姜靜 肖俊霞 畢廣利

［摘 要］ 以“工程材料”課程為例，分析量大、面廣課程教學現(xiàn)狀及其在提高教育效果的教學創(chuàng)新過程中面臨的挑戰(zhàn)，在新工科背景下，提出以學生為中心的“三化、二評、一改”教學創(chuàng)新實踐方案，實現(xiàn)了共性、特性教育的平衡，提高了教育效果，保證了教育效率，有力支撐復合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，助力地方產業(yè)升級。

［關鍵詞］ 工程材料；教學創(chuàng)新；復合型創(chuàng)新人才

［基金項目］ 2021年度蘭州理工大學高教研究重點項目“基于新工科、工程認證框架構建高校一線教學基層組織教育質量保障體系的探索實踐”（GJ2021A-1）；2021年度蘭州理工大學高教研究項目“以學生為中心的‘大班授課混合式教學模式探索”（GJ2021B-3）

［作者簡介］ 姜靜（1982—），女，吉林白城人，博士，蘭州理工大學材料科學與工程學院副教授，主要從事變形鎂合金材料研究；肖俊霞（1983—），女，甘肅白銀人，碩士，蘭州理工大學材料科學與工程學院教學辦副主任，自然科學助理研究員，主要從事管理學研究；畢廣利（1981—），男，吉林磐石人，博士，蘭州理工大學材料科學與工程學院教授，主要從事新型鎂合金材料研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）37-0060-04［收稿日期］ 2023-06-30

一、教學創(chuàng)新背景與時代要求

20世紀80年代，中國通過改革開放抓住經濟全球化發(fā)展機遇，不斷健全、完善國內工業(yè)體系，成為“世界工廠”，但隨之帶來的資源、環(huán)境等問題嚴重影響了中國經濟發(fā)展質量，對此，國家利用經濟全球化優(yōu)勢推動產業(yè)升級，并提出以創(chuàng)新驅動為主導、以國家價值鏈重構為手段的產業(yè)升級戰(zhàn)略［1］。目前，經濟全球化遭遇“逆風逆流”［2］，面對錯綜復雜的國際環(huán)境，要抓住機遇應對“百年未有之大變局”，完成產業(yè)升級，提升國際競爭力，實現(xiàn)中華民族偉大復興，這也對我國高等教育人才培養(yǎng)提出了新要求。

為積極主動應對創(chuàng)新驅動的產業(yè)升級和科技革命，培養(yǎng)滿足國家發(fā)展需要、與未來工業(yè)發(fā)展方向高度匹配的優(yōu)秀人才，教育部積極推動新工科建設，并在2018年的《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》中明確指出建設高水平本科教育的基本原則。自此，在新工科背景下，中國高等教育拉開了教學創(chuàng)新探索與實踐的序幕。

二、地方工科高校量大、面廣課程教學創(chuàng)新面臨的挑戰(zhàn)

在中國高等教育中，普通地方工科高校承擔著為地區(qū)經濟培養(yǎng)人才的重任。目前，部分地方工科高校設置的課程更傾向進行教育效率更高的大班授課，尤其是量大、面廣的公共基礎課程和學科基礎課程。2017年，劉獻君［3］指出大班授課是教師以課堂講授理論為主，針對課程重點和難點，解決共性問題，提高教育效率的一種有效方式。然而，過于追求教育效率就會影響教育效果，脫離教育效果的教育毫無意義。由“格拉斯-史密斯曲線”［4］可知，學生成績隨班級規(guī)模減小而升高，尤其是降至15人以下，學生成績顯著提高，教育效果最好。然而，對于教學資源緊張的普通地方工科高校，小班教學因成本過高［5］，教育效率偏低，其在量大、面廣課程中進行全面推廣并不現(xiàn)實，因此，如何在大班授課的基礎上，提高教育效果，實現(xiàn)教育效果和教育效率的統(tǒng)一，培養(yǎng)滿足符合地方企業(yè)要求的復合型創(chuàng)新人才，成為地方工科高校量大、面廣課程教學創(chuàng)新必須解決的首要問題。

文章以“工程材料”課程為例，根據(jù)其呈現(xiàn)出的量大、面廣課程在培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才過程中存在的共性問題，分析了課程在提高教育效果的教學創(chuàng)新中面臨的挑戰(zhàn)，具體如下。

