工程教育专业认证背景下材料力学性能实验课程教学改革与实践

1、工程教育专业认证背景下材料力学性能实验课程教学改革与实践摘要目前，百色学院金属材料工程专业正进行工程教育专业认证，材料力学性能实验课程是该专 业的必修课，但是，材料力学性能实验在教学中存在教学方式传统、实验内容设置不合理和考核方式不能全 面反映学生学习成果等问题，不符合工程专业认证标准。对此，百色学院材料力学性能实验课程从增加研 究性实验、重构教学模式、优化考核模式等方面改善学生的学习效果和综合素养，进而培养出符合工程教育 专业认证要求的人才。关键词材料力学性能实验；工程教育专业认证;研究性实验;考核模式一、材料力学性能实验课程改革背景为了提升我国的工程教育质量和国际竞争力， 我国于2016年

2、正式加入华盛顿协议，协议的主 要内容为以工程教育专业认证为基础,实现本科工 程学位互认1工程教育专业认证的基本理念是将 学生作为主要服务对象，强调以学生为中心，以学生 学习成果为导向，对课程体系、师资力量及支持条件 等持续改进实验课程是课程体系的重要组成部 分，是培养学生观察、分析和解决问题能力的重要环 节之一。材料力学性能实验是材料性能学和材料 力学性能课程的组成部分，是金属材料工程、材料化 学等材料类专业的必修课，该课程与工程实践密切 联系。现有材料力学性能实验主要是针对理论课程 而进行的一些验证性实验，包括硬度、单向静拉伸、 压缩、弯曲、冲击等实验，要求学生初步掌握硬度计、 电子万能拉伸

3、机、冲击试验机等仪器设备的原理和 使用方法,最终具备材料力学性能测试的素养。但 在工程教育专业认证的标准中，实验课程中的实验 类型除了认知性和验证性实验，还包含综合性实验 和设计性实验，通过和理论课程教学相结合，培养学 生实验设计、仪器选择、测试分析的综合实践能 力，也就是通过实验课程的训练使学生具有制订 实验方案、开展实验、分析实验现象和结果、对实验 数据进行处理的能力。现有的教学内容、教学方式 与方法、考核方式等已不能满足其要求，材料力学性 能实验课程需要在现有基础上进行革新。二、材料力学性能实验课程教学现状（ 一）教学方式缺乏创新实验课程是专业实践教学体系 的重要组成部 分，实验课程的教

4、学质量决定了学生的实践能力培 养效果，而实验课程的教学方式又对实验教学质量 有重要影响。目前，材料力学性能实验教学仍采用 “灌输式”或“讲演式”等传统的教学模式，以教师为 中心,注重的是教师“教”的过程，而忽视了学生通 过课程提升能力、收获成果“学”的过程，不符合以 学生为中心的工程教育专业认证理念，不利于学生 实践能力的提升。（二）实验内容设置缺乏合理性当前的实验多以验证型实验为主，内容枯燥、陈 旧，综合设计类和创新类的实验较少，使得学生在课 堂上仅仅是机械地重复，限制了学生的思维能力和 创新能力，影响学生动手能力和分析解决问题能力 的提高。&3（三）实验考核方式有待优化现有实验课课程考核沿

5、用了传统的依据实验报 告给出成绩的考核方式，实验过程并不纳入成绩，只 注重学生实验的结果，而不注重学生的学习过程，无 法全面反映学生的学习效果。三、材料性能实验课程教学改革实践（ 一）增加研究性实验现有的材料力学性能实验大多为一些验证性实 验，通过了解实验目标、实验原理，掌握实验仪器的 使用方法,根据实验步骤测定给定材料的力学性能, 从而验证力学基本理论或者获得材料的基本力学性 能指标。百色学院（以下简称我校）的定位为应用 型本科,开展工程教育专业认证,人才培养目标也以 培养应用型人才为主，要求学生具有分析与解决问 题的能力，传统的实验教学已不能满足其要求。材料力学性能实验本身有着很深的工程应

