工程教育以学生为中心的教育理念，以产出导向为教育取向，以持续改进为质量保障机制，近年来工程教育认证备受高校认可和重视[1,2]。广东工业大学高分子材料与工程专业于2019年积极开展高分子材料科学与工程教育认证的工作，对专业课程的教学提出了更高的要求。经过两年的努力和不断地改进，于2021年顺利通过。在世界范围内，高分子科学最新的研究进展和成果的不断涌现，绝大部分以英文形式报道，工程认证和国际化对专业英语水平要求越来越高；高分子材料专业的培养目标是：培养厚基础、宽知识面，具有国际视野、创新意识，综合素质高，能解决高分子材料领域复杂工程问题的高层次应用型创新人才。《高分子物理》是专业必修课程，它不仅是后续专业课的理论基础，更重要的是为学生今后从事高分子材料加工及应用等方面的工作奠定良好的基础。根据高分子物理的课程特点，通过采取有效的教学改革措施，提高教学质量，激发学生的学习热情，提高工程人才的国内及国际竞争力，势必具有十分重要的意义。因此，需要对这门课的传统书本加黑板课堂教学方法进行改革[3]。1课程地位与目标设置《高分子物理》共56学时，3.5个学分，是我校高分子材料与工程专业的重要的专业必修课。它上承《高分子化学》《物理化学》和《有机化学》，下启《高分子材料》《高分子成型加工基础》《聚合物流变学导论》和《高分子材料研究方法》等课程，是联系高分子设计、合成、加工与应用的重要纽带，同时与实际应用密切相关。高分子物理课程的教学质量直接影响着培养学生的质量，影响是否能达到工程认证指标和毕业要求。在此基础上，课程组将高分子物理的培养目标定为：(1)掌握高分子的结构、分子运动、性能；聚合物的性质与结构之间的内在联系等高分子物理基本原理以及聚合物结构-成型加工条件-性能三者之间的关系；(2)掌握高分子物理的基本英文表达方法，具备英文文献的阅读理解能力，通过文献阅读了解高分子科学前沿和行业进展；(3)建立方法论，了解科学研究的方法和思路，培养分析与解决实际问题的素质，为今后开发及改性高分子材料奠定基础。以上目标能有效支撑工程认证对高分子材料科学与工程专业本科生的毕业要求，根据培养目标和毕业要求，有效地进行教学方法、教学设计、评价考核方式的改革。具体如表1所示。10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.328.T001表1课程目标与毕业要求的支撑对应关系Table 1Supporting correspondence between curriculum objectives and graduation requirements毕业要求毕业要求指标点课程目标1 工程知识1.4 能够运用自然科学、工程基础知识、高分子材料与工程专业相关知识和数学模型方法，对高分子材料制备、加工及应用中的复杂工程问题的解决方案进行比较和综合；课程目标12 问题分析2.2 能够基于自然科学和工程科学的基本原理和数学模型方法，正确描述和分解高分子制备、加工及应用中的复杂工程问题；课程目标33 设计/开发解决方案3.1 掌握针对高分子材料合成、加工、改性、成型的路线、设备及工艺；课程目标34 研究4.1 能够基于科学原理、通过文献研究或相关方法，调研和分析高分子材料制备、加工及应用中的复杂工程问题的解决方案。课程目标22《高分子物理》课程的教学现状我校选用由华幼卿主编的《高分子物理》第五版[4]，教材阐述了高分子物理的基本概念和理论，前四章介绍聚合物的结构，后六章介绍聚合物的各种性能，第五章分子运动是联系结构与性能的桥梁。重点在于学习结构与性能，并能用分子运动的观点解释结构与性能的关系，即结构如何决定性能，性能如何反映结构，教材适合用作工科学校的本科教材，但在传统的教学过程中还存在如下问题：(1)传统的教学方法以面授为主，重视理论学习，学生被动接受，缺乏互动和交流，教学方法单一。