（一）授課專業(yè)多，畢業(yè)要求不同，能力培養(yǎng)錯位

“工程材料”作為機械類及近機械類專業(yè)課程體系中的必修學科基礎課，其課堂教學均采用多專業(yè)合班制上課，不同專業(yè)的培養(yǎng)目標不同，支撐培養(yǎng)目標達成的畢業(yè)要求也不盡相同，這就導致一個教學班有多個不同的能力培養(yǎng)要求教學大綱，如何在統(tǒng)一授課情況下，滿足不同專業(yè)對學生能力培養(yǎng)的要求，成為教學創(chuàng)新的第一個挑戰(zhàn)。

（二）授課學時有限，育人導向不明確

“工程材料”隸屬于自然科學課程，更強調對學生知識體系、邏輯的構建和解決復雜工程問題能力的培養(yǎng)，其在意識形態(tài)方面的育人功能多處于碎片化、朦朧化狀態(tài)，尤其是在授課學時壓縮背景下，課程的育人導向功能進一步被壓縮，育人目標不清晰。對此，如何在授課學時有限的情況下，強化、突出課程思政的育人功效，成為教學創(chuàng)新的第二個挑戰(zhàn)。

（三）教學手段單一，缺乏吸引力

在實際大班授課過程中，為保證教學進度，教師選用的教學模式多以快節(jié)奏的知識灌輸為主，教學手段單一，且在教學過程中更注重教師的“教”，學生往往扮演著配合者的角色，同時還會因為課堂缺乏“溫度”和引導性教育，配合度不高，這些都可能導致教師在深挖課程的高階性和創(chuàng)新性時出現(xiàn)偏差，無法有針對性地提升課程的挑戰(zhàn)度，從而難以培養(yǎng)學生解決復雜機械工程問題的能力。對此，如何豐富教學手段，提升課堂吸引力，真正做到以學生為中心，提高知識、能力、素質培養(yǎng)的教育效果就成為教學創(chuàng)新的第三個挑戰(zhàn)。

（四）教育效果評價方式單一，不利于教學反思及持續(xù)改進

與大班授課的單一教學手段對應，其教育效果的評價方式也較為單一，無法真實反映課程對學生知識、能力、素質的培養(yǎng)情況，由此獲得的教學反思會出現(xiàn)較大偏差，不利于教育效果的持續(xù)改進。對此，如何綜合課程教學要求、畢業(yè)要求，形成真正反映學生知識、能力、素質教育效果的評價方式，進而支撐課程持續(xù)改進，成為教學創(chuàng)新的第四個挑戰(zhàn)。

三、以學生為中心的“三化、二評、一改”教學創(chuàng)新探索實踐

針對上述難題挑戰(zhàn)，結合“工程材料”課程教學創(chuàng)新實踐情況，本文提出以學生為中心的“三化、二評、一改”的教學創(chuàng)新實施方案，具體實施路徑如下。

（一）優(yōu)化教學目標

現(xiàn)有各專業(yè)的“工程材料”課程大綱中，雖然明確指出了課程的教學目標和畢業(yè)要求，但仍處于“兩張皮”的狀態(tài)，即各專業(yè)教學目標是一致的，但教學目標對應的畢業(yè)要求則有明顯差異，這種同一教學目標與不同專業(yè)畢業(yè)要求的簡單對接，在實際教學過程中無法明確和有效指導學生能力及素質的培養(yǎng)，甚至會出現(xiàn)教學活動設計的“厚此薄彼”現(xiàn)象，且課程大綱中描述的教學目標體現(xiàn)的能力培養(yǎng)是低階的，只構建到對知識的理解和應用，對利用“元知識”從社會、健康、安全、法律等角度分析復雜機械工程問題，評價和提出解決方案等并未充分體現(xiàn)。對此，本文立足知識傳遞、注重能力培養(yǎng)、關注素質提升，對“工程材料”課程教學目標進行了優(yōu)化。

1.明確知識目標。不同專業(yè)學生對工程材料的基礎知識需求是相同的，因此，知識目標面對的是所有選課專業(yè)的學生，在其確定過程中，已有知識體系中的重點、難點仍在知識目標中體現(xiàn)，并進一步細化。優(yōu)化后的知識目標明確了學生對課程各章節(jié)知識點的掌握程度，對學生的學習效果提出了要求，更具指向性。

2.解析專業(yè)技能目標。專業(yè)技能目標需以不同專業(yè)的能力培養(yǎng)結果為導向，分析各專業(yè)畢業(yè)要求指標中對專業(yè)能力培養(yǎng)的要求，結合相關知識目標進行不同專業(yè)的“個性化”培養(yǎng)。專業(yè)技能目標的確立，將課程的知識目標和專業(yè)畢業(yè)要求中的能力培養(yǎng)有機聯(lián)系在一起，使各專業(yè)畢業(yè)要求真正落實到課程教學過程中，有利于結合課程評價和畢業(yè)要求評價。

