摘 要：“材料工程基礎”是材料科學與工程一級學科課程體系中一門重要的專業(yè)核心課程。本文依托學習通智慧教育平臺，建設了“材料工程基礎”課程線上資源庫，采用課前預習、多形式互動的課堂教學、課后鞏固練習的混合式教學模式，構建了以學生為主體、教師為引導、師生多方位互動，集學、練、測、評為一體的智慧課堂教學模式，促進了學生知識、能力、素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展，為畢業(yè)學生通過5年左右時間達到人才培養(yǎng)目標中要求的實踐能力提供了支撐。

關鍵詞：材料工程基礎；教學改革；信息化教學

Abstract：\"Fundamentals of Materials Engineering\" is an important core course in the professional curriculum system of materials science and engineering.Relying on the SuperStarLearn education platform，this paper builds the online resource library of the course \"Fundamentals of Materials Engineering\"，adopts the hybrid teaching mode of preclass preview，multiform interactive classroom teaching and afterclass consolidation exercise，and builds a new smart classroom teaching model with students as the main body，teachers as the guide，teachers and students interacting in multiple directions，and integrating learning，practice，assessment and evaluation，which promotes the comprehensive and coordinated development of students' knowledge，ability and quality.It provides support for graduates to achieve the practical ability required in the talent training goal in about 5 years.

Keywords：Fundamentals of Materials Engineering；Teaching reform；Informationbased teaching

新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的時代浪潮奔騰而至，中國高等教育成為中國可持續(xù)發(fā)展的最大紅利和牽引動力。課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量。2018—2019年，教育部先后發(fā)文，明確各高校要全面梳理各門課程的教學內(nèi)容，合理提升學業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度。一流本科課程應突出教學理念的先進性、課程設計的創(chuàng)新性、課程內(nèi)容與資源的科學性和時代性、教學效果的顯著性等。

“材料工程基礎”是中國地質(zhì)大學（北京）材料科學與工程專業(yè)的核心課程。由于材料的綜合性、多樣性和跨學科性，新材料的快速發(fā)展，工程研究方法和工程測試技術的顯著進步，迫切需要對“材料工程基礎”的教學內(nèi)容和教學方法進行改革，努力將其打造成為具有“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”的“一流課程”。將現(xiàn)代信息技術有效地融入課堂教學，是打造“一流課程”的有效途徑之一。學習通智慧教育平臺為實現(xiàn)信息化教學提供了有效的整體解決方案［14］。2020—2023年，我們依托學習通平臺，將現(xiàn)代信息技術融入“材料工程基礎”的課程改革中，顯著提升了學生的學習積極性和學習效果。

一、凝練教學內(nèi)容和教學重點

“材料工程基礎”的課程特點是：內(nèi)容多、新概念多、理論性與工程性強；公式多，對高等數(shù)學、大學物理要求高。中國地質(zhì)大學（北京）的“材料工程基礎”教學內(nèi)容涵蓋了流體流動與流體輸送機械、機械分離和固體流態(tài)化、傳熱學與傳熱基本設備、物料干燥以及工業(yè)上常用的各類燃料的熱工特征、燃燒過程及燃燒設備的特點，共計48學時。

教學重點的遴選上，結合該校材料科學與工程的專業(yè)特點，突出材料生產(chǎn)加工過程的共性、普遍性問題。下面以《材料工程基礎》1.4 節(jié)流體在管道內(nèi)的流動內(nèi)容為例，講述如何凝練教學內(nèi)容和教學重點。1.4節(jié)是第一章《流體力學基礎》的核心。如表1所示，1.4.1講述管道內(nèi)流動的流體涉及的基本概念，穩(wěn)態(tài)流動與非穩(wěn)態(tài)流動、流量和流速的描述，一般情況下，流量由生產(chǎn)任務決定，流速依據(jù)經(jīng)濟權衡決定。教學重點是如何根據(jù)不同流體在管道內(nèi)流動的流速范圍來對管徑進行估算，強調(diào)工程實踐中的經(jīng)濟權衡原則。1.4.2的連續(xù)性方程重點強調(diào)質(zhì)量守恒定律在穩(wěn)態(tài)管流中的具體應用。1.4.3的教學重點是伯努利方程的具體推導過程和方程中各項的物理意義。14.4則突出了能量守恒定律在實際流體的穩(wěn)態(tài)管流中的應用。1.4.5從畢托管和文丘里流量計的工作原理出發(fā)，通過實例講述伯努利方程在流速測量和流量測量中的工程應用。

