新工科背景下材料力學(xué)性能課程“線上線下+課程思政”教學(xué)改革與實(shí)踐

魏鳳春，徐三魁，彭 進(jìn)，盧新坡，陳倩倩，任 瑛

（河南工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450001）

習(xí)總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)：“要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。”習(xí)近平總書記的講話確立了課程思政的理論基礎(chǔ)和建設(shè)原則，是高等教育人才培養(yǎng)理念和課程教學(xué)方法的重大創(chuàng)新。

材料力學(xué)性能是材料科學(xué)與工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，也是河南工業(yè)大學(xué)一流本科建設(shè)課程。通過該課程的學(xué)習(xí)，希望學(xué)生能夠正確描述不同服役條件下材料的力學(xué)行為及其微觀機(jī)理，分析各種力學(xué)性能指標(biāo)的本質(zhì)、工程意義和相互關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生理論和實(shí)踐相結(jié)合的創(chuàng)新思維和研究方法，為以后開展材料分析、檢測、評價(jià)和研究以及發(fā)展新材料、改進(jìn)制造工藝奠定基礎(chǔ)。

近年來，通過對照工程教育專業(yè)認(rèn)證和新工科目標(biāo)要求，基于以成果為導(dǎo)向的OBE教學(xué)理念，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，把立德樹人作為根本任務(wù)，深度挖掘課程思政元素，采用線上線下混合式教學(xué)模式，積極進(jìn)行課程建設(shè)和教學(xué)改革。根據(jù)學(xué)校培養(yǎng)高素質(zhì)人才的辦學(xué)定位，結(jié)合本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，精心組織教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生積極主動、全過程、全方位地參與到教學(xué)活動中。改變傳統(tǒng)作業(yè)加期末考試的單一評價(jià)方式，重視過程性評價(jià)，形成多元評價(jià)考核體系。同時(shí)將愛國主義、民族自豪感和歷史使命感融入教學(xué)活動中，實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)和知識傳授的“三位一體”充分融合，使全面協(xié)同育人落實(shí)到細(xì)微之處，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到了師生都滿意的教學(xué)效果。

一 “線上線下+課程思政”混合式教學(xué)模式的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

根據(jù)學(xué)校堅(jiān)持立德樹人，培養(yǎng)基礎(chǔ)知識寬厚，實(shí)踐能力突出，富有歷史使命感和社會責(zé)任感，具有科學(xué)德智體美勞全面發(fā)展素養(yǎng)、家國情懷、創(chuàng)新精神和國際視野的高素質(zhì)人才和行業(yè)精英的人才培養(yǎng)定位，結(jié)合超硬材料、磨料磨具的專業(yè)需求，確定了具體的課程目標(biāo)，強(qiáng)化高階性，學(xué)思結(jié)合和知行統(tǒng)一。課程內(nèi)容分為線上和線下兩部分，具體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

河南工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的超硬材料及制品方向、磨料磨具制造方向是全國高校中唯一設(shè)點(diǎn)的專業(yè)方向，在全國磨料磨具、超硬材料行業(yè)具有自己的優(yōu)勢，學(xué)生具有鮮明的特色。為了便于開展“線上線下+課程思政”混合教學(xué)，為磨料磨具、超硬材料行業(yè)輸送優(yōu)秀人才，教師要對課程知識體系進(jìn)行建構(gòu)，在原有知識的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)廣度和深度，培養(yǎng)學(xué)生深度分析、大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和能力。結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，將全部授課內(nèi)容分為三個(gè)模塊，深度挖掘課程思政元素，傳承紅色基因。

模塊一為材料在靜載荷和沖擊載荷下的力學(xué)性能，主要為前三章內(nèi)容。根據(jù)學(xué)生的前修課程情況和內(nèi)容的難易程度，“彈性變形、塑性變形、缺口效應(yīng)和沖擊”等部分以學(xué)生課前線上預(yù)習(xí)為輔，線下教師講授為主，學(xué)生在線上預(yù)習(xí)的過程中要完成相應(yīng)的任務(wù)點(diǎn)，進(jìn)行課后鞏固與提升完成線上作業(yè)，并充分利用線上資源進(jìn)行討論；將“材料在其他載荷下的力學(xué)性能”部分以線上學(xué)習(xí)為主，線下討論為輔，學(xué)生是這部分知識內(nèi)容的主導(dǎo)者，教師僅作為線上和線下的引導(dǎo)者和答疑解惑者。

模塊二為材料的斷裂韌性和材料在變動載荷下的力學(xué)性能，主要為第四章和第五章內(nèi)容。根據(jù)課程內(nèi)容及磨料磨具專業(yè)特點(diǎn)，“裂紋尖端的應(yīng)力場”“斷裂韌性和斷裂判據(jù)”“高周疲勞，疲勞裂紋擴(kuò)展”部分以教師線下講授為主，學(xué)生線上學(xué)習(xí)為輔。加入纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料超硬材料磨具基體的應(yīng)用和應(yīng)力分布知識，增加學(xué)習(xí)的深度和廣度。“影響斷裂韌性的因素”“疲勞特點(diǎn)、疲勞過程及機(jī)理”部分以線上學(xué)習(xí)為主，線下討論為輔。

