郭正啟，楊聰聰，朱德慶，潘 建

（中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

耐火材料工業(yè)是冶金及其他高溫工業(yè)的支撐和先行工業(yè)，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金、有色冶金、建筑材料、石油化工、電力等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的高溫工業(yè)生產(chǎn)過程，對(duì)促進(jìn)上述行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展具有重要作用。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)水平的提高，社會(huì)對(duì)于耐火材料相關(guān)專業(yè)人才的需求數(shù)量逐漸攀升，對(duì)專業(yè)人才的專業(yè)技能要求日益提高?！澳突鸩牧稀闭n程作為材料學(xué)的一個(gè)重要分支，是學(xué)習(xí)高溫專業(yè)的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和動(dòng)手能力的關(guān)鍵學(xué)科，其教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到耐火材料專業(yè)人才的培養(yǎng)。近些年，隨著我國(guó)高等教育改革的深入推進(jìn)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前工程教育專業(yè)認(rèn)證和新工科人才培養(yǎng)的要求。為了解決目前“耐火材料”課程教學(xué)過程中存在的教學(xué)目標(biāo)不清晰，重教師、輕學(xué)生，重理論、輕實(shí)踐，教學(xué)方式單一，考核方式不客觀、不全面等問題，積極引進(jìn)基于OBE（Outcom-Based Education）理念的教育模式，建立以學(xué)生為中心的教學(xué)體系，拓展教學(xué)思路，革新教學(xué)方法，豐富教學(xué)方式，改革評(píng)價(jià)方式，推動(dòng)新工科背景下“耐火材料”專業(yè)課程的改革與創(chuàng)新，提高教育教學(xué)和人才培養(yǎng)的質(zhì)量，以滿足新工科建設(shè)對(duì)人才的需求［1-3］。

一、“耐火材料”課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

前期，教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)OBE教學(xué)理念及教學(xué)改革相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合雨課堂設(shè)計(jì)問卷，并對(duì)近三年選修過“耐火材料”課程的學(xué)生（共計(jì)155名）進(jìn)行問卷調(diào)查。然后，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果、教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及與一線教學(xué)老師的交流，總結(jié)了“耐火材料”課程教學(xué)存在的主要問題。

（一）教學(xué)目標(biāo)不清晰

雖然在“耐火材料”課程教學(xué)過程中，嚴(yán)格遵循擬定的教學(xué)大綱，按照教學(xué)計(jì)劃開展教學(xué)，但是忽視以成果為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)。本門課程的教學(xué)目標(biāo)是通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握耐火材料制備的原理及基本工藝，熟悉耐火材料的結(jié)構(gòu)與性能，理解耐火材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能與制備工藝之間的聯(lián)系；能夠運(yùn)用無機(jī)材料結(jié)構(gòu)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理，對(duì)耐火材料加工過程中的工程性問題進(jìn)行解析，通過比較和綜合，優(yōu)選方案，解決耐火材料設(shè)計(jì)或生產(chǎn)過程中的復(fù)雜工程問題。但在實(shí)際教學(xué)過程中，由于教學(xué)目標(biāo)不明確，教學(xué)效果并不理想，學(xué)生不但沒有有效掌握其基本概念、理論和方法，更缺乏解決復(fù)雜的耐火材料工程問題的能力。

（二）重教師、輕學(xué)生

目前，在“耐火材料”課程教學(xué)過程中，多以教師為中心，學(xué)生參與度低，即重視知識(shí)的傳授，忽視能力的培養(yǎng)。這種教學(xué)主體的錯(cuò)位和以注入式為主的教學(xué)，嚴(yán)重制約了學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，難以達(dá)到較好的教學(xué)效果，這顯然違背了OBE的教育理念。在教學(xué)過程中，應(yīng)該從重“教”轉(zhuǎn)變?yōu)橹亍皩W(xué)”，以學(xué)生為主體，把教學(xué)過程的重心由“教師教什么”轉(zhuǎn)為“學(xué)生學(xué)什么”；著重關(guān)注學(xué)生全面能力的構(gòu)建與培養(yǎng)。

（三）重理論、輕實(shí)踐

目前的教學(xué)普遍存在重理論和輕實(shí)踐的問題。由于過多偏重理論教學(xué)而輕視實(shí)踐教學(xué)，片面地強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)的重要性而忽視實(shí)踐教學(xué)的作用，使得學(xué)生動(dòng)手能力沒有得到明顯的提高。因此，在教學(xué)過程中，需要理論結(jié)合實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生在“干中學(xué)”。