高分子物理教学内容繁多，涉及面广，理论性强，概念抽象，推导过程复杂，由于授课学时有限，无法将理论知识延伸至工程应用中[5]。(2)学生英语基础薄弱，对英文资料和文献产生畏难情绪。而在世界范围内，高分子科学最新的研究进展和成果的不断涌现，绝大部分以英文形式报道，工程认证和国际化对专业英语水平要求越来越高，现有的教材和授课方式很难培养学生对学科前沿知识的获取能力，严重限制了学生视野的开拓。(3)教学方法单调，尽管会要求学生看慕课预习，但线上学习低粘着性，学习过程非同步无互动，知识碎片化，应付式学习并经常提前中断；割裂的混合型学习，线上线下两套体系，缺乏关联，知识点重复，创新能力和综合素质得不到提升[6]。(4)传统的课程考核评价过度地依赖于期末考试，缺乏过程考核，无法对学生的分析和处理复杂工程问题的能力进行评价，更无法激励学生的创新意识和能力。考核过程体现了教师的权威性，无法充分发挥学生的积极性和主动性，不利于学生沟通能力和终身学习能力的培养。因此多层次、多方位的“以学生为中心”的评价考核体系亟需建立[7]。3线上线下混合式双语课程教学思路设计针对线上学习的低粘着性、线下学习以教师传授为主的被动低效性、混合教学的简单重复，学生专业英语水平低，与国际脱轨，与最新研究前沿领域脱节等问题，本课程以学生发展为中心，围绕知识、能力、素质全面提升的总体目标；采用“一体双链三融合”的总体教学设计思路，即以高分子物理基础知识为主体，线上线下中文英文双链交互递进，通过中英文融合、教学科研融合、多种教学方法融合，分别在教学内容、教学方法、评价体系层面进行创新，如图1所示。10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.328.F001图1线上线下双语教学设计Figure 1Online and offline bilingual teaching design具体教学思路和方法如图2所示，采用基于产出导向教育(OBE) “Outcome-based Education”的理念进行线上、线下交互递进式教学，发挥线上教学先行性和灵活性，学生自主学习高分子物理基础知识，教师分析线上学习的问题，制定线下教学内容和策略；线下教学以问题为导向，以结构与性能为主线，实际案例和实际复杂工程问题为重点重构教学内容；以学生为主体，贯通基础、复杂工程问题、融入科研；逐步提升学生利用高分子物理知识解决复杂工程问题的能力，同时设置多维化的评价体系，推动高分子学生的知识、能力和素质的全面提升。10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.328.F002图2《高分子物理》 线上/线下中英文教学思路和方法Figure 2Online/Offline teaching ideas and methods in both Chinese and English of Polymer Physics4线上线下混合式双语课程教学实施方法4.1教学环境选取华幼卿，金日光主编的《高分子物理》作为中文教材，华南理工大学主编的《Introduction to Polymer Physics》作为英文教材，国外原版 Oxford University Press 出版的《Polymer Physics》作为辅导教材，课程组选取中国慕课网四川大学和北京化工大学的慕课作为预习视频，在本校蕴瑜课堂上进行相关的线上学习。线上线下的教学环境弥补了现存教学方法单一，学时有限，无法拓展的问题，有利于解决前面所述现存问题1和3。4.2线上资源库的建设每一章节的线上资源库包括以下内容：相关的章节导学视频、慕课内容，本章的专业英文词汇、本章的中英文课件、相关的自测题、高分子前沿相关文献、补充相关的动画视频、补充学习资料、讨论题和作业题。