面向“卓越工程2.0”的工科专业基础课程多元协同教学模式研究.pdf

工程师是工程技术创新的核心力量，工程教育承担着培养工程人才的使命。应对新一轮科技革命和产业变革，服务建设创新型国家、建设人才强国等重大战略部署，教育部于 2018 年启动实施了“卓越工程师教育培养计划 2.0”（以下简称“卓越计划 2.0”），提出了“持续深化工程教育改革，加快培养适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才”的目标要求1，高等工程教育改革和卓越工程人才培养进入新的历史阶段。众所周知，高校是培养人才的重要阵地，课程是人才培养的核心要素，是影响学生发展最直接的中介和变量。随着时代的发展，工科专业基础课程教学在全面支撑卓越工程人才培养方面面临诸多困境和挑战，主要体现在：第一，知识传授与价值引领融合不足，导致卓越工程人才的科学精神与专业素养等品行品格塑造相对薄弱2-3。第二，课程教学与产业发展存在脱节，造成工程知识的学习仅停留在理论层面，未能实现学以致用4。第三，传统课堂教学模式仍占据主流，与信息技术的迅猛发展和当代大学生学习需求存在巨大反差，导致学生在课堂上的学习积极性和主动性不高，课程学习效率和效益难以保证5-7。如何解决上述问题，改革课程教学，提升育人质量，成为新时期卓越工程人才培养亟待解决的重要课题。为解决上述问题，本文以材料成型及控制工程专业的有关课程为基础，面向卓越计划 2.0 人才培养需求，根据汇聚资源形成合力、多元协同共培共育的指导原则8，将课程思政、产学融合和信息化教学手段进行协同，构建“思政铸魂、产学淬能、信息化增效”多元协同教学模式，以发挥教学改革与创新合力，助力工程人才培养质量提升。具体思路是以下几点。1.工科专业基础课程教学要树立教书与育人并重理念，在传授知识的同时，切实发挥好“守好一段渠、种好责任田”的协同育人作用。在系统分析学校办学定位、人才培养目标以及专业基础课程知识特点的基础上，科学确立相关课程的知识、能力、素质三维教学目标，围绕素质目标开展具有本课程特色的课程思政建设与实践，建设课程思政案例资源，创新课程思政育人模式，提升课程育人成效。2.工科基础课程教学要强化主动服务国家战略需求、主动服务行业企业需求的意识，积极延揽和吸纳相关行业企业深度参与课程教学和人才培养过程，参照2023 年第 9 期（总第 1435 期）No.9，2023Serial No.1435黑龙江教育（高教研究与评估）HEILONGJIANG EDUCATION（Research and Evaluation of Higher Education）收稿日期：2022-10-20作者简介：董桂伟（1981），男，山东淄博人，山东大学材料科学与工程学院高级实验师，博士，主要从事材料成型及控制工程专业教学与研究。基金项目：教育部产学合作协同育人项目“面向创新型人才培养的材料成型工艺设计与实践课程体系建设”（202202430005）；山东大学实验室建设与管理研究重大项目“两性一度引领、产学研用协同，建设高水平虚拟仿真实验教学课程”（sy20221302）；山东省本科教学改革研究项目“新工科背景下产学研深度融合的材料专业虚拟仿真实验教学改革与实践”（Z2022251）摘要：针对工科专业基础课程教学在全面支撑卓越工程人才培养方面面临的知识传授与价值引领融合不足、课程教学与产业发展存在脱节以及传统课堂教学信息化程度低、学生学习效率和效益难以保证等问题，以汇聚资源形成合力、多元协同共培共育为指导，构建了“思政铸魂、产学淬能、信息化增效”多元协同教学模式，开展了教学实践。结果表明，新教学模式受到了学生的广泛认可，在培养学生科学精神与专业素养、锻炼学生知识综合运用与实践能力以及帮助学生提高学习效率等方面具有明显效果。关键词：卓越工程 2.0；工科基础课程；多元协同；教学模式中图分类号：G642.3文献标识码：A文章编号：1002-4107（2023）09-0035-03面向“卓越工程 2.0”的工科专业基础课程多元协同教学模式研究董桂伟，管延锦，王桂龙（山东大学，山东 济南 250061）专业建设与教学改革2023.9黑龙江教育 高教研究与评估35面向“卓越工程 2.0”的工科专业基础课程多元协同教学模式研究通用标准和行业标准培养工程人才。充分利用校内外科研合作平台、产学育人基地、共建实验室等各种产学合作关系，搭建基于课程的产学合作教育平台，将相关产业资源纳入课程教学范畴以及探索校内外协同育人机制。3.工科专业基础课程教学还要重视互联网和多媒体新技术在教学中的应用和当代大学生的学习特点和方式变迁，突出信息技术手段和基础课程教学的深度和有效融合。