孟超 李赫亮 董世知 劉敬福 任鑫 吳純

基金項目：2022年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目“以OBE教育理念為指導的材料類專業(yè)課程教學模式研究——《材料制備技術》課程為例”（2022-30）、“工程教育專業(yè)認證背景下學生學業(yè)預警機制改革與實踐”（2022-06）；2022年遼寧省一流本科課程建設項目“材料制備技術”（2022-07）、“熱處理原理”（2022-11）；2020年遼寧省一流課程建設項目“粉末冶金原理”（2020-16）；煤炭行業(yè)高等教育研究項目“基于新工科背景下金屬材料工程專業(yè)人才核心素養(yǎng)培育路徑的研究”（2021MXJG037）；2022年度遼寧省研究生教育教學改革研究項目“以‘研究生為中心的《材料熱力學與動力學》沉浸式教與學模式研究與實踐”（LNYJG2022156）

第一作者簡介：孟超（1985-），男，漢族，吉林長春人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為高能量束表面改性。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.12.036

摘? 要：該文以遼寧工程技術大學材料制備技術課程為例，分析課程教學過程中存在的問題。根據成果導向教育理念，并結合工程教育專業(yè)認證標準要求及應用創(chuàng)新型人才的學校定位和金屬材料專業(yè)的培養(yǎng)目標，從課程目標的制訂、教學內容的重構、教學方法的改進和評價體系的完善等幾個方面對課程教學改革進行初探，旨在提高學生分析和解決復雜工程問題的能力，為培養(yǎng)從事金屬材料相關領域的應用創(chuàng)新型人才提供新思路。

關鍵詞：材料制備技術；教學改革；OBE理念；課程目標；教學方法

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）12-0150-04

Abstract： In this paper， taking the course of Material Preparation Technology in Liaoning Technical University as an example， the existing problems in the course teaching process were analyzed. Based on the concept of outcome-based education and combined with the requirements of engineering education accreditation standards， as well as the positioning of applied innovative talents and the training objectives of metal materials major of the our university， the reform of curriculum teaching is explored from several aspects， such as the formulation of curriculum objectives， the reconstruction of teaching content， the improvement of teaching methods and the perfection of evaluation system. It aims to improve students' ability to analyze and solve complex engineering problems， and provide a new idea for training innovative talents engaged in metal materials related fields.

Keywords： material preparation technology; teaching reform; OBE concept; curriculum objectives; teaching method

金屬材料的使用不僅推動人類進入了文明時代，而且金屬材料制備加工技術的創(chuàng)新與發(fā)展對文明的興衰也發(fā)揮著至關重要的作用[1-2]。因此，金屬材料的制備與加工技術一直都是材料科學技術領域的研究熱點之一。另外，金屬材料產業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)之一，在國家發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略意義[3]。金屬材料產業(yè)的快速發(fā)展，對具有工程實踐能力和創(chuàng)新意識的應用創(chuàng)新型金屬材料工程專業(yè)人才的需求急劇增長?！吨袊こ探逃J證補充標準-材料類專業(yè)》中對材料制備技術這門課也有所要求，之后各高校相繼開設了相關課程，如材料制備與加工技術[4]、材料制備技術[5-6]、材料制備新技術[7]、現代材料制備技術[8]和材料制備原理與技術[9]等，并對其進行了教學改革探索。遼寧工程技術大學（以下簡稱“我?！保┎牧现苽浼夹g于2017年增設并作為核心課程，面向金屬材料工程專業(yè)的大三學生，起到承上啟下重要的知識連接作用。我校金屬材料專業(yè)通過了國際工程教育專業(yè)認證，是省一流專業(yè)建設點，因此本課程圍繞工程教育專業(yè)認證標準，以OBE（Outcome Based Education，成果導向教育）理念[10]為向導，從課程目標、教學內容、教學方法和課程評價體系等方面對課程教學改革進行了探索。

一? 教學現狀分析

“知識記憶”為主的課程目標。課程目標不是以能力為導向，學生被動學習，只是通過死記硬背去記憶和了解各種材料制備技術的概念和原理等，無法將所學知識運用到解決金屬材料在制備及應用過程中涉及的復雜工程問題當中。