模塊三為材料在常溫環(huán)境下和在高溫下的力學(xué)性能，主要為第六章和第七章內(nèi)容。根據(jù)磨削加工特點(diǎn)和工況環(huán)境，“氫脆”和“蠕變”部分以線上學(xué)習(xí)為主，線下討論為輔；“應(yīng)力腐蝕斷裂”和“腐蝕疲勞”部分以線上教師講授為主，線下學(xué)習(xí)為輔。加入纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料超硬材料磨具基體的模態(tài)分析和溫度分布有限元分析知識，拓展學(xué)習(xí)的廣度。

二 線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐

在混合式教學(xué)過程中，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，學(xué)生積極主動地參與整個(gè)教學(xué)活動，教師首先是教學(xué)活動的組織者，其次是教學(xué)的管理者，起到引導(dǎo)、監(jiān)督和推動作用。整個(gè)教學(xué)過程分為課前導(dǎo)學(xué)、線下課堂實(shí)施和課后提升三個(gè)環(huán)節(jié)。

（一）課前導(dǎo)學(xué)

教師提前在線上發(fā)布學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生課前通過線上資源首先明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后根據(jù)要求逐一完成基礎(chǔ)知識的預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和章節(jié)測試。章節(jié)測試多以客觀題為主，智慧學(xué)習(xí)通平臺自動進(jìn)行批閱，學(xué)生根據(jù)章節(jié)測試結(jié)果，可以將疑問反饋給老師，也可以形成線上討論，形成一定思考，帶著問題進(jìn)入課堂教學(xué)。這個(gè)階段，教師起到引導(dǎo)和督促作用，對學(xué)生的章節(jié)測試結(jié)果進(jìn)行分析和評價(jià)，形成診斷性評價(jià)。同時(shí)根據(jù)分析結(jié)果掌握學(xué)生預(yù)習(xí)情況，隨時(shí)調(diào)整線下教學(xué)活動，組織課堂的教學(xué)內(nèi)容和方式。圖2為課前導(dǎo)學(xué)流程圖。

圖2 課前導(dǎo)學(xué)流程圖

（二）線下課堂實(shí)施

在線下課堂教學(xué)活動中，教師根據(jù)課前學(xué)生的章節(jié)測試結(jié)果和所掌握的學(xué)生預(yù)習(xí)情況，靈活運(yùn)用啟發(fā)式、引導(dǎo)式等多種教學(xué)方法對重難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行梳理，幫助學(xué)生對知識體系形成架構(gòu)。以問題作為驅(qū)動組織學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，利用學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布課堂練習(xí)題，必答題會根據(jù)答題情況選人進(jìn)行問題解答與分析，搶答題則對搶到并回答正確的學(xué)生設(shè)置加分的考核。搶答的設(shè)置使課堂活動生動有趣，活潑緊張，同學(xué)們非常在意搶到答題的機(jī)會，體現(xiàn)了注重過程性評價(jià)的方式。當(dāng)然沒有搶到答題機(jī)會的同學(xué)也可以進(jìn)行問題的評價(jià)與分析，點(diǎn)評與分析正確合理，具有補(bǔ)充作用，也可以獲得相應(yīng)加分的考核。學(xué)生通過思考，積極討論、測試、搶答等多種豐富的學(xué)習(xí)形式，有效地參與到教學(xué)活動中。教學(xué)課程團(tuán)隊(duì)教師多次進(jìn)行集體教研，深入討論挖掘課程中的思政元素，在教學(xué)過程中潤物無聲地進(jìn)行融入，傳承紅色基因，引領(lǐng)學(xué)生熱愛專業(yè)，增強(qiáng)學(xué)生民族自豪感和自信心，培養(yǎng)學(xué)生不畏艱難、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)探索精神。表1為教學(xué)過程中的課程思政元素和價(jià)值引領(lǐng)。

表1 思政元素和價(jià)值引領(lǐng)

（三）課后提升

課后學(xué)生完成相應(yīng)課后作業(yè)及討論貼，通過對線上資源的閱讀，拓展學(xué)習(xí)的深度和廣度，根據(jù)分組進(jìn)行分工協(xié)作，通過查閱文獻(xiàn)、討論、思考、實(shí)操和總結(jié)等完成實(shí)踐拓展項(xiàng)目，利用思維導(dǎo)圖對章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行梳理并上傳到學(xué)習(xí)通，鞏固所學(xué)知識。最后進(jìn)行學(xué)習(xí)反思，提出建議，使知識得到內(nèi)化的同時(shí)不斷提高學(xué)生的歸納總結(jié)和反思性學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的持續(xù)改進(jìn)。

