面向“卓越工程2.0”的工科專業(yè)基礎(chǔ)課程多元協(xié)同教學(xué)模式研究

工程師是工程技術(shù)創(chuàng)新的核心力量，工程教育承擔(dān)著培養(yǎng)工程人才的使命。應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，服務(wù)建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人才強國等重大戰(zhàn)略部署，教育部于2018年啟動實施了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0”（以下簡稱“卓越計劃2.0”），提出了“持續(xù)深化工程教育改革，加快培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才”的目標(biāo)要求[1]，高等工程教育改革和卓越工程人才培養(yǎng)進(jìn)入新的歷史階段。眾所周知，高校是培養(yǎng)人才的重要陣地，課程是人才培養(yǎng)的核心要素，是影響學(xué)生發(fā)展最直接的中介和變量。隨著時代的發(fā)展，工科專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)在全面支撐卓越工程人才培養(yǎng)方面面臨諸多困境和挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在：第一，知識傳授與價值引領(lǐng)融合不足，導(dǎo)致卓越工程人才的科學(xué)精神與專業(yè)素養(yǎng)等品行品格塑造相對薄弱[2-3]。第二，課程教學(xué)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在脫節(jié)，造成工程知識的學(xué)習(xí)僅停留在理論層面，未能實現(xiàn)學(xué)以致用[4]。第三，傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式仍占據(jù)主流，與信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和當(dāng)代大學(xué)生學(xué)習(xí)需求存在巨大反差，導(dǎo)致學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)積極性和主動性不高，課程學(xué)習(xí)效率和效益難以保證[5-7]。如何解決上述問題，改革課程教學(xué)，提升育人質(zhì)量，成為新時期卓越工程人才培養(yǎng)亟待解決的重要課題。為解決上述問題，本文以材料成型及控制工程專業(yè)的有關(guān)課程為基礎(chǔ)，面向卓越計劃2.0人才培養(yǎng)需求，根據(jù)匯聚資源形成合力、多元協(xié)同共培共育的指導(dǎo)原則[8]，將課程思政、產(chǎn)學(xué)融合和信息化教學(xué)手段進(jìn)行協(xié)同，構(gòu)建“思政鑄魂、產(chǎn)學(xué)淬能、信息化增效”多元協(xié)同教學(xué)模式，以發(fā)揮教學(xué)改革與創(chuàng)新合力，助力工程人才培養(yǎng)質(zhì)量提升。具體思路是以下幾點。1.工科專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)要樹立教書與育人并重理念，在傳授知識的同時，切實發(fā)揮好“守好一段渠、種好責(zé)任田”的協(xié)同育人作用。在系統(tǒng)分析學(xué)校辦學(xué)定位、人才培養(yǎng)目標(biāo)以及專業(yè)基礎(chǔ)課程知識特點的基礎(chǔ)上，科學(xué)確立相關(guān)課程的知識、能力、素質(zhì)三維教學(xué)目標(biāo)，圍繞素質(zhì)目標(biāo)開展具有本課程特色的課程思政建設(shè)與實踐，建設(shè)課程思政案例資源，創(chuàng)新課程思政育人模式，提升課程育人成效。2.工科基礎(chǔ)課程教學(xué)要強化主動服務(wù)國家戰(zhàn)略需求、主動服務(wù)行業(yè)企業(yè)需求的意識，積極延攬和吸納相關(guān)行業(yè)企業(yè)深度參與課程教學(xué)和人才培養(yǎng)過程，參照通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程人才。充分利用校內(nèi)外科研合作平臺、產(chǎn)學(xué)育人基地、共建實驗室等各種產(chǎn)學(xué)合作關(guān)系，搭建基于課程的產(chǎn)學(xué)合作教育平臺，將相關(guān)產(chǎn)業(yè)資源納入課程教學(xué)范疇以及探索校內(nèi)外協(xié)同育人機制。