OBE理念在《材料工程基础》课程教学中的实践研究

李青霄 张心会 金 彪 汪 潇 张建武 徐龙云 刘富玲 马先伟

①河南城建学院材料与化工学院 ②河南城建学院能源与建筑环境工程学院 ③河南城建学院土木与交通工程学院

采用线上线下混合式教学模式，把以学生为中心，以产出为导向，持续改进的OBE教育理念融入《材料工程基础》课程授课之中，聚焦“新工科”建设内容，依据企业岗位需求构建课程目标，依据企业材料制备和加工需要的基础理论知识构建教学案例，使理论讲解与案例分析相结合，使之条理化、系统化。结果证明，融入OBE教育理念的混合式教学模式结合企业岗位需求的知识构建教学案例，能有效提高课程目标的达成度。并且这种教学模式遵循“两性一度”的金课标准，形成了教学的闭环，实现了教、学、做的有机统一，并融入思政元素，实现了立德树人。

党的二十大报告指出“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础、战略性支撑”。这一论断证明我国现代化建设始终把教育、科技和人才事业置于非常重要的战略地位。国之大计，教育先行，教育兴则国兴，教育强则国强。为推动国家的兴旺和强大，教育理念要现代化，教学要改革，改革的核心就是把以“教”为中心转变为以“学”为中心，这种教育理念即为“以学生为中心，以产出为导向（学习成果），持续改进”的OBE教育理念[1]。本研究把这一理念融入《材料工程基础》课程授课之中，采用线上线下混合式教学模式，聚焦“新工科”建设内容，依据企业岗位需求构建课程内容，依据企业材料制备和加工需要的基础理论知识构建教学案例，使基础理论知识的讲解与工程案例分析深度融合，切实提高学生学习的参与度和深度，遵循“两性一度”的金课建设标准[2]，形成教学的闭环，实现理论与实践的融合，融入思政元素，实现立德树人。下面从课程定位、课程目标、课程设计、课程实施、课程评价、课程条件和课程特色七个方面对融入OBE教育理念的、采用混合式教学模式的、聚焦“新工科”建设内容的、结合企业岗位需求的《材料工程基础》课程的教学实践进行研究探讨。

1 课程定位

《材料工程基础》课程是探讨材料制造和加工所依据的基本理论和基础知识的课程[3]。河南城建学院无机非金属材料工程专业开设该课程是依据学校定位和专业定位来进行设置的。我们学校的定位是“城建”类应用技术型本科院校，构建与地方产业结构相匹配的有7个专业集群，无机非金属材料工程专业的定位对工程建造集群属于骨干专业，对新材料与生物化工集群属于支撑专业。该专业的培养目标是立足中原、面向全国，满足区域经济发展需求，培养建筑材料制备、应用、工程检测等行业的、具有爱国情怀的高素质应用技术型人才。

依据学校定位、专业集群建设内容和无机非金属材料工程专业建设的需求，材料科学与工程被设置为主干学科，主要研究内容包括材料的成分、结构和性质，材料的性能和应用，材料的制备和加工。其中材料的成分、结构和性质属于《材料科学基础》课程讲授的内容，材料的性能和应用属于《无机材料性能》课程讲授的内容，材料的制备和加工属于《材料工程基础》讲授的内容[3]。通过对这三门课程的学习，能加深学生对材料从微观到宏观的认识和理解，这种课程定位能很好的体现出对学校定位、专业集群建设和专业培养目标的支撑作用。

2 课程目标

与学校、专业、课程定位相符，制定“三位一体”教学目标，融入课程思政，坚持立德树人，培养应用技术型人才，实现德、知、能一体、教、学、做一体。注重从知识、能力、素质层面对学生发展能力的培养。其中知识目标1：培养学生掌握材料工程的共性基础理论；了解材料工程的研究方法，能将工程理论应用于物料干燥及燃料燃烧的分析过程中；能力目标2：学生能根据工程实际问题，利用《材料工程基础》知识进行分析设计、研究解决建筑材料与制品的加工、制造等工程问题的能力，培养学生的工程意识和创新意识；情感态度价值观目标3：通过各个教学环节的实施，培养学生独立思考、自主探究，解决实际复杂工程问题的能力，同时养成良好的工程安全意识和习惯，具有良好职业素养、实践能力和创新意识的应用技术型人才，实现把学生培养成为从事材料制备和加工领域研究的接班人，使祖国乃至全人类文明的发展迈上新台阶。