教學內容滯后社會需求。隨著科學技術發(fā)展，各種新材料、新工藝、新技術和新理論不斷涌現，但現有教材相關技術較滯后，對最新研究成果涉獵較少，沒有體現學科間的交叉融合。學生對于新工藝、新方法不了解，不能滿足社會發(fā)展需求。

學生能力訓練單一低階，無法達成對能力的培養(yǎng)，距離解決復雜工程問題的能力支撐還稍顯薄弱。學生難以觸及知識的整合運用，認知深度和思維廣度均有所欠缺。

考核內容與形成能力素質的目標錯位，形成性評價方式較為單一，沒有形成針對課程目標的標準性、可衡量的評價體系。

二? 基于OBE理念的課程教學改革

提高教育質量，最根本的問題在于如何實現教與學模式的轉變。當前高等教育發(fā)展面臨著新形勢，一是國家創(chuàng)新體系建設對高等教育提出了新要求，二是遼寧老工業(yè)基地振興需要培養(yǎng)更多的應用型人才，三是學生的自身需求。因此，課程根據OBE理念要求，并結合工程教育專業(yè)認證要求，以及學校和專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，從課程目標、教學內容、教學方法、綜合訓練、課程資源及課程評價進行課程教學改革。

（一）? 重塑課程目標

材料制備技術課程是金屬材料工程專業(yè)的專業(yè)核心課，具有理論性強，與實際結合緊密的特點，課程教學目標應圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標，即培養(yǎng)具備金屬材料工程專業(yè)基礎知識與技能，有較強地分析解決復雜金屬材料工程問題的能力，具有團隊協作意識、創(chuàng)新精神和良好的綜合素質，適應社會發(fā)展需求的應用創(chuàng)新型人才的要求進行設定。

1? 知識目標

能夠運用傳統(tǒng)材料與新材料制備過程中所涉及的基本概念、設備構造與技術特點，辨別影響構件使役性能的因素。

2? 能力目標

能夠運用相關制備技術的原理和知識，評價解決金屬材料復雜工程問題的多種方案，并能制定可替代的解決方案。能夠運用材料制備技術的基本概念、基本原理及基本方法，與相關學科人員有效溝通，合作共事。

3? 素質目標

能夠將理論與工程應用相結合，同時具有較高的人文科學素養(yǎng)，愛國、愛社會，具有良好的工程職業(yè)道德和終身學習意識；能夠追蹤學術前沿，關注金屬材料制備領域的新動態(tài)、新知識，在制定解決金屬材料復雜工程問題方案時具備創(chuàng)新思辨能力和創(chuàng)新設計能力。

（二）? 重構學科交叉的教學內容

課程教學團隊秉持學生為中心、產出為導向、持續(xù)改進三原則，重構的教學內容體現金屬材料的“從無到有，從有到優(yōu)”的過程，側重體現與其他學科的交叉融合，以滿足培養(yǎng)具有大工程發(fā)展觀的新工科復合型人才，如圖1所示。例如，仿生材料是師法自然的新材料，很多生物體表具有非光滑形貌，將其通過材料加工技術應用于金屬機械部件上可以起到減阻、自潔、耐磨和抗疲勞等作用。因此，增加了工程仿生材料制備的相關教學內容，這部分內容也體現了材料學科與仿生學科的交叉融合。另外，在教學內容上體現新材料、新技術的發(fā)展。例如，異質結構材料或梯度材料打破了傳統(tǒng)金屬材料無法兼顧良好塑性與韌性的限制，展現出良好的塑韌性匹配，而其制備過程能夠體現與材料成型的交叉融合。高熵合金是一個全新的合金領域，它跳出了傳統(tǒng)合金的設計框架、具有優(yōu)異的綜合性能和極為廣闊的應用前景。因此，教學內容上增加了高熵合金新材料的制備、“高熵合金材料的制備及性能表征研究”的綜合訓練及“高熵合金材料制備”實驗的內容。