3.工科專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)還要重視互聯(lián)網(wǎng)和多媒體新技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用和當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和方式變遷，突出信息技術(shù)手段和基礎(chǔ)課程教學(xué)的深度和有效融合。改變傳統(tǒng)的“教師一直教、學(xué)生一直聽”課堂教學(xué)模式，堅持以學(xué)生為中心，開發(fā)信息化教育資源，運用科技型教學(xué)手段和現(xiàn)代化教學(xué)方式，提升教師教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)效益。一、多元協(xié)同教學(xué)模式的構(gòu)建在學(xué)校和學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會的指導(dǎo)下，根據(jù)山東大學(xué)“中國特色、世界一流”辦學(xué)定位和材料成型及控制工程專業(yè)“培養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)秀和素質(zhì)可靠的材料領(lǐng)域卓越工程人才”目標(biāo)，遴選“材料物理化學(xué)”“材料成型工藝設(shè)計與實踐”等專業(yè)基礎(chǔ)課程，確立了“理解和掌握材料成型的基本原理和基本規(guī)律”等知識目標(biāo)，“能夠運用基本原理和規(guī)律解決材料成型的有關(guān)工藝問題”等能力目標(biāo)，以及“培育學(xué)生優(yōu)秀的科學(xué)精神、深厚的專業(yè)素養(yǎng)和良好的創(chuàng)新意識”等素質(zhì)目標(biāo)的三維教學(xué)目標(biāo)體系。根據(jù)確立的素質(zhì)教學(xué)目標(biāo)，開展有關(guān)課程思政建設(shè)，在“一核心二拓展三面向”的總體原則指導(dǎo)下[9]，開發(fā)課程思政資源案例庫，實施以學(xué)生積極參與和引導(dǎo)其自我思考感悟的互動教學(xué)形式，在傳授知識的同時對學(xué)生進(jìn)行思政浸潤和熔鑄，塑造學(xué)生健康、向上、積極的優(yōu)秀品行與品格。圍繞確立的能力教學(xué)目標(biāo)，以材料成型及控制工程領(lǐng)域人才鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的有機銜接為指導(dǎo)，結(jié)合相關(guān)的新材料、智能制造、清潔化工等行業(yè)發(fā)展背景，革新課程教學(xué)內(nèi)容，融合材料、機械、化學(xué)、能源等領(lǐng)域校內(nèi)教學(xué)資源和山東京博中聚新材料有限公司、濱州魏橋國科高等技術(shù)研究院等校外優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)資源，建立了校內(nèi)課堂與實驗室相結(jié)合、校外實踐基地與合作項目相結(jié)合的產(chǎn)學(xué)合作教學(xué)平臺。合作開發(fā)了“中聚溴化丁基橡膠工藝生產(chǎn)中升降溫比熱容概念的應(yīng)用”“溴化丁基橡膠工藝生產(chǎn)中深冷相變概念的應(yīng)用”等產(chǎn)學(xué)合作育人項目，開展了“材料物理化學(xué)產(chǎn)教融合校外課堂——京博產(chǎn)業(yè)知識進(jìn)課堂”與“先進(jìn)材料成型工藝與裝備——魏橋生產(chǎn)實習(xí)實踐”系列校外拓展活動，將企業(yè)生產(chǎn)實際納入校內(nèi)教學(xué)過程，強化學(xué)生對比熱容、相變等物理化學(xué)概念的理解運用和對先進(jìn)材料成型工藝與設(shè)備的認(rèn)知。針對互聯(lián)網(wǎng)和多媒體新技術(shù)在教育教學(xué)中的大量應(yīng)用和當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，建設(shè)了“材料工程中的物理化學(xué)基礎(chǔ)”“材料成型工藝基礎(chǔ)”等在線開放課程資源，進(jìn)一步以有效教學(xué)理論為指導(dǎo)，基于BOPPPS和雨課堂智慧工具，構(gòu)建了集課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)于一體的有效教學(xué)模型。