OBE理念在《材料工程基礎》課程教學中的實踐研究

李青霄 張心會 金 彪 汪 瀟 張建武 徐龍云 劉富玲 馬先偉

①河南城建學院材料與化工學院 ②河南城建學院能源與建筑環境工程學院 ③河南城建學院土木與交通工程學院

采用線上線下混合式教學模式，把以學生為中心，以產出為導向，持續改進的OBE教育理念融入《材料工程基礎》課程授課之中，聚焦“新工科”建設內容，依據企業崗位需求構建課程目標，依據企業材料制備和加工需要的基礎理論知識構建教學案例，使理論講解與案例分析相結合，使之條理化、系統化。結果證明，融入OBE教育理念的混合式教學模式結合企業崗位需求的知識構建教學案例，能有效提高課程目標的達成度。并且這種教學模式遵循“兩性一度”的金課標準，形成了教學的閉環，實現了教、學、做的有機統一，并融入思政元素，實現了立德樹人。

黨的二十大報告指出“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎、戰略性支撐”。這一論斷證明我國現代化建設始終把教育、科技和人才事業置于非常重要的戰略地位。國之大計，教育先行，教育興則國興，教育強則國強。為推動國家的興旺和強大，教育理念要現代化，教學要改革，改革的核心就是把以“教”為中心轉變為以“學”為中心，這種教育理念即為“以學生為中心，以產出為導向（學習成果），持續改進”的OBE教育理念[1]。本研究把這一理念融入《材料工程基礎》課程授課之中，采用線上線下混合式教學模式，聚焦“新工科”建設內容，依據企業崗位需求構建課程內容，依據企業材料制備和加工需要的基礎理論知識構建教學案例，使基礎理論知識的講解與工程案例分析深度融合，切實提高學生學習的參與度和深度，遵循“兩性一度”的金課建設標準[2]，形成教學的閉環，實現理論與實踐的融合，融入思政元素，實現立德樹人。下面從課程定位、課程目標、課程設計、課程實施、課程評價、課程條件和課程特色七個方面對融入OBE教育理念的、采用混合式教學模式的、聚焦“新工科”建設內容的、結合企業崗位需求的《材料工程基礎》課程的教學實踐進行研究探討。

1 課程定位

《材料工程基礎》課程是探討材料制造和加工所依據的基本理論和基礎知識的課程[3]。河南城建學院無機非金屬材料工程專業開設該課程是依據學校定位和專業定位來進行設置的。我們學校的定位是“城建”類應用技術型本科院校，構建與地方產業結構相匹配的有7個專業集群，無機非金屬材料工程專業的定位對工程建造集群屬于骨干專業，對新材料與生物化工集群屬于支撐專業。該專業的培養目標是立足中原、面向全國，滿足區域經濟發展需求，培養建筑材料制備、應用、工程檢測等行業的、具有愛國情懷的高素質應用技術型人才。

依據學校定位、專業集群建設內容和無機非金屬材料工程專業建設的需求，材料科學與工程被設置為主干學科，主要研究內容包括材料的成分、結構和性質，材料的性能和應用，材料的制備和加工。其中材料的成分、結構和性質屬于《材料科學基礎》課程講授的內容，材料的性能和應用屬于《無機材料性能》課程講授的內容，材料的制備和加工屬于《材料工程基礎》講授的內容[3]。通過對這三門課程的學習，能加深學生對材料從微觀到宏觀的認識和理解，這種課程定位能很好的體現出對學校定位、專業集群建設和專業培養目標的支撐作用。

2 課程目標

與學校、專業、課程定位相符，制定“三位一體”教學目標，融入課程思政，堅持立德樹人，培養應用技術型人才，實現德、知、能一體、教、學、做一體。注重從知識、能力、素質層面對學生發展能力的培養。其中知識目標1：培養學生掌握材料工程的共性基礎理論；了解材料工程的研究方法，能將工程理論應用于物料干燥及燃料燃燒的分析過程中；能力目標2：學生能根據工程實際問題，利用《材料工程基礎》知識進行分析設計、研究解決建筑材料與制品的加工、制造等工程問題的能力，培養學生的工程意識和創新意識；情感態度價值觀目標3：通過各個教學環節的實施，培養學生獨立思考、自主探究，解決實際復雜工程問題的能力，同時養成良好的工程安全意識和習慣，具有良好職業素養、實踐能力和創新意識的應用技術型人才，實現把學生培養成為從事材料制備和加工領域研究的接班人，使祖國乃至全人類文明的發展邁上新臺階。