3.凝練綜合能力與素質目標。畢業(yè)生在工作中會遇到各種各樣的工程問題，如何聯(lián)系實際情況提供合適的解決方案，就成為課程培養(yǎng)的高階需求。因此，課程需結合不同專業(yè)的專業(yè)技能目標和畢業(yè)要求中的“軟要求”，制定相應的綜合能力與素質目標。綜合能力與素質目標的確定，明確了課程對畢業(yè)要求中“軟要求”的支撐，是課程最終教育效果的體現(xiàn)。

優(yōu)化后的教學目標以通用的知識目標為基石，利用專業(yè)技能目標和綜合能力與素質目標搭建課程教學目標與各專業(yè)畢業(yè)要求的橋梁，通過對知識、技能、綜合能力和素質目標進行有機整合，優(yōu)化后的教學目標不但為各專業(yè)畢業(yè)要求提供了有力支撐，還對學生高階思維及正確“三觀”的培養(yǎng)提出了要求，充分體現(xiàn)了教學目標的高階性，呼應了習近平總書記“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人”［6］的教育三問。

（二）重構教學內容

“工程材料”課程原有的教學內容主要以知識體系的搭建為中心，在教學過程中易產生教學主體偏移現(xiàn)象，為了實現(xiàn)優(yōu)化后的教學目標，切實滿足知識、能力、素質培養(yǎng)需要，本文結合選課專業(yè)的特點，圍繞教學目標，遵循材料成分、組織結構、性能、制備/加工的實驗規(guī)律，對教材內容進行了解構與重構，重新搭建了以學生為中心的學習體系。具體教學內容重構結果如下：將機械領域最常見金屬材料的組織結構特征、性能、成形、加工、改性及適用工況分成三個單元模塊成脈絡進行設定，單元1、2、3均以教師講授為主；將非金屬材料的性能、基本特征及適用工況單列成一個學習單元，即單元4，該單元以學生為主體，參照金屬材料的學習維度，通過查閱相關資料，以學生的視野、角度進行自主學習，激發(fā)學生學習的創(chuàng)新性；單元5是對前4個單元的總結和應用，教師以實際工程案例為引導，解析工程設計制造中的材料選擇和應用；單元6為選材專題訓練，學生通過對實際工程項目的選材用材分析提升綜合能力和素質。在重構教學內容中，教師講授圍繞基礎知識引入工程實際和學科前沿，拓展了教學內容的廣度和深度，適當增加了難度和挑戰(zhàn)度，有效支撐了高階教學目標的達成。

（三）“三化”教學方法

為解決大班授課教學手段單一、課堂缺乏吸引力、育人導向有缺失的教學痛點，本文根據(jù)優(yōu)化后的教學目標要求和重構的教學內容特點，依托學習支持平臺（學習通、騰訊會議等），采用了多元化教學手段，以結果為導向設計“教學過程互動參與化、問題導向化、案例導入思政化”的教學活動。

1.課堂教學。對于未來服務于機械行業(yè)的機類及近機類專業(yè)學生來說，其接觸的機械零部件大多是金屬零部件，因此，在重構的教學內容中，以教師講授方式介紹的單元1—3是課程的教學重點，由于該部分內容較抽象，且與實際生產聯(lián)系緊密，相關概念需要結合生產實際進行理解性記憶，所以在介紹新知識時，有機引入關鍵問題和蘊含思政元素的實際工程案例，通過設計符合“三化”要求的教學活動提高教育效果。如在講授鑄態(tài)組織缺陷——氣孔時，以我國飛機試飛過程起落架的失效為案例，結合實際失效分析方案，引導學生討論、分析失效原因，激發(fā)學生的好奇心，找出氣孔的成因和影響，啟發(fā)學生思考克服氣孔這一缺陷的措施，該案例背景（中國航空發(fā)展歷程）具有思政內涵，這種案例導入思政化與教學過程互動參與化的聯(lián)合，使德育以潤物無聲的形式伴隨智育同時進行，不僅使學生了解了社會主義核心價值觀，還極大地激發(fā)了學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

2.線上翻轉。在重構的教學內容中，單元4以非金屬材料為對象，學生參照單元1—3金屬材料的學習維度，參考教材內容，以“材料成分、組織結構、性能、制備加工工藝及適用工況”為主線進行自主學習，并以6人為一組，以講述形式錄制該單元內容的翻轉視頻提交至學習通平臺，教師通過騰訊會議進行線上點評。此教學活動有效培養(yǎng)了學生的學習遷移能力、自主學習能力和團隊合作能力。