6、用背 景,教师可将实际工程问题与材料力学性能实验相结 合,在课堂上引导学生分析问题，设计实验，然后进行 验证，在实现教学目的的前提下增加了趣味性与实用 性。回我校材料化学专业和金属材料工程专业均开设 了材料力学性能实验课程，因专业方向不同,实验课 程中的实验材料和实验条件也应当有所区别。百色 市铝产业为地方特色产业，本着地方高校服务地方需 求的原则,金属材料工程和材料化学专业均开设了大 量与铝产业相关的课程,材料力学性能试验的主要实 验材料为铝或铝合金。此外，为了认识不同材料力学 性能的差异，金属材料工程专业实验课程的实验材料 增加了低碳钢和铸铁两种材料,材料化学专业实验课 程可增加高分子材料

7、（?PP）实验分析。实验过程 中,通过每个小组实验结果的不同来验证相同实验条 件下不同材料力学性能的影响及不同实验条件下相 同材料力学性能的变化。学生可针对理论课程中的 力学性能的影响因素来设计实验方案,并进行验证, 即在基础性力学实验的基础上,通过改变实验条件增 加设计性实验和研究性实验$受限于实验设备与场地条件，学生实验时需分 组进行,一般将每个班分成34组，每组1015 人。为了在有限的上课时间内更好地完成教学任 务，保证每个同学达到目标学习效果，在每组基础上 根据具体实验分为2个小组，每个小组58人。例 如,7个同学为一组完成拉伸实验，每个同学做一个 拉伸实验,7个学生实验数据共享，学

8、生除了要分析 每个样品的应力应变曲线可以得到的力学性能指 标，还要分析拉伸速率、试样尺寸、试样种类不同对 力学性能的影响，如表1所示。表1拉伸实验学生学生1学生2学生3学生4学生5学生6学生6试样种类低碳钢低碳钢低碳钢铸铁铝合金铸铁低碳钢尺寸！ mm）5050505050100100拉伸速率！ mm /min）1355555（二）重构教学模式提升学生的动手能力是实验课程的主要目的，通 过实验，可以让学生更好地理解理论知识及其具体应 用，培养学生发现与解决问题的能力，提升学生的; 合素养。回为此,我校对传统的课堂形式和授课方法 进行了重构，探索了基于工程教育专业认证的混合式 学习模式，即以学生为

9、中心，以学生的学习成果为导 向,重构混合式学习中的线上和线下学习内容线 上教学是整个教学活动的必备活动，线下课堂教学也 不再是传统的课堂教学，而要基于线上教学进行重 构,使其成为一种更深入的教学活动。混合式教学是 在结合两者优势的基础上，既发挥了教师主导教学过 程的作用，又强调学生作为学习活动的主体，发挥其 主观能动性与创造性混合式学习主要分为线上自 主预习、线下预习报告撰写、线下小组演示与分析讨 论、线下实验进行与实验报告撰写和线上自主复习等 五个部分。主要表现为以下两方面：1.学生在线上课堂进行自主学习线上学习主要包含线上预习和复习,以学生为主 体进行。我校线上学习平台选择微助教在线教育辅

10、 助平台，教师通过平台发布实验课程相关的视频、实 验内容和方案等资料，学生在每次实验课前和课后自 由安排时间进行学习，完成实验课程的预习并完成预 习实验报告，实验课前,学生分组给出实验方案并总 结归纳本组内存在的问题。线上预习加预习报告的 形式节约了授课时间，提升了实验授课质量,使学生 能在实验课程中有效完成实验并取得良好效果。通 过自主学习在线平台分享的资料完成线上复习，对所 学实验进行查漏补缺，教学平台提供在线测验，既可 以巩固所学知识,也为过程考核提供评价依据。2.重构以学生为主的线下课堂在线上完成预习并撰写预习报告后，实验课程 线下授课的课堂形式更加灵活，不再是以教师为主 的形式，而是