在教學內(nèi)容的凝練過程中，注重將相關領域具有時代性和前沿性的知識融入教學內(nèi)容中。例如，在講述燃料及其燃燒這一章節(jié)時，針對建材行業(yè)能耗占比高、污染排放大的現(xiàn)狀，將國家節(jié)能環(huán)保理念與傳熱學、燃料的高效燃燒技術融合，從傳熱學的角度講述如何有效利用能量，從燃燒學的角度講述如何提高熱值和降低燃燒過程的污染物排放等相關內(nèi)容。

二、注重多課程交叉融合

“材料工程基礎”課程安排在大三的秋季學期，學生對大一學過的高等數(shù)學與物理知識已經(jīng)不太熟悉，對方程推導的理解存在困難，感覺枯燥、乏味；學生尚未開展生產(chǎn)實習，對該課程的工程應用背景不了解，難以將理論基礎與工程實際相聯(lián)系。因此，在本課程的教學實踐中，注重本課程與其他課程之間的交叉融合，提升教學效果。

大二暑期的認識實習環(huán)節(jié)，學生首次接觸材料相關領域的實際工業(yè)生產(chǎn)過程，在該環(huán)節(jié)，注重引導學生提前關注材料生產(chǎn)加工過程中存在的流體輸送、固液和氣液分離、傳熱、物料干燥、燃料燃燒等共性過程。在大三秋季學期的“材料工程基礎”教學過程中，考慮到很多學生在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目中已經(jīng)進入實驗室，引導學生思考實驗室研究和工業(yè)化生產(chǎn)的區(qū)別。例如，在實驗研究中，不需要考慮加料時間；而實際的工業(yè)實踐中，如果要向一個100立方米的罐中加料，固體物料怎么加？液體物料怎么加？這就涉及物料的輸運問題。還有從實驗室到工業(yè)化生產(chǎn)的放大效應，產(chǎn)生的深層次原因是什么？強調(diào)工業(yè)過程的可行性原則和經(jīng)濟性原則，鍛煉學生的工程思維能力。在大三春季工業(yè)技術經(jīng)濟與環(huán)境評估環(huán)節(jié)中，再次強調(diào)工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟性原則。引導學生在后續(xù)的材料制備與性能實驗、生產(chǎn)實習、材料專業(yè)綜合設計實驗、畢業(yè)設計等實踐教學環(huán)節(jié)，進一步加深工程化的思想，深入領會實驗室研究和工業(yè)化生產(chǎn)的區(qū)別與聯(lián)系。

三、依托學習通智慧教育平臺，實現(xiàn)教學信息化

傳統(tǒng)的課堂教學模式中，教師和學生之間的互動大多通過課堂提問的方式進行，教師很難及時全面地掌控學生對知識點的理解程度。2020—2023年秋季學期，在“材料工程基礎”授課過程中，依托學習通智慧教育平臺，開展了混合式教學實踐，教學方法不再局限于教師一言堂，通過課堂搶答、選人、主題討論、評分、隨堂練習等多種形式進行師生互動或生生互動，學生積極參與其中，學生的學習積極性大大增強，取得了較好的學習效果。

“材料工程基礎”線上資源庫是開展信息化教學的前提。2020—2023年，依托學習通平臺，完成了“材料工程基礎”線上資源庫建設，線上資源庫包括章節(jié)設置、PPT課件、授課視頻和補充視頻資源、章節(jié)測試、課程相關國家標準和補充文獻、習題庫等。在“材料工程基礎”線上資源庫建設的基礎上，開展了本課程混合式教學的初步探索，混合式教學包括課前（線上）、課中（課堂）、課后（線上）三個階段。

（一）課前線上學習

教師在課前進行線上教學內(nèi)容設計，明確學習目標以及重點難點，推送課前學習資源，包括授課課件、授課視頻、補充資料等。在學習通平臺發(fā)布課前線上學習通知，明確學習任務。

（二）課中課堂教學

根據(jù)“課前”學習反饋，對學生集中存在的問題在課堂上進行重點講解、強化關鍵知識點。課堂教學內(nèi)容的選取方面，基于以下四個方面：（1）針對章節(jié)中的核心知識點和難點，進行系統(tǒng)融匯重點講解。（2）進行課程知識體系的構建和思維拓展，對于整個章節(jié)知識點之間的連貫性，在“課中”進行集中梳理。（3）通過搶答、選人、課堂練習、評分、分組作業(yè)展示等課堂互動形式，檢測“課前”和上一階段學習的效果，發(fā)現(xiàn)學生在學習過程中存在的共性問題。（4）針對學生普遍遇到的問題，集中重點解答。