（四）教學(xué)方式單一

在傳統(tǒng)“耐火材料”課程教學(xué)過程中，主要采用教師口頭講解輔以黑板板書或者PPT演示的教學(xué)方式，內(nèi)容較為枯燥，部分學(xué)生出現(xiàn)睡覺或玩手機(jī)等現(xiàn)象，課堂學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)，積極性不高，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量和效率達(dá)不到預(yù)期的要求。毫無疑問，這些教學(xué)方式不符合OBE理念，人才培養(yǎng)質(zhì)量難以達(dá)到新工科的發(fā)展要求。

（五）考核方式不客觀、不全面

“耐火材料”課程考核形式過于單一，多采用期末考試（60%）與平時(shí)成績(jī)（40%）相結(jié)合的形式，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的客觀評(píng)價(jià)。新工科背景下，OBE理念重視學(xué)生學(xué)習(xí)成果的達(dá)成及個(gè)人發(fā)展，因此，應(yīng)構(gòu)建“以學(xué)生能力為中心”的多元化形成性評(píng)價(jià)體系，重視學(xué)生的能力的培養(yǎng)。

二、秉承OBE理念，構(gòu)建“耐火材料”課程教學(xué)改革框架

OBE的基本理念是以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)。高等學(xué)校的核心任務(wù)是培養(yǎng)符合行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的畢業(yè)生，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向［4-6］。作為冶金工程、材料工程等專業(yè)重要的基礎(chǔ)課，“耐火材料”課程具有實(shí)踐性強(qiáng)、工藝流程長(zhǎng)、設(shè)備眾多等特點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容主要分為理論知識(shí)和實(shí)踐操作兩大部分，課程具有基礎(chǔ)性、實(shí)踐性及與專業(yè)課緊密銜接等特點(diǎn)。

以教師為中心的“填鴨式”的傳統(tǒng)教學(xué)已經(jīng)難以培養(yǎng)出新工科時(shí)代所需的人才，為提升教學(xué)質(zhì)量，“耐火材料”課程教學(xué)應(yīng)從革新教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)模式、豐富教學(xué)內(nèi)容和制訂合理的考核評(píng)價(jià)方式等方面著手，秉承“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向”的工程教育理念，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)契合當(dāng)今耐火材料發(fā)展趨勢(shì)，教學(xué)模式要緊密結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，除了理論知識(shí)外，更應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，塑造新時(shí)代背景下的復(fù)合型人才。

基于此，在教學(xué)改革的實(shí)施過程中，需改進(jìn)的三個(gè)主要方面為：以學(xué)習(xí)成果導(dǎo)向反向設(shè)計(jì)課程目標(biāo)、以學(xué)生為中心的教學(xué)實(shí)施和學(xué)生學(xué)習(xí)成果考核評(píng)價(jià)。其課程教學(xué)改革思路如圖1所示。

圖1 “耐火材料”課程教學(xué)改革思路

三、基于OBE理念的“耐火材料”課程教學(xué)改革探索

根據(jù)新工科提出的培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的要求，對(duì)“耐火材料”課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評(píng)價(jià)機(jī)制等進(jìn)行改革與優(yōu)化。引入OBE新教學(xué)理念，豐富教學(xué)內(nèi)容；以學(xué)生為中心，建立小組合作學(xué)習(xí)、實(shí)踐教學(xué)、項(xiàng)目主題教學(xué)、學(xué)生互動(dòng)課堂教學(xué)、線上線下混合教學(xué)等相結(jié)合的立體化教學(xué)模式；實(shí)行過程性的多元化（課題討論、發(fā)表觀點(diǎn)和隨堂考核、論文作業(yè)、主題PPT報(bào)告、實(shí)踐評(píng)價(jià)、期末考試）評(píng)價(jià)方式，全面評(píng)判學(xué)生學(xué)習(xí)效果，確保學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，以期通過教學(xué)改革，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力及跨學(xué)科綜合考慮問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)技能，提高學(xué)生在新工科背景下適應(yīng)社會(huì)的能力，為新工科建設(shè)培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（一）基于OBE理念，明確教學(xué)目標(biāo)

基于OBE理念，對(duì)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行“逆向設(shè)計(jì)”，根據(jù)內(nèi)部和外部的需要明確本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)決定畢業(yè)要求，并在特定的課程中逐一實(shí)施［5-6］。同時(shí)，畢業(yè)要求要符合教學(xué)內(nèi)容，并能為教學(xué)內(nèi)容、課時(shí)等提供一定的參考。因此，在教學(xué)實(shí)踐過程中，應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)能夠達(dá)到的能力要求。