11、开放和多变的,将以传统教师为主的讲 演型的实验教学方式转变为以学生为主体的实验教 学方式。在学生在线学习并掌握每个实验项目的知 识要点的基础上，教师在线下实验课堂中每次抽一 组同学，从实验原理、设备操作、注意事项等方面进 行讲解与演示，教师可在每次实验课前对拟演示的 小组学生进行辅导，学生在讲解与演示的同时，回答 其他同学和老师的问题。针对学生在讲解与演示过 程中的问题，教师在线下实验课堂中和学生一起讨 论、交流，对学生提出的问题，教师不直接给出答案, 而是通过让学生在实验中观察实现现象，联系知识 点，引导学生解决相关问题。或特别是对于难以理 解的问题，应尽量采用启发式教育的方法，引导学生 自

12、主思考、发散思维，使学生通过实验寻找问题的答 案。学生在实验中自主探究问题答案，既解决了问 题,又掌握了实验内容。最终,教师在课程结束前进 行总结归纳。我校线下课堂通过转变学生角色，? 出了学生的主体性,调动了学生的积极性，课堂氛围 轻松，互动效果良好，既培养了学生的实际操作能 力，又锻炼了学生的创新能力，为卓越工程师的培养 打好基础，改善了实验教学效果。（三）优化考核方式工程教育认证标准的评价核心是学生,对全体 学生的表现和素质能力进行评价。我校材料力学性 能实验课程的考核形式多以实验报告成绩作为本门 课程的最终考核指标,不注重过程考核,不能全面真 实地反映学生的学习效果，导致学生只注重实验

13、结 果，不注重实验过程,不利于学生综合能力的培养。 高校实验课程考核结果应反映学生对本门实验课程 内容的掌握程度,实验课程内容不仅仅是实验结果, 还有实验过程，而实验报告仅能体现实验结果，无法 体现实验过程。这就需要我校对实验课程的考核形 式进行改革，将过程性考核引入实验课程的考核中， 实现过程考核与结果考核相统一。基于以上问题，本次改革优化了考核的内容，将 材料力学性能实验过程考核和结果考核相结合，组 成评价体系（表2）。过程考核的主要考核内容为出 勤情况、微助教平台的视频学习情况、预习实验报告 的撰写情况和平时实验操作的情况;结果考核的主 要内容则是实验报告和期末考查实验。考核评价体 系中

14、过程考核占比55%,结果考核占比45%。过程 考核具体项目的评价权重和评价依据分别为：出勤 情况占评价权重的比例为10%，主要考查学生的请 假、旷课、早退和迟到等情况，分别给予一定的扣分, 根据其与本学期全勤得分相比，最终给出百分制的 出勤得分;线上视频学习情况占比15%，主要考查 学生实验前的预习和实验后的复习情况,根据在线 学习的累计时间和测试结果进行评价;预习实验报 告占评价权重的比例为15%，主要考查学生实验前 对实验的原理、内容等的了解情况,评价依据为实验 报告的撰写情况;平时实验操作评价占评价权重的 比例为15%，由教师根据学生对实验操作与掌握的 情况进行打分并记录。结果考核部分所

15、占权重和评 价依据为:实验报告评价权重占比为20%，主要考 查学生对实验原理、操作方法、实验注意事项和实验 数据与处理等方面的掌握情况;期末考查实验评价 权重占比25%，随机抽取本学期的实验课程，考查 学生对本学期所学实验内容的全面掌握情况$材料力学性能实验过程考核与结果考核相结合 的评价体系，既可兼顾日常实验的效果，又可避免部 分学生突击完成考查实验而忽视平时实验过程的问 题。新的考核评价体系全面覆盖学生的学习过程, 综合考查学生的学习效果，全面反映学生的能力培 养情况,这样才能够达到实验课程最终的目的，帮助 学生掌握专业知识,使得学生更重视自主学习，将理 论知识与实验相结合，从而提升学生的综合能力。&.表2材料力学性能实验考核评价体系总成绩评价项目评价内容评价权重/%评价依据过程考核出勤10微助教平台记录的考勤线上视频学习15微助教学习时间预习实验报告15报告撰写情况平时实验操作15平时实验现场操作情况结果考核实验报告20平时实验结果期末考查实验25现场测验操作与实验结果四、结语;上所