基于智慧教學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程建設(shè)

胡會(huì)娥 王 皓 李國明 胡裕龍 陳 珊 蘇小紅

（海軍工程大學(xué)基礎(chǔ)部 湖北·武漢 430033）

0 引言

高校線上教學(xué)的進(jìn)行主要由以下三種模式進(jìn)行：第一種是依托中國大學(xué)MOOC、智慧樹等教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行的SPOC教學(xué)。老師主要借助平臺(tái)已有的教學(xué)資源開展教學(xué)工作，通過選擇與本校教學(xué)計(jì)劃契合較好的內(nèi)容，定期推送學(xué)習(xí)視頻給學(xué)生，還利用平臺(tái)的發(fā)布作業(yè)、與學(xué)生交流互動(dòng)、組織考試等功能。這種教學(xué)模式主要適用于高等教育中課程知識(shí)點(diǎn)相對(duì)固定的基礎(chǔ)課，如高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等課程。在教學(xué)過程中，老師對(duì)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)方式掌控較弱。第二種是借助釘釘、騰訊會(huì)議等平臺(tái)開展直播教學(xué)。主要通過平臺(tái)與學(xué)生共享課件，進(jìn)行自主教學(xué)。這種模式的教學(xué)與平常的線下教學(xué)知識(shí)點(diǎn)基本一致，老師可以自主確定授課內(nèi)容，但由于與學(xué)員不能面對(duì)面溝通，授課質(zhì)量受到一定的影響。直播教學(xué)模式主要應(yīng)用于各高校的特色專業(yè)課教學(xué)過程。第三種教學(xué)模式為以上兩種教學(xué)模式的綜合，主要通過老師推送課程部分知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)視頻和直播教學(xué)部分知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)。專業(yè)基礎(chǔ)課作為基礎(chǔ)課和專業(yè)課學(xué)習(xí)之間的橋梁，既包含一些專業(yè)的基礎(chǔ)理論，又包含不同高校具有特色的專業(yè)基本技能，通常采用第三種教學(xué)模式進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)。經(jīng)過大半年的嘗試及實(shí)踐，老師和學(xué)生逐漸接受并適應(yīng)了網(wǎng)上教學(xué)，線上教學(xué)時(shí)間靈活、可以無限回放等優(yōu)點(diǎn)也逐漸凸顯出來。本文以《工程材料》課程為依托，討論“后疫情時(shí)代”專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行線上線下混合教學(xué)的改革和探索。

1 課程特點(diǎn)

《工程材料》是我校大部分專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，受眾面廣。在課程框架設(shè)計(jì)上以“成分（工藝）—組織、結(jié)構(gòu)—性能—應(yīng)用”間的關(guān)系為主線，加強(qiáng)金屬學(xué)、材料學(xué)、金屬工藝等方面的理論知識(shí)與工程應(yīng)用的相互揉合。通過本課程的知識(shí)學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握各種常用工程材料的化學(xué)成分、顯微組織、使用性能、材料的熱處理工藝以及實(shí)際應(yīng)用等方面的基本理論知識(shí)，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供必需的基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。通過本課程的能力訓(xùn)練，為學(xué)生將來走上工作崗位提供有關(guān)正確選材、合理用材的必要理論指導(dǎo)和實(shí)際幫助。對(duì)于少數(shù)優(yōu)秀學(xué)生，除了掌握必要的材料知識(shí)外，新材料的開發(fā)設(shè)計(jì)及應(yīng)用將開拓他們的思路和創(chuàng)新意識(shí)，為參加“機(jī)械創(chuàng)新大賽”等競賽活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)的材料理論基礎(chǔ)。

課程具有以下特色：（1）授課知識(shí)點(diǎn)豐富。既包括微觀抽象的知識(shí)點(diǎn)，如材料的組織結(jié)構(gòu)，又包含具體的實(shí)際應(yīng)用，如性能、工藝和應(yīng)用。還包括各類工程材料的應(yīng)用情況。（2）承上啟下作用明顯。由于本課程包含抽象的材料結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)，要求學(xué)生具有一定的物理、化學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)；本課程又為學(xué)生將來上崗提供有關(guān)正確選材、合理用材的必要理論指導(dǎo)和實(shí)際幫助。（3）注重實(shí)用，關(guān)注不同的專業(yè)特色。根據(jù)不同的專業(yè)背景，進(jìn)行不同的教學(xué)設(shè)計(jì)，選用不同的案例，使學(xué)生領(lǐng)悟“成分（工藝）—組織、結(jié)構(gòu)—性能—應(yīng)用”間的關(guān)系主線，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。

該課程目前的教學(xué)以課堂教學(xué)為主，輔以一定學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)、課堂討論。經(jīng)過多年的課程建設(shè)，教學(xué)資源基本滿足現(xiàn)有的教學(xué)要求。但隨著教學(xué)內(nèi)容的不斷更新，教學(xué)實(shí)踐的逐漸積累，教學(xué)模式也在不斷變化。此外，本課程為各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，需要針對(duì)不同的專業(yè)背景進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)。因此，迫切需要對(duì)原有課程進(jìn)行相應(yīng)的改革，以適應(yīng)新的教學(xué)要求。

