼續(xù)參與話題的討論，教師在線評(píng)論和解答。這個(gè)過(guò)程展示出學(xué)生思考問(wèn)題的過(guò)程，幫助學(xué)生繼續(xù)鞏固所學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，促進(jìn)學(xué)生個(gè)體發(fā)展。教師根據(jù)教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題和需求動(dòng)態(tài)完善教學(xué)過(guò)程。

四、教學(xué)模式改革的成效與思考

在課程教學(xué)模式的改革實(shí)施過(guò)程中，以“學(xué)生為中心”的教育理念，通過(guò)線上線下雙線融合的教學(xué)模式得以充分體現(xiàn)和促進(jìn)。根據(jù)學(xué)生反饋，學(xué)生參與課堂交流發(fā)言的機(jī)會(huì)增加，學(xué)習(xí)方式更靈活，學(xué)習(xí)的知識(shí)目標(biāo)更清晰，學(xué)習(xí)動(dòng)力更加充足；線上可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，不受場(chǎng)地時(shí)間限制；線上資料和課程視頻可以反復(fù)學(xué)習(xí)觀看，加深對(duì)知識(shí)的記憶和理解。課程采用線上線下混合式教學(xué)模式后，學(xué)生期末考試平均總評(píng)成績(jī)提高了5分。由此可見(jiàn)，OBE背景下的金屬力學(xué)性能課程教學(xué)模式的創(chuàng)新和變革能夠明顯提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

在這種教學(xué)模式下，雖然可以將學(xué)習(xí)資源最優(yōu)化、最大化，學(xué)生自主學(xué)習(xí)時(shí)間自由化，教師在教學(xué)中也更加著眼于學(xué)生能力培養(yǎng)，著手于學(xué)生信息反饋，放眼于學(xué)生全面發(fā)展，但是對(duì)于學(xué)生、教師和網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備等方面也提出了更高的要求。例如，學(xué)生要有較強(qiáng)的自我管控能力，學(xué)會(huì)安排學(xué)習(xí)時(shí)間、養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣以及學(xué)習(xí)態(tài)度等；教師要有較強(qiáng)的課控能力，合理進(jìn)行課堂教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施，需要其進(jìn)行新媒體技術(shù)的利用，學(xué)生思想動(dòng)態(tài)及學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)的把握，自身知識(shí)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(luò)設(shè)備及軟件要及時(shí)更新等。達(dá)到以上這些要求，方能實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力和素養(yǎng)的有機(jī)融合，教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果才能獲得更高層次的提升。因此，現(xiàn)在的課程教學(xué)模式還需要在教學(xué)過(guò)程中不斷探索、實(shí)踐、創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)教師更會(huì)“教”，學(xué)生更會(huì)“學(xué)”，從而培養(yǎng)出具有堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)、較強(qiáng)的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的金屬工程領(lǐng)域應(yīng)用型高級(jí)人才。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：雷 艷］