三 “線上線下+課程思政”多元考核評價(jià)體系

課程的考核評價(jià)體系是教學(xué)活動組織與實(shí)施質(zhì)量的量化、分析和評定，同時(shí)也是教學(xué)改革的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)評價(jià)方式比較單一，無法充分評定學(xué)生對知識的掌握和運(yùn)用能力。教學(xué)團(tuán)隊(duì)探索并實(shí)踐了多元化的考核評價(jià)體系，注重過程性評價(jià)，在知識傳授中強(qiáng)調(diào)主流價(jià)值引領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)和知識傳授的一體化推進(jìn)，春風(fēng)化雨，潤物無聲，從而實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人。

課程成績評定由過程性考核和期末卷面考核組成。課前導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)根據(jù)學(xué)習(xí)通平臺記錄和學(xué)生反饋，進(jìn)行分析和評價(jià)，形成線上診斷性評價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。過程性評價(jià)包括三部分，首先是學(xué)生在課堂教學(xué)活動中的討論、測試、搶答等表現(xiàn)；其次線上設(shè)置有PBL任務(wù)，完成情況有詳細(xì)的評分細(xì)則，學(xué)生通過文獻(xiàn)查閱與歸納總結(jié)，制作PPT并在課堂分享，經(jīng)過提問、討論、點(diǎn)評、互評，實(shí)現(xiàn)師生互動，生生互動；最后是線上討論貼、章節(jié)測試和課后作業(yè)的完成和學(xué)習(xí)反思。過程性評價(jià)充分調(diào)動學(xué)生主動參與教學(xué)活動的積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)合作與討論、不斷總結(jié)與反思的能力；期末卷面的考核形成總結(jié)性評價(jià)，考試內(nèi)容有力支撐課程目標(biāo)的達(dá)成，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)奮學(xué)習(xí)、樂觀向上、立志報(bào)效祖國、自強(qiáng)不息的追夢精神。

在整個(gè)過程中，學(xué)生線上線下全過程參與，真正體現(xiàn)了以學(xué)為中心，不僅使學(xué)生行為動起來，更主要的是思維與能力要“動”起來。評價(jià)方式全面，可回溯、可追蹤。圖3為考核評價(jià)具體細(xì)則。

圖3 考核評價(jià)具體細(xì)則

四 教學(xué)效果

材料力學(xué)性能課程團(tuán)隊(duì)根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證和新工科目標(biāo)要求進(jìn)行課程改革與建設(shè)，探索了“線上線下+課程思政”教學(xué)模式在材料力學(xué)性能課程教學(xué)中的應(yīng)用，取得了較好的教學(xué)效果。課程團(tuán)隊(duì)教師先后主持多項(xiàng)省級、校級教育教學(xué)研究項(xiàng)目，課程被認(rèn)定為校級一流本科課程，校級“線上線下+課程思政”建設(shè)課程，河南省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐重點(diǎn)項(xiàng)目等。多位教師獲得校級教學(xué)大獎賽一等獎、二等獎；主講教師獲得河南省2021年教學(xué)技能大賽一等獎，河南省“教學(xué)標(biāo)兵”等榮譽(yù)稱號。教學(xué)成果獲得河南省2020年教育信息化優(yōu)秀成果獎一等獎。2021年被認(rèn)定為校級課程思政優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。通過問卷調(diào)查和督導(dǎo)評估分析了“線上線下+課程思政”教學(xué)模式應(yīng)用后的有效教學(xué)效果。結(jié)果顯示，新教學(xué)模式下學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、效率和效果均有明顯提升，得到了學(xué)生的廣泛認(rèn)可。97%的學(xué)生認(rèn)為材料力學(xué)性與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)，在工程中具有重要作用，應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)精益求精的大國工匠精神，肩負(fù)起科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

五 結(jié)束語

本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在后續(xù)工作中將進(jìn)一步完善課程思政元素素材庫，引入經(jīng)典案例，結(jié)合當(dāng)下國內(nèi)外材料力學(xué)性能發(fā)展和國計(jì)民生，以思政元素為切入點(diǎn)，將家國情懷、民族自信、責(zé)任擔(dān)當(dāng)和歷史使命感無痕融入教學(xué)，潤物無聲地實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)和知識傳授“三位一體”的融合。進(jìn)一步建設(shè)線上資料庫，豐富經(jīng)典案例、文獻(xiàn)、拓展閱讀和當(dāng)下熱點(diǎn)問題，既鞏固學(xué)生的知識，開闊了視野，又提供了討論素材和拓展話題。通過不斷探索和創(chuàng)新，將材料力學(xué)性能課程建設(shè)成“線上線下+課程思政”精品課程。