為培養(yǎng)學生在解決金屬材料復雜工程問題過程中具備創(chuàng)新思辨能力和創(chuàng)新設計能力，將教學團隊主持的科研項目及成果引入課堂。以教學團隊成員主持的國家自然科學基金項目“蜻蜓翅膀結構的鎂合金焊接接頭構筑及疲勞特性研究”中涉及的科學問題和成果為案例，培養(yǎng)學生能夠運用仿生制備方法解決金屬材料焊接結構件在服役過程中所涉及的復雜工程問題。以教學團隊成員主持的遼寧省自然基金“L10-FePt納米粒子的尺寸細化機制研究”中涉及的科學問題和成果為案例，強化學生對納米材料制備新方法及應用的理解。

（三）? 改進教學方法

以OBE教育理念為基礎，對標《工程教育認證標準》，按照人才培養(yǎng)中“堅持育人為本，德育為先，能力為重，全面發(fā)展的辦學定位”要求，以培養(yǎng)高素質應用創(chuàng)新型人才為根本目標，實現知識、素質、能力全方位一體化育人，廣泛收集整理中外文獻資料，構建以學生為中心的“四位一體”立體化課程教學方法，如圖2所示。

圖2? “四位一體”立體化教學法

例如，對于金屬基復合材料力學性能設計和高熵合金成分設計這類涉及理論分析型和公式推導型知識點抽象，難理解掌握，易采用“自主探究式”“互動交流式”“任務考核式”相結合教學法，培養(yǎng)學生自主探究學習、獨立思考、分析問題的能力。對于工程仿生功能產品的設計與制造這類涉及實踐應用型知識點易于理解，易采用“自主探究式”“案例研討式”“任務考核式”教學法，培養(yǎng)學生理論聯系實際、批判性思考、團隊協作能力。對于課程設置的研究專題項目這類涉及綜合運用型知識點集理論與應用為一體，易采用“自主探究式”“互動交流式”“案例研討式”和“任務考核式”相結合的教學法，培養(yǎng)學生分析解決問題與自主探究學習能力、團結協作能力、勇于創(chuàng)新的能力及綜合職業(yè)能力等知識、能力、素質的綜合；對于金屬材料制備技術中的前沿趨勢型知識點主要介紹學科前沿現狀及發(fā)展趨勢，易采用“互動交流式”教學法，培養(yǎng)學生通過溝通交流，深入挖掘相關領域中的深層次問題的能力。

（四）? 構建課內外結合的綜合訓練體系

綜合訓練體系包括研究專題、小組自學和文獻學習。課內外綜合訓練體系，如圖3所示。

研究專題為“典型粉末冶金零件的制備”和“高熵合金材料的制備及性能表征研究”，培養(yǎng)學生獨立完成研究任務的能力，文獻查閱與文獻綜述的能力，應用所學知識對復雜工程問題進行分析并獲得結論的能力，敢于質疑和挑戰(zhàn)他人學術觀點的能力等。學生分批獨自完成專題訓練：課外，開展文獻調研，分析工程問題形成的原因或研究目的；工程問題的解決方案或研究方案；通過線上平臺進行方案匯報，開展研究性訓練，在教師通過實驗方案后，可借助學院實驗平臺開展實驗研究；撰寫總結報告。課內，以PPT形式進行答辯匯報、學生互評提問、教師點評，培養(yǎng)學生運用材料制備技術的基本概念、基本原理及基本方法，與相關學科人員有效溝通，合作共事的能力；培養(yǎng)學生運用金屬材料相關原理和知識，辨別和評價影響構件使役性能的因素及制定可替代的解決方案的能力。

小組自學分別以金屬構件在磨損、腐蝕、低溫和高溫等環(huán)境服役所涉及的復雜工程問題為提綱，培養(yǎng)學生獨立完成學習任務的能力，搜集和利用學習資源的能力，口頭表達與交流的能力和質疑與批判性思維的能力等。學生分組開展小組自學，明確分工，課下對照提綱查找資源，課上小組PPT講解、生生互評、教師點評。