3.項目式教學。在講授單元5的過程中，教師結合實際工程選材問題，介紹常見工程零構件在不同服役環(huán)境下的失效模式，分析其失效原因及針對失效進行的工程選材原則，并以“銼刀選材”為例，講解如何應用單元1—4的知識，解析工程設計制造中材料選擇和材料成形、加工路線制定的原則；在隨后的單元6中，針對不同專業(yè)學生布置與專業(yè)相關零件選材的項目式作業(yè)，相同專業(yè)學生仍以6人為一組，制作選材PPT并錄制選材視頻上傳至學習通平臺，教師通過騰訊會議進行線上點評。項目式教學有效提升了學生的綜合能力和素質。

（四）“二評”教育效果

針對不同教學環(huán)節(jié)設計了能真實反映教學目標、畢業(yè)要求達成情況的評價機制，即過程性評價和結果性評價。過程性評價由實驗+課后作業(yè)+思維導圖+翻轉作業(yè)+項目作業(yè)構成，成績占50%。在過程性評價中，通過學生在各章課后作業(yè)和思維導圖凝練中體現(xiàn)出的對課堂教學知識和知識體系的掌握程度，評價知識目標的達成情況；通過實驗、翻轉作業(yè)、項目作業(yè)三項非標準化考核，依據(jù)指向明確的非標準化考核的評分標準評價學生專業(yè)技能、綜合能力與素質目標的達成情況，其中對于綜合能力與素質目標的育人效果，采用“前后測非對等準實驗”［7］定性評估，即通過對比觀察學生在線上討論、課堂小紙條和翻轉作業(yè)、項目作業(yè)視頻中體現(xiàn)出的觀點變化，得出定性的評價結果。結果性評價以閉卷考試為主，成績占50%（閉卷考試內容均為考查學生解決工程問題能力的工程應用題）。上述教育效果評價更側重過程評價，并對教學目標和畢業(yè)要求觀測點的評價進行了量化，其評價結果可以較真實地反映教學目標和畢業(yè)要求的達成情況。

（五）“一改”課程建設

根據(jù)過程性評價和結果性評價結果，分析知識目標、專業(yè)技能目標、綜合能力與素質目標的達成情況，并將三個教學目標對標各專業(yè)畢業(yè)要求，進行畢業(yè)要求達成性評價，對比教學目標和畢業(yè)要求的達成度，分析本輪教學過程的優(yōu)缺點，找出改進方向，提出有效的改進意見，并形成評價報告，指導下一輪教學，進行持續(xù)改進，形成良性循環(huán)的課程建設閉環(huán)，最終實現(xiàn)復合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

結語

新工科背景下以學生為中心的“三化、二評、一改”教學創(chuàng)新歷經三年的教學實踐，解放了課堂教學時間，增強了課程吸引力，激發(fā)了學生的學習興趣，體現(xiàn)了課程高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的統(tǒng)一，實現(xiàn)了學生共性、特性教育的平衡，量化了知識、能力、素質的培養(yǎng)，在大班授課的基礎上，有效提高了教育效果，為復合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供了有力支撐，助力地方企業(yè)產業(yè)升級、改造。

參考文獻

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［3］劉獻君.“大班授課+小班研討”教學模式改革［J］.中國大學教學，2017（2）：19-24.

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［5］楊若林，劉堅華.普通高等學校大班教學現(xiàn)狀、改進措施與實踐［J］.高教學刊，2021，7（13）：96-99+103.

［6］習近平主持召開學校思想政治理論課教師座談會強調用新時代中國特色社會主義思想鑄魂育人貫徹黨的教育方針落實立德樹人根本任務［N］.人民日報，2019-03-19（1）.

［7］鄢顯俊.論高校“課程思政”的“思政元素”、實踐誤區(qū)及教育評估［J］.思想教育研究，2020（2）：88-92.

The Students-Centered Teaching Innovation Practice of “Three Teaching Methods， Two Evaluation Methods， Continuous Improvement” under Emerging Engineering Education： Taking Engineering Materials as an Example

JIANG Jing， XIAO Jun-xia， BI Guang-li

（School of Materials Science and Engineering， Lanzhou University of Technology， Lanzhou， Gansu 730050， China）

Abstract： This paper analyzed the teaching situation of Engineering Materials， put forward students-centered teaching innovation practice plan of “Three teaching methods， Two evaluation methods， Continuous improvement” to improve educational effect. Through practice， the teaching innovation was beneficial to training compound innovative talents for upgrading of local industries.

Key words： engineering materials; teaching innovation; compound innovative talent