1. 引言
为加快建设高水平本科教育，全面提高人才培养能力，教育部2018年提出了“六卓越一拔尖”计划2.0，2019年公布了一流课程建设“双万计划”，即建设10,000门左右国家级一流课程和10,000门左右省级一流课程。一流本科课程建设与实践的内涵就是要通过转变教育教学理念、变革教学方式方法将原来低阶性、陈旧性和不用心的“水课”淘汰，建设一系列一流课程。沈阳航空航天大学的《材料工程基础》课程就是在这种背景下进行了线上线下混合式教学的建设与实践。
《材料工程基础》课程是普通高校工科材料类专业重要的专业基础课，包含金属材料及其性能、热处理、材料成形工艺(铸造、锻压、焊接)及机械加工(金属切削)等知识，内容广泛且理论性和实践性都很强 [1]。沈阳航空航天大学是一所以航空宇航为特色，以工为主的多学科协调发展的高等院校。培养适应国际竞争的航空类本科人才，是我国航空科技发展、应对现代战争的战略选择，也是航空类高校有效服务航空事业的历史责任。因此，在教学过程中需要结合航空构件的成形、加工问题对《材料工程基础》课程进行特色化教学改革。同时，切实遵循“两性一度”金课标准 [2] [3] [4]，确立价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的课程目标：建立材料工程基础知识框架，开启学生内在潜力与学习动力，全面了解材料工程中重要的知识点，包括现代机械制造中材料成形工艺和机械加工工艺的基本概念、原理、方法以及先进制造技术，认识从工艺设计到制造的全过程；在此基础上，学生能够将所学知识点进行串联，构建知识网络，做到前后融会贯通。遇到材料工程问题时，具备零件成形、机械加工的工艺分析与设计能力，能对工程问题进行综合分析、具有创新思维，能够表达和解决材料工程中的设计问题，能准确剖析问题核心，提出科学的解决方法和实施途径；同时关爱学生，注重课程思政，明确材料工程在国民经济发展和人类文明进步中的核心地位，树立热爱专业、报效祖国的人生价值观；具有一丝不苟、认真严谨的工匠精神；具有刻苦钻研，勇于探索、创新的科学精神。
2. 课程建设
2.1. 课程与教学改革要解决的重点问题
《材料工程基础》是材料类专业第一门专业基础必修课，为后续材料类专业课程提供必要的理论和实践支撑，起着重要的奠基石作用。该课程基础内容多，涉及材料、材料成形、机械、先进制造、计算机应用、环保等知识；依据课程的知识体系和能力体系，能培养学生的实践动手能力，提高创新意识和综合素质；以往的课堂教学实践中主要存在两大突出问题：其一，课程教学资源匮乏，学生学习难度大、效率低。该课程与材料工程实践联系紧密，这对缺乏工程背景的大学生而言更加困难，因此学生的反馈通常是“知识记不住、课堂没意思”，从而导致学生的学习积极性不高，学习效果不佳；其二，缺乏特色，该课程以往的教学内容和国内其他高校几乎没有差别，缺乏我校航空宇航的办学特色。因此，课程与教学改革要解决的重点问题包括以下几方面：如何转变教学理念和模式，以学生为中心，激发学生的主体意识，实现以学生为主导的教学模式；如何推进实践教学模式更新，凝练教学内容、丰富教学资源，加强学生实践能力训练，促进应用型人才培养；如何根据行业发展需求和专业特色，打造具有高阶性、创新性和挑战度的专业课“金课”；如何提升课程思政实施效果，实现专业课对学生的价值引领作用。
在传统的教学模式下，教师既要传授给学生专业基础知识，又要培养学生的自主学习能力，让学生的知识储备和学习能力得到双重提高是比较难以实现的。因此，开展线上线下混合式教学模式符合一流课程的建设标准。
2.2. 课程内容与资源建设
基于上述问题，近年来教学团队先后在教学内容、教学方法、课程资源建设上进行了一系列教学改革，开展了基于超星泛雅平台的《材料工程基础》课程网络资源建设和基于航空特色化的课程教学改革与探索。根据课程特点，教学团队按照章节知识点录制了课程视频，制作了课程习题库，每章节后有随堂测试和章节测试题，优化教学内容，构建了具有航空特色的《材料工程基础》课程教学内容，并深度挖掘与知识点紧密联系的课程思政元素，融入教学过程中。
通过网络课程资源建设极大丰富了教学资源，形成了线上线下混合教学模式，提高了学生的学习积极性和学习效率；通过特色化教学改革，增加了富有航空特色的教学内容，深入挖掘课程中蕴含的思政元素，凝练成课程思政案例库，引入了案例教学法，体现了我校服务航空的办学特色。基于超星网络平台建设了线上教学资源，截止目前已完成了多个学期的完整运行。积累了大量教学视频、高质量的动画、并附有电子教材、随堂测验、讨论题、相关文档等教学资源。通过随堂练习、作业、考试、讨论、答疑等多种教学方式，促进师生之间和生生之间的资源共享、互动交流和协作式学习。
2.3. 线上线下混合式教学设计
《材料工程基础》课程教学内容丰富，知识点繁多，若所有内容均在线下课堂讲授，难以突出教学重点，不利于提高学生的学习积极性和主动性。因此构建了“线上自学→线下讲解→重点难点讨论→拓展内容”四层次进阶式教学设计，课前将学习资源在网络平台发布给学生，设置课程导学、问题情境引导学生自学，自主学习过程中遇到问题可与教师线上进行讨论交流；而教师根据学生对知识点的自学情况和存在的问题，对课堂内容进行调整，设计有针对性的线下教学方案，引导学生构建知识脉络，结合课堂讨论，加深难点、重点的学习印象。利用课外学时将课程教学和生产实习、学科竞赛相结合，以提高学生的学习积极性和创新能力。确保线上有资源、课中有活动、学后有触动，同步实现知识传授、能力培养、价值塑造三位一体的教学目标。