“三位一体”的教学目标与课程的3个毕业要求一一对应。课程目标1对应于指标1：能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析无机非金属材料和土木工程结构检测专业工程问题；课程目标2对应于指标2：能够将相关知识和数学模型方法用于无机非金属材料和土木工程结构检测专业工程问题解决方案的比较与综合；课程目标3对应于指标3：能基于相关科学原理和数学模型方法正确表达无机非金属材料工程和土木工程结构检测领域的复杂工程问题。

3 课程设计

《材料工程基础》课程教学遵循OBE教育理念，聚焦“新工科”建设内容，以社会、企业岗位的需求为依据构建课程内容，依据企业材料制备和加工需求的基础理论知识来构建教学案例，使理论讲解与案例分析相融合。并使之条理化、系统化，融入思政元素，能很好的实现理论与实践的融合。

在绪论部分讲解中，结合无机非金属材料工程专业的特点，播放瓷砖、陶瓷、玻璃等生产工艺流程视频，引出《材料工程基础》课程讲授内容，包括流体力学基础、两相运动现象，传热学基础，质量传递基础，物料干燥，燃料及其燃烧，使学生学有所用[3]。按照专业人才培养方案，结合建材系无机非金属材料工程专业实际情况，《材料工程基础》课程共安排40个理论学时，2.5学分。结合生产实践和岗位需求，对教学时数进行适当分配，其中绪论部分占1学时，流体力学基础占18学时，两相运动现象占3学时，传热学基础占8学时，质量传递基础占3学时，物料干燥占4学时，燃料及其燃烧占3学时。

《材料工程基础》课程的教学采用线上线下相结合的混合式教学模式，融入了OBE教学理念，具体教学模式如图1所示：课前教师发布章节学习任务，学生课前预习提出疑惑，教师分析课前学情，获悉问题并设计课堂内容；课中师生互动，重难点讲解，工程案例分析，课堂回答疑问，课堂讨论；课后教师发布作业，学生完成作业，教师批改作业或学生互评，教师课后辅导，师生分析总结、反思、持续改进、完善所学内容，完成课后强化，实现教学的闭环。

图1 融入OBE理念的线上线下混合式教学模式

4 课程实施

课前准备资料。教师把《材料工程基础》课程电子教案、教学大纲、执行大纲、课程教学内容设计、主讲教材、参考教材、课前利用EV录制的教学视频和大学慕课网、在线作业、在线讨论题、在线测试题等内容通过学习通平台推送给学生，要求学生在规定的时间内完成课前预习内容，并提出疑惑。教师分析课前学情，获悉问题并设计课堂内容。

课中重难点讲解、案例分析，师生互动，融入思政元素实现立德树人。对于比较难理解的抽象概念，通常以故事的形式传授给学生，加深学生对概念的理解，激发学生学习的兴趣。课堂互动包括课堂讨论、案例分析和课堂测试等，使全体学生都参与其中，来调动学生学习的积极性。

课后强化学习内容。课后教师针对每个知识点设计出对应的习题，通过学习通平台推送给学生并限时作答，学生提交后的作业，教师批改或学生互评，然后转发至QQ平台，共享对知识点的理解，教师通过对后台数据的分析、有针对性的指导个别学生，做到因材施教，使教学效果达到最优化。

课程思政建设。在整个授课过程中，使思政元素渗透到每个章节单元，实现了“三融入三转化”，即融入教材、融入课堂、融入学生，实现了理论体系到教材体系的转化，教材体系到教学体系的转化，知识体系到价值体系的转化。使课程教学与课程思政同向同行，协同育人，实现无缝对接。使课程承载思政，思政融入课程。思政要素举例是以价值引领为切入点，使国家经济发展，著名科学家、优秀企业家先进事迹等内容进课堂。

5 课程评价

《材料工程基础》课程的评价方式采用创新的“N+1”形成性评价。评价内容渗透到课前、课中、课后，包括课前预习、章节检测、在线讨论、课堂互动、作业完成情况统计等内容，形成N种过程性评价加1中期末考试评价实现了对学生的全面评价。《材料工程基础》课程建设历程是从2019年开设至今已有4年，其中2019年、2020年不及格的同学分别为1位，2021年和2022年不及格的同学分别为0位，2019至2022年，课程目标的达成度分别为0.71、0.73、0.78和0.79，每年逐渐上升。证明了OBE教学理念融入该课程，聚焦“新工科”建设内容，不断优化和完善混合式教学模式能很好地提高学生的培养质量。