双语教学对学生和老师都会面临各种困难，为了避免本末倒置，避免专业知识的传授和学习遗漏，真正做到通过双语课程的学习，既掌握专业知识，又提高专业英语水平，学会专业、地道的英文表达方式，能真正熟练地阅读原版教材。因此讲课前需要学生和老师做更多的工作和预习，建立完备的资源库，具体包括：(1)导学视频高分子物理课程每一章的概念多，内容杂，知识点分散，理论公式多，理论抽象等，因此需要高质量的导学视频帮助学生抓住主线、明确学习目的、突出学习重点，克服难点，提高线上线下学习效率和质量。以第二章凝聚态结构为例，导学视频首先把高分子链的结构形象地比喻成房子，第一章链结构比喻成不同的砖，砖准备好了，怎么样把砖堆砌起来，形成不同结构具有不同功能的房子，即把砖比喻成单分子链，抛出问题，引导学生思考单分子链怎么堆砌形成不同结构不同形状具有不同性能的聚集态。然后导学视频明确指出本章的学习内容包括晶态、非晶态、取向态、液晶态四种凝聚态结构，引导学生以结构和性能作为主线，运用分子运动的规律理解结构与性能的关系。例如，聚集态结构通过不同层次结构运动来实现，因而聚集态结构受链结构、成型加工条件的影响；聚集态结构反过来直接影响材料的性能。同时导学视频指导学生在学习过程中以四种凝聚态结构的特点、形成条件、研究方法、取向和解取向机理以及对材料性能的影响为重点，突出晶态非晶态模型、取向度的测定、液晶的应用及前沿知识等难点。(2)相关动画视频针对高分子物理的概念和理论比较抽象，提前在资源库中添加相关的动画、视频，有助于把抽象难理解的理论或问题直观化，容易被学生理解和接受。例如，在学构象和柔顺性时引入乙烷、戊烷的构象模型和旋转动画，学生很快就能接受聚合物链具有柔顺性的根本原因是碳碳单键的内旋转引起的，内旋转越容易，构象数目越多，链的柔顺性越好；在学习取向结构的时候，引入纤维、双向拉伸的薄膜、中空吹塑制品的成型工艺动画，使学生对取向的类型、取向的机理、取向条件和应用更深入的理解和学习，动画的引入使抽象的理论一目了然。(3)英文专业词汇采用双语教学，第一次接触专业英语表达，老师和学生都面临巨大的挑战。因此有必要让学生提前预习，老师在蕴瑜课堂提前建立本章的英文词汇库，并设置自测题，检验学生对专业英文词汇的掌握情况以保证课堂的双语教学。(4)文献资料(包括本章相关的高分子科学前沿进展文献和补充学习资料)所引入的前沿文献经过课题组精挑细选，既与课堂知识联系紧密，又新颖，发表在顶级期刊的创新性文章。例如，讲解构象时通常认为构象调整的本质是熵弹性，而Xiong等提出高分子链从卷曲到伸直会引起巨大的热弹效应[8]。近年来，韩国科学家Kang 发现无规立构聚甲基丙烯酸甲酯可以形成结晶态，其成果在《Materials Today》上发表[9]，对教材上讲解的不规整聚合物难结晶的理论做出补充。科罗拉多大学Smalyukh 开发了强弹性单极矩的向列型液晶和热重构的单斜向列型液晶，其成果均在《Nature》上发表[10,11]；牛津大学Dullens 研究了香蕉状的液晶及自组装行为，其成果发表在《Science》上[12]。文献资料是对教材上典型的液晶类型及液晶的应用的补充。又如麻省理工学院的Strano 等研发出新型超强二维聚合物材料，具有卓越的气体阻隔性能，成果在《Nature》上发表[13]，是对聚合物多层次的结构以及结构对性能的影响更深入的理解。通过科学前沿文献的阅读，一方面可以大大地提高学生自身的专业英语水平；另一方面高分子科学的发展日新月异，新成果不断涌现，大量的前沿科技文献能弥补教材更新以及出版周期的限制，课堂教学中适度引入相关的前沿知识，课外对专业前沿知识的阅读，能有效地提高教学质量，激发学生对专业学习的热情和对科研的创造性；加深对专业知识的进一步理解，拓宽学生的视野，同时促进教师自身的发展，进一步提高教学水平。