改变传统的“教师一直教、学生一直听”课堂教学模式，坚持以学生为中心，开发信息化教育资源，运用科技型教学手段和现代化教学方式，提升教师教学效果和学生学习效益。一、多元协同教学模式的构建在学校和学院教学指导委员会的指导下，根据山东大学“中国特色、世界一流”办学定位和材料成型及控制工程专业“培养品质优秀和素质可靠的材料领域卓越工程人才”目标，遴选“材料物理化学”“材料成型工艺设计与实践”等专业基础课程，确立了“理解和掌握材料成型的基本原理和基本规律”等知识目标，“能够运用基本原理和规律解决材料成型的有关工艺问题”等能力目标，以及“培育学生优秀的科学精神、深厚的专业素养和良好的创新意识”等素质目标的三维教学目标体系。根据确立的素质教学目标，开展有关课程思政建设，在“一核心二拓展三面向”的总体原则指导下9，开发课程思政资源案例库，实施以学生积极参与和引导其自我思考感悟的互动教学形式，在传授知识的同时对学生进行思政浸润和熔铸，塑造学生健康、向上、积极的优秀品行与品格。围绕确立的能力教学目标，以材料成型及控制工程领域人才链与产业链的有机衔接为指导，结合相关的新材料、智能制造、清洁化工等行业发展背景，革新课程教学内容，融合材料、机械、化学、能源等领域校内教学资源和山东京博中聚新材料有限公司、滨州魏桥国科高等技术研究院等校外优质生产资源，建立了校内课堂与实验室相结合、校外实践基地与合作项目相结合的产学合作教学平台。合作开发了“中聚溴化丁基橡胶工艺生产中升降温比热容概念的应用”“溴化丁基橡胶工艺生产中深冷相变概念的应用”等产学合作育人项目，开展了“材料物理化学产教融合校外课堂京博产业知识进课堂”与“先进材料成型工艺与装备魏桥生产实习实践”系列校外拓展活动，将企业生产实际纳入校内教学过程，强化学生对比热容、相变等物理化学概念的理解运用和对先进材料成型工艺与设备的认知。针对互联网和多媒体新技术在教育教学中的大量应用和当代大学生的学习方式，建设了“材料工程中的物理化学基础”“材料成型工艺基础”等在线开放课程资源，进一步以有效教学理论为指导，基于 BOPPPS 和雨课堂智慧工具，构建了集课前预习、课堂学习、课后复习于一体的有效教学模型。将传统的专业基础课堂教学按照 BOPPPS 模型的导言、目标、前测、参与式学习、后测、总结六个环节进行了拆分，引导学生从对知识的一知半解到深刻理解再到能够灵活运用的螺旋上升式发展。利用雨课堂开发了对应 BOPPPS 模型不同环节的雨课件和雨试卷，对学生原本碎片化、无规划的课下以及课上学习时间进行有机整合和规范化指导，帮助学生形成良好学习习惯，提升学习效率和效益。通过课前预习雨课件和雨试卷指导和检查学生的预习效果，通过课后总结雨课件和雨试卷巩固课堂学习成效，并充分利用雨课堂的限时答题、课堂测验等互动教学功能，实时检测课堂教学过程中学生的理解和掌握程度。以上述三个方面改革为重点，同时注重协同汇聚三者合力，进行有效协同，构建了“思政铸魂、产学淬能、信息化增效”多元协同教学模式，如图 1 所示。如课程思政和产学合作之间可以资源协同，企业一线生产资源既可为知识教学所用，其面临的技术壁垒和自主创新过程又可作为良好的课程思政教学素材；又如信息化教学与课程思政之间可以模式协同，在课程思政教学过程中，雨课堂的弹幕、投稿等功能可以让学生更加主动地参与到思政育人过程中。二、教学效果及分析面向“卓越计划 2.0”的工科专业基础课程多元协同教学模式，于 2018 年秋季在“材料物理化学”“材料成型工艺设计与实践”等专业基础课程启动实施，目前已有三年，其中，2018 学年从实施课程中各选取一个班作为实验班，其余班级为对照班。2019 学年和 2020 学年为全部班级施行。为检验新教学模式的实施效果和学生认可情况，对所有参加教学模式改革的学生（2018图 1 材料成型及控制工程专业基础课程多元协同教学模式黑龙江教育 高教研究与评估2023.936面向“卓越工程 2.0”的工科专业基础课程多元协同教学模式研究责任编辑 姜雯学年仅为实验班学生）开展了问卷调查，调查内容包括课程思政教学、产学合作教学和信息化智慧教学三个方面，每个方面又分别涉及学习目标、参与式学习、学习者地位以及学习氛围四个指标维度的内容，学生从满意、基本满意和不满意中进行评价，并给出进一步意见和建议。三年累计发出调查问卷 289 份，问卷采用无记名形式，学生按要求回答并收回为有效，总收回有效问卷 266 份，有效率 92.04%，见表 1。根据调查统计结果发现，2018 学年实验班课程思政教学的学习目标、参与式学习、学习者地位和学习氛围四个方面学生满意程度均相对较低，这与首次在专业基础课程中开展针对性的课程思政教学有关，教师在前期准备和具体教学设计上还存在不足，如有学生在建议中希望“能开展与课程知识衔接度高和参与度高的思政教学”。