基于知識點的《鑄造成型仿真技術》課程體系改革探索

盛文斌 陳宗民 張明偉 杜慶洋 趙而團 山東理工大學 山東淄博 255000

高等教育的網絡化、信息化和虛擬化是目前的發展趨勢，也是提升教學效果的必經途徑。根據《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》，教育部決定于2013年啟動開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作，每年建設100所。有效的實驗教學是從理論走向實踐的一種卓有成效的教育模式，深化教學模式改革是國家實施素質教育，全面提高教育質量的重要環節，這就需要進行專業課程體系優化以便適應新的教學模式。本文以材料成型及控制工程專業的《鑄造成型仿真技術》課程為例，在原課程體系的基礎上，進行了以知識點為單元的體系構建，為日后課程的信息化建設打下基礎。

一、課程現狀及存在問題

《鑄造成型仿真技術》為山東理工大學機械工程學院、材料成型及控制工程專業的一門專業必修課，主要講述計算機技術在材料成型及控制領域（側重在鑄造方面）中的應用方面內容。課程學時數為40，整體內容劃分為9章，包括材料加工過程發展歷史，加工過程數值模擬計算方法，數學模型的建立方法，傳熱過程數學模型，計算機在鑄造模擬方面的應用以及計算機網絡的發展等。以教師教室講授為主，并輔以上機、實驗教學和課程設計等環節。

在長期的教學實踐中，我們經過多年的積累和沉淀，并進行了相應的教學改革和實踐探索，就如何將《鑄造成型仿真技術》這一課程與專業知識學習、就業等方面相結合作了積極嘗試，但仍然存在一些問題，主要表現為：

1. 從教材本身來講，其專業知識上的局限性決定了必需不斷以新的科研發展來對其內容進行充實，部分教學內容需要輔助相關知識進行細致的講解，以便同學能夠能細致、深入地了解該領域，解決日后學習和工作中所遇到的類似問題。

2. 課程實踐環節，包括實驗、課程設計等時間略顯不足，而且缺少必要的實踐指導。學生在課堂上學習的專業知識，很難有機會與生產實際相結合，企業實習和認識實習環節只是走馬觀花，無法真正做到學以致用，在一定程度上降低了學生的學習興趣。

3. 由于課程建設方面投入的不足，《鑄造成型仿真技術》課程網絡教學模式開展不夠完善，這是下一步促進教學實踐和教學效果的重要環節。

4. 教學方法和手段傳統而單一，未能系統借助現代科技手段使知識點的講解更加深入，教學內容更加直觀。

二、基于知識點的課程體系建設

根據《鑄造成型仿真技術》課程的教學內容，進行了以知識點為基礎的課程體系建設。課程建設共分為六部分內容，包括按知識點進行的授課計劃、知識點的知識維度與認知維度表、知識點教學認知目標、知識點預習任務單、知識點測評方式和課程考核標準等。

1.知識點

課程共歸納了51個知識點，3個實驗項目。課程教學計劃共40學時，教學部分共分9周（4學時/周）完成，其中，實驗學時6個（3次），其余4學時用于輔導和答疑。圍繞知識點進行授課計劃的制訂，并在此基礎上設計知識點維度與認知、認知目標、預習任務單、測評方式和考核標準等內容。以數學模型的建立過程為例，原課程體系為1章，2個學時講授完成?，F將其劃分為數學模型的定義、數學模型建立的步驟和原則、數學模型的分類和數學模型的建立方法等四個知識點，并圍繞知識點進行內容設計和信息化建設。

2.知識維度與認知過程維度

圍繞知識點進行知識維度和認知維度的確定。其中，知識維度劃分為事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認知知識四個維度，認知過程維度劃分為記憶、理解、應用、分析、評價和創造六個維度。在此基礎上，依據每個知識點的特點進行歸類，列于下表。

知識維度《鑄造成型仿真技術》認知過程維度1. 記憶 2. 理解 3. 應用 4. 分析 5. 評價6. 創造A. 事實性知識 2,4,24 1,3 B. 概念性知識 5,6,10,11 28,34,38,41,44,45 23,32,33,47 30 C. 程序性知識13,14,16,19,22,29,39,4 0,42,43,46,48 9,17,49,50 31 51 D. 元認知知識 35,36,37

3.知識點預習任務單

根據每次課程的教學內容，確定每個知識點的預習任務單。預習可以通過學生查找相關書籍、網絡資料、訪問課程平臺等形式實現。以數學模型的建立過程為例，圍繞數學模型的定義、數學模型建立的步驟和原則、數學模型的分類和數學模型的建立方法等四個知識點，確定了相對應的七個預習任務，要求學生在課前完成，對應關系參見下表。

序號 知識點內容 預習任務單知識點8 數學模型的定義什么是數學模型？定性和定量描述的差別是什么？知識點9 數學模型建立的步驟和原則建立數學模型具體分哪些步驟？流程是什么？系統的主要特征和次要特征是什么？知識點10 數學模型的分類數學模型的分類有哪些？Anycasting TM軟件的數學模型是什么？知識點11 數學模型的建立方法常用的數學模型建模方法包括哪些？

4.知識點測評方式

根據每個知識點的特點，確定其不同的測評方式。測評方式總共分為九種類型，分別是：A課堂討論；B課堂觀察學生反映；C課堂提問；D布置課后作業或習題；E測驗；F問卷法；G訪談法；H在線討論和I在線提問等，一個知識點可能對于一個或者幾個測評方式。以數學模型的建立過程為例，數學模型的定義知識點對應的測評方式包括A課堂討論、B課堂觀察學生反映、H在線討論和I在線提問等四種方式；數學模型建立的步驟和原則知識點的測評方式包括A課堂討論、F問卷法、H在線討論和I在線提問等四種方式；數學模型的分類知識點對應的測評方法是A課堂討論和B課堂觀察學生反映兩種；而數學模型的建立方法知識點對應的測評方式為B課堂觀察學生反映。

5.課程考核標準

《鑄造成型仿真技術》課程的考核總體劃分如下為四個部分，根據同學在教學過程中的參與程度確定相應的分值，總分為100分。

（1）基于整體授課內容的課程考試，所占分值為30分。

（2）根據每次課前知識點梳理、預習、復習、出勤、平時課堂表現情況進行成績評定，分值為20分。

（3）上機報告。未按時上交、格式不對、態度不認真的，根據情況進行扣分，分值為30分。

（4）依據問卷調查、課程論壇活躍度、共享學習資源，完成創新性實驗項目和競賽情況進行成績評定，分值為30分。

與傳統考核方式相比，課程考試所占比例僅為30%，避免了一張試卷確定最終成績的局限性，明顯促進了學生參與到課堂教學的積極性。

三、總結

基于知識點的《鑄造成型仿真技術》課程體系的構建，使得教學單元由原來的章節轉變為現在的知識點，章節內容中的細節問題得以側重。知識維度與認知過程維度的定義，更有利學生理解不同知識點的特點，以及應該掌握的程度。預習任務單通過學生的前期參與和了解，使學習更有目的性、參與度更高。知識點測評方式和課程考核標準的確定，擺脫了傳統的“一考定江山”的局限性，積極參與預習、課堂教學、實踐教學和網絡教學等環節同樣可以獲得相應的成績，從而提高了學習的積極性。這種基于知識點的課程教學體系構建，更有利于下一步課程信息化建設的實現