將傳統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)課堂教學(xué)按照BOPPPS模型的導(dǎo)言、目標(biāo)、前測、參與式學(xué)習(xí)、后測、總結(jié)六個環(huán)節(jié)進(jìn)行了拆分，引導(dǎo)學(xué)生從對知識的一知半解到深刻理解再到能夠靈活運用的螺旋上升式發(fā)展。利用雨課堂開發(fā)了對應(yīng)BOPPPS模型不同環(huán)節(jié)的雨課件和雨試卷，對學(xué)生原本碎片化、無規(guī)劃的課下以及課上學(xué)習(xí)時間進(jìn)行有機整合和規(guī)范化指導(dǎo)，幫助學(xué)生形成良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，提升學(xué)習(xí)效率和效益。通過課前預(yù)習(xí)雨課件和雨試卷指導(dǎo)和檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，通過課后總結(jié)雨課件和雨試卷鞏固課堂學(xué)習(xí)成效，并充分利用雨課堂的限時答題、課堂測驗等互動教學(xué)功能，實時檢測課堂教學(xué)過程中學(xué)生的理解和掌握程度。以上述三個方面改革為重點，同時注重協(xié)同匯聚三者合力，進(jìn)行有效協(xié)同，構(gòu)建了“思政鑄魂、產(chǎn)學(xué)淬能、信息化增效”多元協(xié)同教學(xué)模式，如圖1所示。如課程思政和產(chǎn)學(xué)合作之間可以資源協(xié)同，企業(yè)一線生產(chǎn)資源既可為知識教學(xué)所用，其面臨的技術(shù)壁壘和自主創(chuàng)新過程又可作為良好的課程思政教學(xué)素材；又如信息化教學(xué)與課程思政之間可以模式協(xié)同，在課程思政教學(xué)過程中，雨課堂的彈幕、投稿等功能可以讓學(xué)生更加主動地參與到思政育人過程中。圖1材料成型及控制工程專業(yè)基礎(chǔ)課程多元協(xié)同教學(xué)模式二、教學(xué)效果及分析面向“卓越計劃2.0”的工科專業(yè)基礎(chǔ)課程多元協(xié)同教學(xué)模式，于2018年秋季在“材料物理化學(xué)”“材料成型工藝設(shè)計與實踐”等專業(yè)基礎(chǔ)課程啟動實施，目前已有三年，其中，2018學(xué)年從實施課程中各選取一個班作為實驗班，其余班級為對照班。2019學(xué)年和2020學(xué)年為全部班級施行。為檢驗新教學(xué)模式的實施效果和學(xué)生認(rèn)可情況，對所有參加教學(xué)模式改革的學(xué)生（2018學(xué)年僅為實驗班學(xué)生）開展了問卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括課程思政教學(xué)、產(chǎn)學(xué)合作教學(xué)和信息化智慧教學(xué)三個方面，每個方面又分別涉及學(xué)習(xí)目標(biāo)、參與式學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)者地位以及學(xué)習(xí)氛圍四個指標(biāo)維度的內(nèi)容，學(xué)生從滿意、基本滿意和不滿意中進(jìn)行評價，并給出進(jìn)一步意見和建議。三年累計發(fā)出調(diào)查問卷289份，問卷采用無記名形式，學(xué)生按要求回答并收回為有效，總收回有效問卷266份，有效率92.04%，見表1。表1調(diào)查問卷回收情況根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2018學(xué)年實驗班課程思政教學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、參與式學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)者地位和學(xué)習(xí)氛圍四個方面學(xué)生滿意程度均相對較低，這與首次在專業(yè)基礎(chǔ)課程中開展針對性的課程思政教學(xué)有關(guān)，教師在前期準(zhǔn)備和具體教學(xué)設(shè)計上還存在不足，如有學(xué)生在建議中希望“能開展與課程知識銜接度高和參與度高的思政教學(xué)”。對此，課程教學(xué)團(tuán)隊進(jìn)行了進(jìn)一步的思政教學(xué)研究，深入分析和確定有關(guān)課程知識傳授和價值引領(lǐng)融合點，開發(fā)思政元素，并根據(jù)思政元素的題材、內(nèi)涵以及融合度等特點，將其分為一般性元素、知識性元素和典型性元素三類，設(shè)計了一般性元素直接嵌入融合、知識性元素模塊化設(shè)計、典型性元素拓展升華的教學(xué)途徑[9]，在2019和2020學(xué)年進(jìn)行了教學(xué)實踐。