对此，课程教学团队进行了进一步的思政教学研究，深入分析和确定有关课程知识传授和价值引领融合点，开发思政元素，并根据思政元素的题材、内涵以及融合度等特点，将其分为一般性元素、知识性元素和典型性元素三类，设计了一般性元素直接嵌入融合、知识性元素模块化设计、典型性元素拓展升华的教学途径9，在 2019 和 2020 学年进行了教学实践。新的思政教学受到了学生的广泛认可，2019 和2020 学年学生整体满意度在 90%左右，超过 85%的学生认为专业基础课程思政教学十分必要，不仅能够深化对有关知识的感性认知，同时能够从中感悟和提升自己的科学和专业素养，特别是与雨课堂融合在一起的思政教学形式，新颖且互动性和参与度高，较之传统的讲授式教学对自己的教育更加深入。与思政教学效果相比，产学合作教学在 2018 年进行实验班教学中就收获了学生的良好评价，学生对于开展的产学合作教学的学习目标、参与式学习、学习者地位和学习氛围四个方面学生满意程度达到 85%及以上。这得益于与合作企业开发的系列产学融合教学案例的引入，使学生对于理论知识在生产中的应用有了深刻的认识，也加深了学生对于知识转化为生产力的理解，不少学生在问卷中反馈，“以前在课本上所学的都是公式与数字，是纸上的，现在通过产学合作教学，能够很快的应用这些知识分析和解决生产中的问题，感觉很有意义”“有一种真正工程师的感觉”。自 2018 年进行实验教学以来，基于雨课堂和BOPPPS 模型的有效教学模式就受到了广大学生的欢迎。超过 95%的学生认为新模式下的学习目标明确，能够帮助自己有计划地进行学习。94%的学生认为自己主动和全程参与了教师的课堂教学过程，自己与教师的交流更加深刻和深入。91.6%的学生认可自己在新教学模式中的主体地位和教师的主导作用，认为能够吸引和指导自己主动参与学习，学习有效性提升明显。88.7%的学生认可新模式下的课堂氛围和环境，能够促进自己更好的学习。在问卷调查的基础上，课程组还进一步随机抽取了部分学生进行了半结构化访谈，访谈结果表明：BOPPPS 模型的设计合理有效，学生能够清晰地指导自己在课前、课堂和课后进行有针对性的学习。学生在熟悉了该模型后“可以在有限的时间内完成更多的学习内容，学习效率得到了显著提升”，且“对自己形成良好的学习习惯具有明显的促进作用”。雨课堂的设计使学生可以实现随时随地接收学习资料，而且只用一部手机就可以完成。而雨课堂和 BOPPPS 模型的综合利用实现了“1+12”的实际效果，一方面雨课件和雨试卷的设计和使用让 BOPPPS 模型不再是为了设计而设计，而是真正实现了各个环节的设计初心，且形式和方法更加容易让大学生接受；另一方面，基于 BOPPPS 模型的教学设计让雨课堂有了“灵魂”，使雨课堂的教学价值得到了良好体现。三、结论针对工科专业基础课程教学在全面支撑卓越工程人才培养方面面临的知识传授与价值引领融合不足、课程教学与产业发展存在脱节以及传统课堂教学信息化程度低、学生学习效率和效益难以保证等问题，本文以汇聚资源形成合力、多元协同共培共育的指导原则，将课程思政、产学融合和信息化教学手段进行协同，构建了“思政铸魂、产学淬能、信息化增效”多元协同教学模式，开展了教学改革实践。结果表明，新教学模式受到了学生的广泛认可，在培养学生科学精神与专业素养、锻炼学生知识综合运用与实践能力以及帮助学生提高学习效率等方面具有明显效果。参考文献：1 中华人民共和国教育部.教育部 工业和信息化部 中国工程院关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培计划 2.0 的意见EB/OL.(2018-10-11)2021-12-30.http:/ 富海鹰,杨成,李丹妮,等.“三全育人”视角下工科课程思政实践探究J.高等工程教育研究,2021(5).3 苏海佳,张婷,谭天伟.未来化工行业领军人才培养改革的思考J.中国大学教学,2021(11).4 朱柯锦,马近远,蔡瑜琢.新工科背景下大学产教融合组织创新的影响因素及挑战J.高等工程教育研究,2021(2).5 瞿振元.着力向课堂教学要质量J.中国高教研究,2016(12).6 陈欣.高校通识教育课程有效教学的困境与对策J.江苏高教,2019(9).7 吕晓娟,杨海燕,李晓漪.信息化教学的百年嬗变与发展愿景J.电化教育研究,2020(7).8 杨勇平.培养新时代卓越工程人才N.人民日报,2018-07-19.9 董桂伟,管延锦,王协彬,等.工科基础课程的课程思政建设路径J.大学化学,2021(10).表 1 调查问卷回收情况2023.9黑龙江教育 高教研究与评估37