基于知识点的《铸造成型仿真技术》课程体系改革探索

盛文斌 陈宗民 张明伟 杜庆洋 赵而团 山东理工大学 山东淄博 255000

高等教育的网络化、信息化和虚拟化是目前的发展趋势，也是提升教学效果的必经途径。根据《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》，教育部决定于2013年启动开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，每年建设100所。有效的实验教学是从理论走向实践的一种卓有成效的教育模式，深化教学模式改革是国家实施素质教育，全面提高教育质量的重要环节，这就需要进行专业课程体系优化以便适应新的教学模式。本文以材料成型及控制工程专业的《铸造成型仿真技术》课程为例，在原课程体系的基础上，进行了以知识点为单元的体系构建，为日后课程的信息化建设打下基础。

一、课程现状及存在问题

《铸造成型仿真技术》为山东理工大学机械工程学院、材料成型及控制工程专业的一门专业必修课，主要讲述计算机技术在材料成型及控制领域（侧重在铸造方面）中的应用方面内容。课程学时数为40，整体内容划分为9章，包括材料加工过程发展历史，加工过程数值模拟计算方法，数学模型的建立方法，传热过程数学模型，计算机在铸造模拟方面的应用以及计算机网络的发展等。以教师教室讲授为主，并辅以上机、实验教学和课程设计等环节。

在长期的教学实践中，我们经过多年的积累和沉淀，并进行了相应的教学改革和实践探索，就如何将《铸造成型仿真技术》这一课程与专业知识学习、就业等方面相结合作了积极尝试，但仍然存在一些问题，主要表现为：

1. 从教材本身来讲，其专业知识上的局限性决定了必需不断以新的科研发展来对其内容进行充实，部分教学内容需要辅助相关知识进行细致的讲解，以便同学能够能细致、深入地了解该领域，解决日后学习和工作中所遇到的类似问题。

2. 课程实践环节，包括实验、课程设计等时间略显不足，而且缺少必要的实践指导。学生在课堂上学习的专业知识，很难有机会与生产实际相结合，企业实习和认识实习环节只是走马观花，无法真正做到学以致用，在一定程度上降低了学生的学习兴趣。

3. 由于课程建设方面投入的不足，《铸造成型仿真技术》课程网络教学模式开展不够完善，这是下一步促进教学实践和教学效果的重要环节。

4. 教学方法和手段传统而单一，未能系统借助现代科技手段使知识点的讲解更加深入，教学内容更加直观。

二、基于知识点的课程体系建设

根据《铸造成型仿真技术》课程的教学内容，进行了以知识点为基础的课程体系建设。课程建设共分为六部分内容，包括按知识点进行的授课计划、知识点的知识维度与认知维度表、知识点教学认知目标、知识点预习任务单、知识点测评方式和课程考核标准等。

1.知识点

课程共归纳了51个知识点，3个实验项目。课程教学计划共40学时，教学部分共分9周（4学时/周）完成，其中，实验学时6个（3次），其余4学时用于辅导和答疑。围绕知识点进行授课计划的制订，并在此基础上设计知识点维度与认知、认知目标、预习任务单、测评方式和考核标准等内容。以数学模型的建立过程为例，原课程体系为1章，2个学时讲授完成。现将其划分为数学模型的定义、数学模型建立的步骤和原则、数学模型的分类和数学模型的建立方法等四个知识点，并围绕知识点进行内容设计和信息化建设。

2.知识维度与认知过程维度

围绕知识点进行知识维度和认知维度的确定。其中，知识维度划分为事实性知识、概念性知识、程序性知识和元认知知识四个维度，认知过程维度划分为记忆、理解、应用、分析、评价和创造六个维度。在此基础上，依据每个知识点的特点进行归类，列于下表。

知识维度《铸造成型仿真技术》认知过程维度1. 记忆 2. 理解 3. 应用 4. 分析 5. 评价6. 创造A. 事实性知识 2,4,24 1,3 B. 概念性知识 5,6,10,11 28,34,38,41,44,45 23,32,33,47 30 C. 程序性知识13,14,16,19,22,29,39,4 0,42,43,46,48 9,17,49,50 31 51 D. 元认知知识 35,36,37

3.知识点预习任务单

根据每次课程的教学内容，确定每个知识点的预习任务单。预习可以通过学生查找相关书籍、网络资料、访问课程平台等形式实现。以数学模型的建立过程为例，围绕数学模型的定义、数学模型建立的步骤和原则、数学模型的分类和数学模型的建立方法等四个知识点，确定了相对应的七个预习任务，要求学生在课前完成，对应关系参见下表。

序号 知识点内容 预习任务单知识点8 数学模型的定义什么是数学模型？定性和定量描述的差别是什么？知识点9 数学模型建立的步骤和原则建立数学模型具体分哪些步骤？流程是什么？系统的主要特征和次要特征是什么？知识点10 数学模型的分类数学模型的分类有哪些？Anycasting TM软件的数学模型是什么？知识点11 数学模型的建立方法常用的数学模型建模方法包括哪些？

4.知识点测评方式

根据每个知识点的特点，确定其不同的测评方式。测评方式总共分为九种类型，分别是：A课堂讨论；B课堂观察学生反映；C课堂提问；D布置课后作业或习题；E测验；F问卷法；G访谈法；H在线讨论和I在线提问等，一个知识点可能对于一个或者几个测评方式。以数学模型的建立过程为例，数学模型的定义知识点对应的测评方式包括A课堂讨论、B课堂观察学生反映、H在线讨论和I在线提问等四种方式；数学模型建立的步骤和原则知识点的测评方式包括A课堂讨论、F问卷法、H在线讨论和I在线提问等四种方式；数学模型的分类知识点对应的测评方法是A课堂讨论和B课堂观察学生反映两种；而数学模型的建立方法知识点对应的测评方式为B课堂观察学生反映。

5.课程考核标准

《铸造成型仿真技术》课程的考核总体划分如下为四个部分，根据同学在教学过程中的参与程度确定相应的分值，总分为100分。

（1）基于整体授课内容的课程考试，所占分值为30分。

（2）根据每次课前知识点梳理、预习、复习、出勤、平时课堂表现情况进行成绩评定，分值为20分。

（3）上机报告。未按时上交、格式不对、态度不认真的，根据情况进行扣分，分值为30分。

（4）依据问卷调查、课程论坛活跃度、共享学习资源，完成创新性实验项目和竞赛情况进行成绩评定，分值为30分。

与传统考核方式相比，课程考试所占比例仅为30%，避免了一张试卷确定最终成绩的局限性，明显促进了学生参与到课堂教学的积极性。

三、总结

基于知识点的《铸造成型仿真技术》课程体系的构建，使得教学单元由原来的章节转变为现在的知识点，章节内容中的细节问题得以侧重。知识维度与认知过程维度的定义，更有利学生理解不同知识点的特点，以及应该掌握的程度。预习任务单通过学生的前期参与和了解，使学习更有目的性、参与度更高。知识点测评方式和课程考核标准的确定，摆脱了传统的“一考定江山”的局限性，积极参与预习、课堂教学、实践教学和网络教学等环节同样可以获得相应的成绩，从而提高了学习的积极性。这种基于知识点的课程教学体系构建，更有利于下一步课程信息化建设的实现