文獻學習內容來源于課程平臺資源的文獻庫，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、思辨能力、終身學習能力。教師線上布置學習任務，學生課外完成文獻學習，總結學習內容，通過微信群或QQ群上傳學習心得，課內教師對學習內容進行講解，展示總結較好的學生學習成果。

（五）? 搭建課程資源平臺

線上教師根據教學內容，收集、組織關于金屬材料制備、應用、企業(yè)生產案例及最新科研成果等教學資源。按照資源類型分為視頻、動畫及圖片庫、試題庫、文獻庫及課程思政案例庫。視頻、動畫及圖片庫主要包括工程案例、企業(yè)生產、基本概念與核心知識點微課等，通過視頻、動畫及圖片的展示可以激發(fā)學生的學習興趣，豐富教學內容。試題庫主要包括通過雨課堂課前發(fā)布的預習題、課中發(fā)布的測試題、課后發(fā)布的復習題，通過預習題和測試題，教師可以了解學生的學習難點，便于課上對該部分內容進行精講。文獻庫主要包括經典理論文獻和最新研究成果文獻，通過文獻庫使學習延伸到課后。課后學生還可以通過微信群或QQ群與課程團隊教師進行交流互動。課程思政案例庫主要包括中國材料科學家事跡、《大國工匠》、中華民族在材料發(fā)展歷史上的貢獻等。

（六）? 完善課程評價體系

充分利用現代化教學手段，建設資源庫，探索適合本課程教學目標達成的多元化考核形式。多元化的考核采用形成性評價與期末考試評價相結合方式。形成性評價主要包括線上成績、綜合訓練成績、實驗成績，主要支撐知識應用的能力、團隊合作能力、設計能力、思辨能力、創(chuàng)新能力和交流溝通能力等，如圖4所示。

圖4? 形成性評價標準

本課程總成績?yōu)?00分，構成如下：①總成績（100%）=理論課成績+實踐課成績；②理論課成績（100%）=考試卷面成績（60%）+形成性考核成績（40%）；③形成性考核成績（40%）=線上成績（10%）+實驗成績（10%）+綜合訓練（20%）。

三? 結束語

基于工程教育專業(yè)認證的OBE理念，為提高金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)質量，針對材料制備技術教學現狀中存在的問題，通過重塑課程目標、重構學科交叉的教學內容、改進教學方法和構建課內外結合的綜合訓練體系，搭建課程資源平臺及完善課程評價體系，不斷激發(fā)學生學習興趣與積極性，提高教學效果，以滿足培養(yǎng)從事金屬材料相關領域的應用創(chuàng)新型人才的需求。通過課程教學改革提高課程建設質量永遠在路上，課程教學團隊將結合高等教育理念的發(fā)展持續(xù)進行課程教學改革。

參考文獻：

[1] 毛衛(wèi)民，王開平.金屬與中西方文明的崛起[J].金屬世界，2020（6）：1-4，16.

[2] 毛衛(wèi)民，王開平.工業(yè)革命與材料技術[J].金屬世界，2022（5）：10-17.

[3] 任慧平，劉宗昌.金屬材料工程概論[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2018.

[4] 石曉輝，喬珺威，張敏.材料制備與加工技術課程教學模式改革實踐[J].中國現代教育裝備，2022（23）：131-133.

[5] 吳詩婷，元勇軍，白王峰，等.《材料制備技術》課程的教學改革與實踐探索[J].教育教學論壇，2019（25）：121-122.

[6] 鄭程.材料制備技術課程的教學探究[J].廣州化工，2020，48（14）：169-170.

[7] 姬帥，張靖熙，劉忠軍.新工科背景下名人案例在材料制備新技術課程教學中的作用[J].中國教育技術裝備，2021（14）：83-85.

[8] 王萬坤，伍劍明，尹雨悅，等.“翻轉課堂”在現代材料制備技術課程教學中的應用[J].廣東化工，2018，45（14）：240.

[9] 張敏，代凱，劉強春，等.“材料制備原理與技術”課程的教學改革——以分級結構MoS2的制備及性能研究為例[J].廣東化工，2023，50（15）：237-239.

[10] SPADY W G. Outcome-based Education： Critical Issues and Answers[M].American Association of School Administrators，1994：1.