新的思政教學(xué)受到了學(xué)生的廣泛認(rèn)可，2019和2020學(xué)年學(xué)生整體滿意度在90%左右，超過85%的學(xué)生認(rèn)為專業(yè)基礎(chǔ)課程思政教學(xué)十分必要，不僅能夠深化對有關(guān)知識的感性認(rèn)知，同時能夠從中感悟和提升自己的科學(xué)和專業(yè)素養(yǎng)，特別是與雨課堂融合在一起的思政教學(xué)形式，新穎且互動性和參與度高，較之傳統(tǒng)的講授式教學(xué)對自己的教育更加深入。與思政教學(xué)效果相比，產(chǎn)學(xué)合作教學(xué)在2018年進(jìn)行實驗班教學(xué)中就收獲了學(xué)生的良好評價，學(xué)生對于開展的產(chǎn)學(xué)合作教學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)、參與式學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)者地位和學(xué)習(xí)氛圍四個方面學(xué)生滿意程度達(dá)到85%及以上。這得益于與合作企業(yè)開發(fā)的系列產(chǎn)學(xué)融合教學(xué)案例的引入，使學(xué)生對于理論知識在生產(chǎn)中的應(yīng)用有了深刻的認(rèn)識，也加深了學(xué)生對于知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的理解，不少學(xué)生在問卷中反饋，“以前在課本上所學(xué)的都是公式與數(shù)字，是紙上的，現(xiàn)在通過產(chǎn)學(xué)合作教學(xué)，能夠很快的應(yīng)用這些知識分析和解決生產(chǎn)中的問題，感覺很有意義”“有一種真正工程師的感覺”。自2018年進(jìn)行實驗教學(xué)以來，基于雨課堂和BOPPPS模型的有效教學(xué)模式就受到了廣大學(xué)生的歡迎。超過95%的學(xué)生認(rèn)為新模式下的學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，能夠幫助自己有計劃地進(jìn)行學(xué)習(xí)。94%的學(xué)生認(rèn)為自己主動和全程參與了教師的課堂教學(xué)過程，自己與教師的交流更加深刻和深入。91.6%的學(xué)生認(rèn)可自己在新教學(xué)模式中的主體地位和教師的主導(dǎo)作用，認(rèn)為能夠吸引和指導(dǎo)自己主動參與學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)有效性提升明顯。88.7%的學(xué)生認(rèn)可新模式下的課堂氛圍和環(huán)境，能夠促進(jìn)自己更好的學(xué)習(xí)。在問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上，課程組還進(jìn)一步隨機抽取了部分學(xué)生進(jìn)行了半結(jié)構(gòu)化訪談，訪談結(jié)果表明：BOPPPS模型的設(shè)計合理有效，學(xué)生能夠清晰地指導(dǎo)自己在課前、課堂和課后進(jìn)行有針對性的學(xué)習(xí)。學(xué)生在熟悉了該模型后“可以在有限的時間內(nèi)完成更多的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)效率得到了顯著提升”，且“對自己形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣具有明顯的促進(jìn)作用”。雨課堂的設(shè)計使學(xué)生可以實現(xiàn)隨時隨地接收學(xué)習(xí)資料，而且只用一部手機就可以完成。而雨課堂和BOPPPS模型的綜合利用實現(xiàn)了“1+1>2”的實際效果，一方面雨課件和雨試卷的設(shè)計和使用讓BOPPPS模型不再是為了設(shè)計而設(shè)計，而是真正實現(xiàn)了各個環(huán)節(jié)的設(shè)計初心，且形式和方法更加容易讓大學(xué)生接受；另一方面，基于BOPPPS模型的教學(xué)設(shè)計讓雨課堂有了“靈魂”，使雨課堂的教學(xué)價值得到了良好體現(xiàn)。三、結(jié)論針對工科專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)在全面支撐卓越工程人才培養(yǎng)方