基于該理念，“耐火材料”課程教學(xué)的目標(biāo)設(shè)計(jì)可分為知識(shí)體系、理論應(yīng)用和工程創(chuàng)新三個(gè)層面（圖2）。首先是知識(shí)層面，通過該課程的教學(xué)使學(xué)生掌握耐火材料制備的原理及工藝基礎(chǔ)、耐火材料的結(jié)構(gòu)與性能，理解耐火材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能與制備工藝之間的關(guān)系。其次是理論應(yīng)用層面，能夠運(yùn)用無機(jī)材料結(jié)構(gòu)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理，對(duì)耐火材料加工過程中的工程性問題進(jìn)行解析，通過比較和綜合，優(yōu)選方案，解決耐火材料設(shè)計(jì)或生產(chǎn)過程中的復(fù)雜工程問題。最后是工程創(chuàng)新層面，積極引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題，能夠利用掌握的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用，對(duì)耐火材料制備各工程涉及的單元或工藝流程進(jìn)行改進(jìn)、改造，具備研究和改進(jìn)耐火材料性能，開發(fā)新材料、新產(chǎn)品、新工藝的基本能力。

圖2 “耐火材料”課程教學(xué)目標(biāo)

（二）改革課堂教學(xué)模式

1.擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)課程體系。在傳統(tǒng)“耐火材料”課程教學(xué)過程中，教師一般對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐、耐材制備原理和工藝流程的講解比較透徹，主要精力放在了工藝選擇、反應(yīng)影響因素及制備物理化學(xué)變化的總結(jié)，而對(duì)耐火材料制備新技術(shù)及其應(yīng)用場(chǎng)景介紹較少，且目前使用的《耐火材料》教材內(nèi)容更新較慢，對(duì)現(xiàn)有的新技術(shù)和新理論介紹不多。

針對(duì)上述問題，在教學(xué)內(nèi)容上要強(qiáng)調(diào)“新”。在課堂上引入新技術(shù)，把專業(yè)知識(shí)融入解決問題的過程中，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并讓他們把注意力集中在科技的發(fā)展上。通過調(diào)研、檢索等方法，了解耐火材料制備工藝、設(shè)備的最新發(fā)展趨勢(shì)掌握。同時(shí)，利用高校共享資源或計(jì)算機(jī)手段，采用仿真技術(shù)對(duì)耐材制備工藝過程的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行模擬仿真，鞏固和強(qiáng)化學(xué)生所學(xué)知識(shí)。

另外，將“耐火材料”課程相關(guān)的優(yōu)秀教學(xué)成果、科研前沿案例、學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)、創(chuàng)新大賽成果、典型工業(yè)生產(chǎn)案例等有機(jī)地融入本課程的授課內(nèi)容中，增加課程教學(xué)的趣味性、靈活性和先進(jìn)性，達(dá)到拓寬學(xué)生的知識(shí)面及提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

2.重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)踐和理論并重。傳統(tǒng)“耐火材料”課程難以做到為學(xué)生營(yíng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，因此，學(xué)生難以理論聯(lián)系實(shí)際，其實(shí)踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)缺乏。在基于OBE理念的“耐火材料”課程教學(xué)改革中，應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，實(shí)踐與理論并舉并進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。比如，將耐火材料的性能表征部分通過重組設(shè)置為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并進(jìn)行單獨(dú)授課。通過實(shí)踐，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)耐火材料性能檢測(cè)的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)耐火材料制備的理解，提高其對(duì)該課程的興趣。此外，將鎂質(zhì)耐火材料作為案例，在實(shí)驗(yàn)中，要求小組成員一起完成不同鎂質(zhì)耐火材料的制備過程，包括原料準(zhǔn)備、混料、困料、預(yù)壓成型、干燥、燒結(jié)和性能檢測(cè)等環(huán)節(jié)，通過專題討論舉一反三，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)和掌握鎂質(zhì)耐火材料的制備基礎(chǔ)上，自我完成堿性耐火材料、硅鋁質(zhì)耐火材料等多種耐火材料相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和制備。這不僅可以提高課堂的生動(dòng)性和趣味，而且可以加強(qiáng)課外實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)的銜接，從而提高教學(xué)效果和學(xué)生能力。

3.以學(xué)生為中心，改革“耐火材料”課程教學(xué)方式。耐火材料工藝原理、工藝流程與設(shè)備的展現(xiàn)越直觀動(dòng)態(tài)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果越顯著。但傳統(tǒng)的教學(xué)模式過于單一，基本為教師講授，學(xué)生的參與感較低，容易出現(xiàn)睡覺或者玩手機(jī)現(xiàn)象，因此，亟待提升教學(xué)過程中學(xué)生的參與度，確保學(xué)生取得應(yīng)有的學(xué)習(xí)成果。

針對(duì)“耐火材料”課程開放性強(qiáng)、專業(yè)應(yīng)用范圍廣及學(xué)科交叉的特點(diǎn)，改變傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式，采用翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、小組合作學(xué)習(xí)、項(xiàng)目主題教學(xué)、互動(dòng)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、線上線下混合教學(xué)模式等多手段相互有機(jī)融合的形式，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果，降低教師授課的難度。