6 课程条件

《材料工程基础》课程选用的教材是中国工程院士徐德龙主编的、武汉理工大学出版的教材，该课程配套建有国家精品在线网络开放课程能很好用于线上线下混合教学模式。参考教材用的有冯云主编的、化学工业出版社出版的《材料工程基础》，周美玲主编的、北京工业大学出版社出版的《材料工程基础》，莫乃榕主编的、华中科技大学出版社出版的《工程流体力学》，文进主编的、化学工业出版社出版的《材料工程基础》，周勇敏主编的化学工业出版社出版的《材料工程基础》，孙晋涛主编的、武汉理工大学出版社出版的《硅酸盐工业热工基础》，这种教学内容安排与“城建”特色的学校办学定位和无机非金属材料工程专业特点有很好的锲合度。

《材料工程基础》课程团队成员共有7人，其中教授有2人，副教授有2人，讲师有3人，50至55岁以上的教师有1人，40至50岁以上教师3人，30至40岁的教师有3人，中青年教师结构合理，师资力量雄厚，为课程的进一步建设发展打下了坚实的基础。目前在该课程的建设中，该教学团队已发表教改论文两篇，分别是《混合式教学在《材料工程基础》课程教学中的应用研究》[4]和《无机非金属材料工程专业《材料工程基础》课程的教学改革探讨》[5]，并立项有教改项目《“材料工程基础”课程线上线下混合式“金课”建设的研究与实践》。该课程资源建设齐全，有完备的电子教案、教学大纲、执行大纲和教学内容设计。教学手段主要是信息化教学资源硬件和软件。硬件是教室和多媒体设备，软件是PPT电子课件、精品课程《大学慕课》、学习通和QQ两个平台、EV录制的教学视频。

7 课程的特色与创新

依据OBE教学理念和学校的“城建”办学特色，依据企业岗位需求，构建了“三位一体”教学目标，结合工程实际，理论教学引入案例分析，实现理论与实践的融合，融入思政元素，实现立德树人，注重从知识、能力、素质层面对学生发展能力的培养。采用“混合式”教学，充分运用现代信息化教学手段，教学策略丰富、使学生参与课前、课中、课后的学习之中，实现了对学生学习的全面评价，形成了闭环教学，激发了学生学习兴趣，提高了教学质量。

授课过程中存在的问题是：①学生综合应用基础知识解决实际问题的能力有待进一步提高；②个别学生在学习的过程中出现被动学习现象；③内容多，课时少。分析《材料工程基础》教学痛点如下：学生的痛点是公式推导占时较多，听起来比较枯燥；理论知识难理解、不易掌握，新概念和方程较多，容易混淆。老师的痛点是概念比较抽象，课时少，目前还没有开设实验课。针对该课程授课的痛点，持续改进措施如下：①进一步把理论知识讲解融入工程案例中；建立《材料工程基础》虚拟仿真实验教学，间接提高学生动手能力，有利于理论与实践的结合；②优化融入OBE教育理念的“混合式”教学模式，激发学生学习兴趣；增强学生学习的参与度和深度，对落后学生实行单独针对性辅导。

根据建设过程存在的问题，课程团队计划在“十四五”期间对《材料工程基础》课程的教学做出了建设规划如下：①2022年1月-2023年12月，申报《材料工程基础》校级网络课程；根据教学经验总结工作，做出教学反思，完善教学方法和教学手段。②2024年1月-2024年12月，建立《材料工程基础》课程虚拟模拟实验教学，实现理论教学的可视化；实现课程教学录像部分上网，申报省级网络课程。③2025年1月-2025年12月，完成所有课程录像上网；尝试以项目为载体的教学模式；编写出适合无机非金属材料工程专业的《材料工程基础》教程，向更高建设目标冲刺。

8 结束语

聚焦“新工科”建设内容，融入OBE教育理念的线上线下混合式教学模式的运用能很好地提升课程的教学质量。整个教学思路设计都遵循“两性一度”金课的建设标准[2]，其中高阶性：依据企业岗位需求构建课程目标，使知识、能力、素养有机结合，培养学生解决复杂问题的能力和高级思维；创新性：依据企业需求的共性基础知识来构建教学案例。使课程内容能反映前沿性和时代性，能体现教学的先进性和互动性；挑战度：理论讲解与案例分析相融合，使之条理化、系统化，能体现课程的难度，需要努力探索才能实现，并融入了思政元素，这种教学模式能很好的实现教、学、做的有机统一，能培养“德、智、体、美、劳”全面发展的、“城建”特色的应用技术型人才的培养目标。