下面以一次线下课(内容为第五章切削运动与切削要素)为例，来说明混合式教学方法的具体实施。
1) 线上发布导学内容：前面学习的材料成形方法中，绝大多数是形成了零件的毛坯，其精度和表面质量难于保证机器设备中各零件间的配合要求，大多数还必须经过切削加工最终达到使用要求，那么什么是金属的切削加工呢？
学生带着问题预习，并明确本节课的教学目标，让学生从一开始就知道本节课要学什么、学完后能达到什么目标，增加学生的学习主动性，也便于学生做自我评估。同时在线上发布相应的自测作业，考查学生线上学习的情况及定理理解和应用的能力。
2) 线下讲解：结合线上学习情况，教师总结金属切削加工分类、特点、应用及发展。在讲解金属切削加工分为钳工和机械加工两部分时，引入思政案例：航空工业奋斗者方文墨，方文墨为歼15舰载机加工高精度零件，精度达到了千分之三毫米，相当于头发丝的二十五分之一，是数控机床都很难达到的精度。航空工业将这一精度命名为“文墨精度”。教导学生们任何成功都不是一蹴而就的，而是需要持之以恒的努力，要发扬劳模精神、工匠精神，刻苦练就“功夫”，才能取得耀眼的成就。
3) 小组讨论：在新课讲解过程中结合切削实例，采用“案例式教学”方法，针对具体案例学生每5~7人为一组讨论，起到相互补充的作用。通过小组总结发言一方面汇总各小组的讨论结果，小组之间借此机会相互学习，另一方可以提高团队的凝聚力，并且给学生提供当众表达观点的机会，提高学生的综合素质。通过案例教学使本节理论知识和工程应用相结合，并用于解决复杂材料工程问题，凸显课程的“高阶性、创新性、挑战度”。
2.4. 课程成绩评定方式
线上线下混合教学模式下，学生自主学习比例提高，因此需要进行考核方式的改革，采用线上与线下相结合、定性与定量相结合，注重过程考核。不仅评估课堂教学过程中的学生参与讨论，而且对其线上学习过程进行合理评估。在各个章节设计随堂测试、单元测试、作业、线上讨论、线上答疑及选修选看的拓展知识学习，在最后的课程评估中，结合学生线上学习、课堂表现和期末课程考试综合情况给出最终的结果，形成多元化、全过程的考核评价机制。改革后的考核模式加大了平时学习过程的占比，学生的学习习惯养成、课堂参与度成为考核的一部分，这种考核方式更有利于培养学生的自主学习习惯和能力，有利于激发学生的课堂学习兴趣。
2.5. 课程混合式教学效果
本课程实施线上线下混合式教学以来，学生学习积极性提高显著、学生的实践能力增强，创新意识提高，近两年教学团队教师指导学生在学科专业竞赛中获国家奖10余项，省级奖20余项。教学团队教师在进行教学改革过程中同步发展进步，团队教师荣获辽宁省省青年教学竞赛二等奖，沈阳航空航天大学教学名师、优秀教师、优秀青年教师等称号。
3. 课程特色与创新
课程特色：1) 课程思政覆盖全课程，将“航空报国”、“大国工匠精神”的思想和意识融入课程、融进学生头脑；材料工程在国防安全、社会进步、经济发展等国家战略中起着举足轻重的作用。我国的大飞机、航母、蛟龙号等“国之重器”都与材料科学与工程的发展息息相关。该课程对于学生了解材料、热爱专业，乃至成长为国家需要的专门技术人才，起到了奠定基础的作用。2) 案例分析强化知识点；如通过分析航空发动机制造过程实例，易于学生理解定向凝固、钛合金锻造、特种焊接等先进制造技术的特点。3) 注重培养学生创新能力；将课程教学与专业实习、科技竞赛有机结合，建立知识传授、素质培养与创新能力提升于一体的培养模式。从纯理论知识讲授为主转向理论与实践相结合，增强分析问题和解决问题的能力。4) 注重过程考核。每讲均配有随堂测试、讨论，引导学生以小组方式进行案例分析、综合报告等。
创新点：1) 建立了“线上学习课–线下见面课–多维度考核”的混合式教学流程；2) 建立了以行业典型结构、企业特色产品为实例的案例教学法；3) 建立了具有航空特色的材料工程基础课程教学内容和教学活动。
4. 结语
本课程得到学生的广泛认可，通过网络资源建设，实现了线上、线下混合教学模式，打破了学生学习的时间、空间限制，学生通过自主学习、线上互动，极大地提高了学习积极性、主动性和学习效率。通过教学内容、教学方法改革，加强了专业课程的航空特色，培养了学生的爱国情怀。通过实施案例教学、科技竞赛，使学生学有所思、学有所用，从而实现知识向能力的转化，实现应用型人才培养目标的达成。
基金项目
2022年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目；沈阳航空航天大学材料科学基础理论优秀教学团队项目(教务发【2021】10011号)；教育部产学合作协同育人项目(202102599005)；沈阳航空航天大学优秀课程思政教学团队项目(教务发【2021】10023号)；沈阳航空航天大学教改项目(JG2022023)。