补充学习资料就像教材的附录，课程组把在平时教学和学习过程中积累下来的高分子科学知识编成文档，上传至蕴瑜课堂线上平台相关章节中，供学生学习。例如在绪论部分补充“高分子科学诞生背后的故事”、“1991年诺贝尔讲稿有关软物质的内容”；第一章聚合物链结构部分补充“有关聚合物拓扑结构的内容”、“蛋白质构象的预测 Levinthal's Paradox 和Deepmind 人工智能”；第二章聚合物的凝聚态结构部分补充“球晶黑十字消光原理”和“3D打印技术”……这些补充资料能弥补教材限于基础知识的限制，又不占用课堂的授课时间，有助于拓宽学生的知识面，有助于学生对基础知识的应用和刨根问底，有助于培养学生解决工程问题的能力。(5)测试题测试题包括预习自测题和每一章的单元检测题，都在蕴瑜课堂完成，自动记录成绩。通过测试，教师可以掌握学生的预习情况和学习效果，根据反馈情况，及时调整教学进度和教学方法，提高教学质量；分阶段测试有助于学生注重学习过程，分阶段复习和总结。(6)习题库习题库包括教材课后作业、思维导图作业、科教融合案例库、专题讨论项目库。教材作业用来巩固基础知识，思维导图作业有助于学生归纳总结，老师点拨知识点、重点和难点，重构知识体系；科教融合案例库有助于实现科研与教学相互促进，有助于吸引更多的学生加入老师课题组的科研团队，参加更多的科技创新项目和比赛；专题讨论项目库分小组完成，要求每个小组选取其中的一个小专题，通过查阅文献搜集资料，撰写项目报告，最后进行汇报总结，以检查学生补充资料和文献阅读效果。课程资源库的建设契合“大材料”“新工科”要求，符合工程认证要求的以学生为中心、产出导向目标、教学过程中不断改进的核心思想，有助于培养厚基础、宽知识面，具有国际视野、创新意识，综合素质高，能解决高分子材料领域复杂工程问题的高层次应用型创新人才。课程资源库的建设将线上线下有机结合起来，通过试题库和自测题了解学生线上学习情况；通过英文文献和资料的阅读提升了学生的英文水平，拓宽了视野，有利于解决前面所述现存问题2。5具体实施方法5.1学习任务的布置课前老师通过蕴瑜课堂、微信、qq群在线上布置学习任务：学习导学视频，了解本章的基本内容，明确学习目的和本章的重点、难点；学习发放的专业英文词汇，为课堂的英文教学做准备；预习指定的慕课内容和补充的动画视频资料，并在线上蕴瑜课堂完成预习自测题。学校蕴瑜课堂线上平台对学生的预习情况如导学视频学习、慕课视频学习和补充资料学习有打卡记录，视频学习和补充资料后都配有问答和自测题，教师根据统计报表掌握线上学习情况和学习效果。前沿参考文献为选读部分，通过课后讨论和专题讨论鼓励和检验学生阅读情况。5.2开展课堂教学课堂教学PPT采用全英文，口头讲授采用中英文结合，按照课程回顾、翻转课堂、抛出问题、随堂小测、分组讨论、总结归纳的方式展开，随堂测验采用英文和中文结合命题的方式进行线下教学：线下课堂通过问题或形象比喻或教师科研项目引入线下教学内容。设置线下学习目标，开展目标导向教学；首先教师会根据线上学习情况，线下系统地讲授和补充高分子物理的基础知识；然后进行线下参与式学习，利用思维导图、学生汇报学习内容，教师协助学生构建知识体系；引入专题项目，将知识延伸至学科前沿和实际工程问题；融入环保和思政人文素质与科学精神教育。专题项目汇报总结重点考察学生解决复杂工程问题的能力，通过查阅文献、资料，学生和教师共同开展结构决定性能为主线、以问题为导向的翻转课堂模式讨论。线下授课的主题项目和思维导图汇报在学校的智慧课室进行，方便学生讨论和总结；利用线下课堂中老师答疑解惑、学生思维导图梳理、专题项目汇报、分组讨论，充分调动学生学习的主动性，发挥线下课堂生动、直观、即时性的优势。