在“材料工程基礎”整個課程教學過程中，設計了多種形式的師生課堂互動，包括投票、選人、搶答、隨堂練習、問卷等環(huán)節(jié)。通過隨堂練習，能及時把控學生對知識點的掌握情況。與生活息息相關的問卷調(diào)查，顯著激發(fā)了學生的學習熱情。例如，講述第四章《熱量傳遞》的時間節(jié)點處在北京市集中供暖前夕，據(jù)此設計了兩個課堂活動。課堂活動一是問卷調(diào)查，主題是“11月15日就要開始供暖了，為了提高室內(nèi)溫度，可以采取哪些措施？”學生的答案涵蓋各個方面，例如，增加暖氣片數(shù)量和散熱面積、采用導熱系數(shù)更高的材料做暖氣片、在地面墻體鋪設保溫材料、開空調(diào)、關窗關門、保證房屋密閉性、換個好窗戶、加裝雙層玻璃等。這些回答表明，學生基于日常生活實踐獲得了關于熱量傳遞的一些感性認知。課堂活動二是搶答，分析綜合樓教室供暖系統(tǒng)的傳熱過程。通過搶答的形式，將日常生活中的傳熱現(xiàn)象和兩種流體間的對流傳熱關聯(lián)起來，順利引入后續(xù)課程。

（三）課后鞏固練習

基于線上課程資源庫，學生根據(jù)不同程度鞏固練習，并完成章節(jié)測試、作業(yè)、主題討論等。依托學習通，實現(xiàn)師生一對一答疑討論，達到深度學習的目的。學生將自己的學習成果和反思總結并提交至學習通平臺，以進行更大范圍的交流和傳播，也可以將其轉(zhuǎn)化為可重用、可再生的學習資源。

四、成績評定過程化

評價課程的考核對學生起著非常重要的引領和督促作用。通過課程考核，教師不僅能對學生所掌握的知識和分析解決實際問題的能力進行評價，且能引導學生的學習態(tài)度向最佳方向發(fā)展?！安牧瞎こ袒A”課程成績評價過程中，教師綜合考慮課前、課中、課后、期末測評等各階段學習的學習成效，建立了基于教學全過程的評價和考核機制。

“材料工程基礎”課程的過程性評價占比50%。過程性評價從以下四個方面進行：（1）學生的課堂互動表現(xiàn)，包括簽到、隨堂練習、問卷調(diào)查、投票、搶答、選人等環(huán)節(jié)。（2）平時作業(yè)，既有對一個知識點考核的簡單練習，也有考查學生歸納總結能力的思考題。針對本課程學時最多的流體力學基礎和熱量傳遞，設置了將本章節(jié)的內(nèi)容總結在一張A4紙上的作業(yè)，針對這項作業(yè)，學生需要對所學章節(jié)的知識點、知識點之間的相互聯(lián)系進行梳理，是一個將所學知識由厚到薄的凝練過程。（3）分組任務，制作課件并講授，在輻射傳熱環(huán)節(jié)，學生分組制作PPT并講解，鍛煉學生的表達能力和團隊協(xié)作能力。（4）章節(jié)測試，每一章節(jié)都設計了一次章節(jié)測試。

結語

本文結合該校材料科學與工程專業(yè)的專業(yè)特色，依托學習通智慧教學平臺和自建的“材料工程基礎”在線資源庫，通過凝練教學內(nèi)容和教學重點，多課程交叉融合，采用課前預習、多形式互動的課堂教學（課堂練習、考勤、搶答、投票、測驗、分組任務等）、課后鞏固練習等方式，實施了學習效果的過程性評價，構建了以學生為主體、教師為引導的教學模式，促進了學生知識、能力、素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展，為畢業(yè)學生通過5年左右時間達到人才培養(yǎng)目標中要求的實踐能力提供了支撐。

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［4］張耀，信息化教學工具超星學習通在構造地質(zhì)學基礎課程中的實踐應用探討［J］.數(shù)字通信世界，2021（02）：270272.

課題：中國地質(zhì)大學（北京）本科教育質(zhì)量提升計劃一流課程建設項目（材料工程基礎 A，20197）；超星產(chǎn)學合作育人項目（教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目），《材料工程基礎》混合式教學設計與實踐，2019年第一批

作者簡介：劉玉芹（1971— ），女，漢族，河南孟州人，博士研究生，副教授，主要研究方向：礦物資源綜合利用；鄧雁希（1968— ），女，漢族，河南林州人，博士研究生，教授，中國地質(zhì)大學（北京）教師教學發(fā)展中心主任，主要研究方向：礦物資源綜合利用、教學教研及高等教育管理研究；張少剛（1990— ），男，漢族，河北邢臺人，碩士研究生，實驗師，主要研究方向：礦物資源綠色加工；敖衛(wèi)華（1978— ），男，漢族，湖北武漢人，博士研究生，高級實驗師，實驗中心副主任，主要研究方向：礦物復合材料、固廢資源化利用。