“三位一體”的教學目標與課程的3個畢業要求一一對應。課程目標1對應于指標1：能夠將相關知識和數學模型方法用于推演、分析無機非金屬材料和土木工程結構檢測專業工程問題；課程目標2對應于指標2：能夠將相關知識和數學模型方法用于無機非金屬材料和土木工程結構檢測專業工程問題解決方案的比較與綜合；課程目標3對應于指標3：能基于相關科學原理和數學模型方法正確表達無機非金屬材料工程和土木工程結構檢測領域的復雜工程問題。

3 課程設計

《材料工程基礎》課程教學遵循OBE教育理念，聚焦“新工科”建設內容，以社會、企業崗位的需求為依據構建課程內容，依據企業材料制備和加工需求的基礎理論知識來構建教學案例，使理論講解與案例分析相融合。并使之條理化、系統化，融入思政元素，能很好的實現理論與實踐的融合。

在緒論部分講解中，結合無機非金屬材料工程專業的特點，播放瓷磚、陶瓷、玻璃等生產工藝流程視頻，引出《材料工程基礎》課程講授內容，包括流體力學基礎、兩相運動現象，傳熱學基礎，質量傳遞基礎，物料干燥，燃料及其燃燒，使學生學有所用[3]。按照專業人才培養方案，結合建材系無機非金屬材料工程專業實際情況，《材料工程基礎》課程共安排40個理論學時，2.5學分。結合生產實踐和崗位需求，對教學時數進行適當分配，其中緒論部分占1學時，流體力學基礎占18學時，兩相運動現象占3學時，傳熱學基礎占8學時，質量傳遞基礎占3學時，物料干燥占4學時，燃料及其燃燒占3學時。

《材料工程基礎》課程的教學采用線上線下相結合的混合式教學模式，融入了OBE教學理念，具體教學模式如圖1所示：課前教師發布章節學習任務，學生課前預習提出疑惑，教師分析課前學情，獲悉問題并設計課堂內容；課中師生互動，重難點講解，工程案例分析，課堂回答疑問，課堂討論；課后教師發布作業，學生完成作業，教師批改作業或學生互評，教師課后輔導，師生分析總結、反思、持續改進、完善所學內容，完成課后強化，實現教學的閉環。

圖1 融入OBE理念的線上線下混合式教學模式

4 課程實施

課前準備資料。教師把《材料工程基礎》課程電子教案、教學大綱、執行大綱、課程教學內容設計、主講教材、參考教材、課前利用EV錄制的教學視頻和大學慕課網、在線作業、在線討論題、在線測試題等內容通過學習通平臺推送給學生，要求學生在規定的時間內完成課前預習內容，并提出疑惑。教師分析課前學情，獲悉問題并設計課堂內容。

課中重難點講解、案例分析，師生互動，融入思政元素實現立德樹人。對于比較難理解的抽象概念，通常以故事的形式傳授給學生，加深學生對概念的理解，激發學生學習的興趣。課堂互動包括課堂討論、案例分析和課堂測試等，使全體學生都參與其中，來調動學生學習的積極性。

課后強化學習內容。課后教師針對每個知識點設計出對應的習題，通過學習通平臺推送給學生并限時作答，學生提交后的作業，教師批改或學生互評，然后轉發至QQ平臺，共享對知識點的理解，教師通過對后臺數據的分析、有針對性的指導個別學生，做到因材施教，使教學效果達到最優化。

課程思政建設。在整個授課過程中，使思政元素滲透到每個章節單元，實現了“三融入三轉化”，即融入教材、融入課堂、融入學生，實現了理論體系到教材體系的轉化，教材體系到教學體系的轉化，知識體系到價值體系的轉化。使課程教學與課程思政同向同行，協同育人，實現無縫對接。使課程承載思政，思政融入課程。思政要素舉例是以價值引領為切入點，使國家經濟發展，著名科學家、優秀企業家先進事跡等內容進課堂。

5 課程評價

《材料工程基礎》課程的評價方式采用創新的“N+1”形成性評價。評價內容滲透到課前、課中、課后，包括課前預習、章節檢測、在線討論、課堂互動、作業完成情況統計等內容，形成N種過程性評價加1中期末考試評價實現了對學生的全面評價。《材料工程基礎》課程建設歷程是從2019年開設至今已有4年，其中2019年、2020年不及格的同學分別為1位，2021年和2022年不及格的同學分別為0位，2019至2022年，課程目標的達成度分別為0.71、0.73、0.78和0.79，每年逐漸上升。證明了OBE教學理念融入該課程，聚焦“新工科”建設內容，不斷優化和完善混合式教學模式能很好地提高學生的培養質量。