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，教師選定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，并在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上傳資料、下達(dá)任務(wù)，也就是所謂的“先學(xué)后教、以學(xué)定教”的模式，這樣降低了教師的講課難度，也能激發(fā)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力。同時(shí)，學(xué)生自主或者在教師的引導(dǎo)下分組，以小組的形式參與耐火材料研究進(jìn)展的論文寫作，或者耐火材料制備方法及性能表征的專題研討，且以PPT的形式進(jìn)行展示。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生不僅在課堂上能夠用PPT展示專業(yè)知識(shí)，表達(dá)自己的觀點(diǎn)，而且可以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。此外，在論文寫作或者PPT制作過程中，小組同學(xué)可以分工協(xié)作，分別參與檢索和查閱文獻(xiàn)、總結(jié)關(guān)鍵問題與解決方法、流程文字表達(dá)、制作PPT和課堂展示等環(huán)節(jié)。此外，項(xiàng)目教學(xué)方法、雨課堂、實(shí)踐教學(xué)等模式也值得借鑒［7-8］。

通過以學(xué)生為中心，優(yōu)化教學(xué)方法，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其課程參與度，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，提高教學(xué)效果和質(zhì)量。

（三）完善課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系

考核是“耐火材料”課程教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)檢驗(yàn)教學(xué)效果和指導(dǎo)教學(xué)過程具有重要的作用。通過課程考核對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行多維度的檢驗(yàn)，根據(jù)學(xué)生在理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐環(huán)節(jié)和實(shí)訓(xùn)中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，建立強(qiáng)調(diào)過程的課程學(xué)習(xí)考核激勵(lì)模式，提高學(xué)生參與度，凸顯以學(xué)生為主體的教學(xué)模式。同時(shí)，通過多維度考核，根據(jù)考核結(jié)果進(jìn)行分析，能夠讓教師更好地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，找出其薄弱的共性環(huán)節(jié)，為后續(xù)的課程教學(xué)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

為改變過去依據(jù)期末考試成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的單一方式，以學(xué)生平時(shí)參與課題討論、發(fā)表觀點(diǎn)、隨堂考核、平時(shí)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、論文寫作、主題PPT匯報(bào)、期末考試等為依據(jù)評(píng)價(jià)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)效果，強(qiáng)調(diào)過程評(píng)價(jià)［9-10］。根據(jù)課程目標(biāo)，設(shè)置每一環(huán)節(jié)所占的比值，具體情況如表1所示。以過程性的多元化評(píng)價(jià)全面評(píng)判學(xué)習(xí)效果，引導(dǎo)學(xué)生重視過程學(xué)習(xí)與能力提升，并根據(jù)考核效果和反饋，針對(duì)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)改進(jìn)教育教學(xué)方法，做到教學(xué)效果的持續(xù)改進(jìn)，不斷提高工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量。例如，在隨堂考核中，可以針對(duì)每節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，設(shè)置3～5個(gè)核心問題，每堂課預(yù)留5分鐘左右，邀請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行回答，以及時(shí)了解學(xué)生掌握知識(shí)的情況，有助于教師進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)教學(xué)。論文寫作環(huán)節(jié)可以設(shè)置一些開放性題目，比如世界耐火材料的發(fā)展現(xiàn)狀、在“雙碳”背景下耐火材料行業(yè)的發(fā)展思路等，從而培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。在主題PPT匯報(bào)環(huán)節(jié)，可設(shè)置高溫隔熱耐火材料應(yīng)用廣泛，用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一種耐火度高于1200度的高溫隔熱材料實(shí)踐性較強(qiáng)的課題，將3～5名學(xué)生分為一組，通過分工和合作，完成文獻(xiàn)查詢、PPT制作和匯報(bào)，在提高學(xué)生參與度的同時(shí)，能夠培養(yǎng)其運(yùn)用知識(shí)和解決復(fù)雜問題的能力。期末理論考試試題從題庫(kù)隨機(jī)抽取，主要考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況及應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

表1 “耐火材料”課程考核方式及比例分配

綜上所述，本論文針對(duì)“耐火材料”課程傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題，開展新工科背景下基于OBE理念的“耐火材料”課程教學(xué)改革研究，建立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，在教學(xué)實(shí)踐中，優(yōu)化教學(xué)模式，運(yùn)用多種教學(xué)方法和手段，以師生互動(dòng)課堂教學(xué)為驅(qū)動(dòng)，注重理論結(jié)合實(shí)際，提高學(xué)生的參與度，引導(dǎo)學(xué)生在“干中學(xué)”；同時(shí)，構(gòu)建操作性強(qiáng)的多元化過程評(píng)價(jià)方式和手段，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)教學(xué)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。通過教學(xué)改革，以期進(jìn)一步明確課程目標(biāo)，創(chuàng)新教學(xué)方式，建立評(píng)價(jià)體系，提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，引導(dǎo)和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，從而全面培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合能力。