5.3线上总结讨论单元测验及时检验学习效果，总结强调所学知识，使学生做好归纳复习，线上会发布相关讨论专题，例如高分子溶液这章发布“球鞋长期与机油接触会越来越大，最后膨胀得像只船”，“聚乙烯桶可盛装汽油”，“尼龙袜溅上一滴40%硫酸会出现空洞”等工程应用专题。5.4课后阅读资源库中科学前沿文献和补充资料通过知识拓展和延伸进一步提升学生的能力和素质。通过上述方法增强有效学习，线上线下交互递进，提升课程的“高阶性和创新性”。6基于工程认证的产出导向探索多维的评价方式教学考核贯穿教学的各个环节，过程考核占40%和期末考试成绩占60%。其中，过程考核包括在线课程作业、章节小测验、专题讨论、课程讨论及提问、课堂出勤等，详见图3。10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.328.F003图3《高分子物理》多维考核方案Figure 3Multi-dimensional assessment method of Polymer Physics基于工程认证的产出导向理念实行多维考核方式，增加了多种形式的过程考核，突出了以学生为中心，强调了对学生分析处理问题的能力、解决实际复杂工程问题的能力、创新能力以及沟通表达能力的考核。多维考核方式对学生学习过程进行全方位的考核可以充分激发学生的学习自主性和创新性，保证教学效果，确保培养目标和毕业要求的达成，有利于解决前面所述现存问题4。7结语采用基于产出导向教育(OBE) “Outcome-based Education”的理念进行线上、线下交互递进式双语教学，发挥线上教学先行性和灵活性，学生自主学习高分子物理基础知识，教师分析线上学习的问题，制定线下教学内容和策略。线下教学以问题为导向，以结构与性能为主线，实际案例和实际复杂工程问题为重点重构教学内容，以学生为主体，线上线下“基础-复杂工程问题-科研”交互递进，提升学生利用高分子物理知识解决复杂工程问题和科研问题的能力。同时设置多维化的评价体系，推动高分子学生的知识、能力和素质的全面提升。经过两届学生(2020级、2021级高分子)的实践，教学效果突出，由于2021级正在进行高分子物理学习中，故以2020级为例，表现在如下几个方面(见表2)。(1)两届学生对高分子物理的课程评教都是满分，问卷调查显示90%以上的学生非常满意；(2)学生的学习积极热情高涨，课程成绩大幅提高。教改后2020级学生82人，期末考试成绩90分以上13人，80~90分以上29人，仅有3人不及格，平均分达80.26；而教改前 2018级高分子物理考试平均分74.54，2019级高分子物理考试平均分76.97；(3)高分子物理课程的教学改革为后续设置的高分子物理实验、专业实验奠定了基础，在实验课程中学生表现出较好的解决复杂工程问题的能力和一定的创新能力；(4)理论课程学习后，学生积极参与科技竞赛和大创项目，取得喜人成绩，2020级10人次参加了材料创新大赛和挑战杯，4人次获省级赛区一等奖，2人次获二等奖，1人次获三等奖；25人次参加了大学生创新创业项目；(5) 2020级保研率高于学校的平均保研率，70%以上的学生选择继续考研。10.14028/j.cnki.1003-3726.2024.23.328.T002表2课改前后教学效果比较Table 2Comparison of teaching effect before and after curriculum reform年级学生评教(满分5分)平均分省级赛奖获人次参加大学生创新创业项目人数保研(外校/本校)2018级(87人)4.8674.544136 (2/4)2019级(88人)4.8276.974126 (2/4)2020级(82人)5.080.267257 (5/2)