6 課程條件

《材料工程基礎》課程選用的教材是中國工程院士徐德龍主編的、武漢理工大學出版的教材，該課程配套建有國家精品在線網絡開放課程能很好用于線上線下混合教學模式。參考教材用的有馮云主編的、化學工業出版社出版的《材料工程基礎》，周美玲主編的、北京工業大學出版社出版的《材料工程基礎》，莫乃榕主編的、華中科技大學出版社出版的《工程流體力學》，文進主編的、化學工業出版社出版的《材料工程基礎》，周勇敏主編的化學工業出版社出版的《材料工程基礎》，孫晉濤主編的、武漢理工大學出版社出版的《硅酸鹽工業熱工基礎》，這種教學內容安排與“城建”特色的學校辦學定位和無機非金屬材料工程專業特點有很好的鍥合度。

《材料工程基礎》課程團隊成員共有7人，其中教授有2人，副教授有2人，講師有3人，50至55歲以上的教師有1人，40至50歲以上教師3人，30至40歲的教師有3人，中青年教師結構合理，師資力量雄厚，為課程的進一步建設發展打下了堅實的基礎。目前在該課程的建設中，該教學團隊已發表教改論文兩篇，分別是《混合式教學在《材料工程基礎》課程教學中的應用研究》[4]和《無機非金屬材料工程專業《材料工程基礎》課程的教學改革探討》[5]，并立項有教改項目《“材料工程基礎”課程線上線下混合式“金課”建設的研究與實踐》。該課程資源建設齊全，有完備的電子教案、教學大綱、執行大綱和教學內容設計。教學手段主要是信息化教學資源硬件和軟件。硬件是教室和多媒體設備，軟件是PPT電子課件、精品課程《大學慕課》、學習通和QQ兩個平臺、EV錄制的教學視頻。

7 課程的特色與創新

依據OBE教學理念和學校的“城建”辦學特色，依據企業崗位需求，構建了“三位一體”教學目標，結合工程實際，理論教學引入案例分析，實現理論與實踐的融合，融入思政元素，實現立德樹人，注重從知識、能力、素質層面對學生發展能力的培養。采用“混合式”教學，充分運用現代信息化教學手段，教學策略豐富、使學生參與課前、課中、課后的學習之中，實現了對學生學習的全面評價，形成了閉環教學，激發了學生學習興趣，提高了教學質量。

授課過程中存在的問題是：①學生綜合應用基礎知識解決實際問題的能力有待進一步提高；②個別學生在學習的過程中出現被動學習現象；③內容多，課時少。分析《材料工程基礎》教學痛點如下：學生的痛點是公式推導占時較多，聽起來比較枯燥；理論知識難理解、不易掌握，新概念和方程較多，容易混淆。老師的痛點是概念比較抽象，課時少，目前還沒有開設實驗課。針對該課程授課的痛點，持續改進措施如下：①進一步把理論知識講解融入工程案例中；建立《材料工程基礎》虛擬仿真實驗教學，間接提高學生動手能力，有利于理論與實踐的結合；②優化融入OBE教育理念的“混合式”教學模式，激發學生學習興趣；增強學生學習的參與度和深度，對落后學生實行單獨針對性輔導。

根據建設過程存在的問題，課程團隊計劃在“十四五”期間對《材料工程基礎》課程的教學做出了建設規劃如下：①2022年1月-2023年12月，申報《材料工程基礎》校級網絡課程；根據教學經驗總結工作，做出教學反思，完善教學方法和教學手段。②2024年1月-2024年12月，建立《材料工程基礎》課程虛擬模擬實驗教學，實現理論教學的可視化；實現課程教學錄像部分上網，申報省級網絡課程。③2025年1月-2025年12月，完成所有課程錄像上網；嘗試以項目為載體的教學模式；編寫出適合無機非金屬材料工程專業的《材料工程基礎》教程，向更高建設目標沖刺。

8 結束語

聚焦“新工科”建設內容，融入OBE教育理念的線上線下混合式教學模式的運用能很好地提升課程的教學質量。整個教學思路設計都遵循“兩性一度”金課的建設標準[2]，其中高階性：依據企業崗位需求構建課程目標，使知識、能力、素養有機結合，培養學生解決復雜問題的能力和高級思維；創新性：依據企業需求的共性基礎知識來構建教學案例。使課程內容能反映前沿性和時代性，能體現教學的先進性和互動性；挑戰度：理論講解與案例分析相融合，使之條理化、系統化，能體現課程的難度，需要努力探索才能實現，并融入了思政元素，這種教學模式能很好的實現教、學、做的有機統一，能培養“德、智、體、美、勞”全面發展的、“城建”特色的應用技術型人才的培養目標。