2 課程教學(xué)模式的探索與研究

為了改進(jìn)《工程材料》課程的授課效果，服務(wù)的不同專業(yè)，結(jié)合我校人才培養(yǎng)新的要求和課程現(xiàn)狀，我們以學(xué)生為主體，根據(jù)專業(yè)背景，重塑部分教學(xué)內(nèi)容，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，開展線上線下混合教學(xué)改革，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。具體措施如下：

2.1 將課程知識(shí)內(nèi)容重新梳理，構(gòu)建線上線下混合教學(xué)知識(shí)體系新脈絡(luò)

受技術(shù)手段的限制，有些抽象復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)講授難度較大，需要占用較大比重的課時(shí)。因此，需要從智能技術(shù)手段角度出發(fā)，對(duì)課程知識(shí)體系進(jìn)行梳理，重新界定重點(diǎn)和難點(diǎn)，在傳統(tǒng)課程體系的基礎(chǔ)上構(gòu)建混合式教學(xué)體系新脈絡(luò)，以提高質(zhì)效。如：學(xué)習(xí)位錯(cuò)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，傳統(tǒng)課堂主要通過鋼球模型演示刃性位錯(cuò)、螺形位錯(cuò)的形成，再通過一般的圖片描述位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)及相互作用。由于該知識(shí)點(diǎn)本身比較抽象，再加上課時(shí)數(shù)的限制，沒有設(shè)置相關(guān)實(shí)驗(yàn)觀察，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)對(duì)位錯(cuò)的交互作用、位錯(cuò)的增殖理解不透，導(dǎo)致學(xué)習(xí)材料的塑性變形過程中，理解滑移變形的本質(zhì)和形變強(qiáng)化存在困難，因此位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和增殖相關(guān)知識(shí)為本課程的難點(diǎn)之一。而通過動(dòng)畫技術(shù)可以較好演示位錯(cuò)從產(chǎn)生、滑移運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)受阻及增殖全過程，有助于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。因此，位錯(cuò)相關(guān)知識(shí)不再為課程難點(diǎn)，教學(xué)過程中可以將關(guān)注點(diǎn)更多地放在位錯(cuò)增殖對(duì)性能的影響方面，加深學(xué)生對(duì)“成分（工藝）—組織、結(jié)構(gòu)—性能—應(yīng)用”間的關(guān)系主線的理解。

2.2 根據(jù)新構(gòu)建的知識(shí)脈絡(luò)和學(xué)生的專業(yè)背景，擴(kuò)充案例庫

該課程為本校大部分專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，專業(yè)不同，學(xué)生關(guān)注的材料類型也不同，因此，在進(jìn)行該課程的教學(xué)改革過程中，本著以合理用材和材料失效快速反應(yīng)為目標(biāo)，從專業(yè)背景出發(fā)，分門別類地?cái)U(kuò)充案例庫。所收集的案例從材料的服役環(huán)境和性能要求入手，設(shè)計(jì)材料的組織，進(jìn)一步倒推材料的成分和工藝，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)員發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力。例如：針對(duì)船舶與海洋工程專業(yè)，主要收集船體材料的應(yīng)用案例，包括普通內(nèi)河用碳素船體鋼、海洋用船體耐蝕鋼，深海及深潛器用高強(qiáng)鋼和鈦合金以及掃雷艦船用奧氏體型低磁鋼，還包括快速交通艇用玻璃鋼、鋁合金等。針對(duì)輪機(jī)專業(yè)，主要收集輪機(jī)相關(guān)機(jī)器零件用鋼，包括柴油機(jī)常用活塞銷、凸輪等常用合金滲碳鋼，曲軸、活塞桿、連桿等常用合金調(diào)質(zhì)鋼，各種彈性元件所用合金彈簧材料等。對(duì)于機(jī)修專業(yè)來說，還需要特別收集各種工具用鋼案例，以及結(jié)構(gòu)用材料、零件用材料與工具材料之間的相互作用相關(guān)案例。

2.3 從專業(yè)背景出發(fā)，為不同的專業(yè)錄制不同的預(yù)習(xí)微課

雖然案例庫中的案例介紹了不同專業(yè)背景下材料的實(shí)際應(yīng)用，能加深學(xué)生對(duì)“成分（工藝）—組織、結(jié)構(gòu)—性能—應(yīng)用”間的關(guān)系主線的理解，能極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。但實(shí)際應(yīng)用屬于關(guān)系主線中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，與每次課的具體知識(shí)點(diǎn)之間有一定的距離。因此，我們從案例入手，以案例中材料的具體應(yīng)用為目標(biāo)任務(wù)導(dǎo)向，將實(shí)際應(yīng)用與每次課的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)的融合錄制預(yù)習(xí)微課，并于課前推送給學(xué)生。例如：在學(xué)習(xí)晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，以晶體材料和非晶材料的性能差別引出一般金屬晶體材料的內(nèi)部原子是呈規(guī)則排列這一知識(shí)點(diǎn)，再通過比較普通艦船運(yùn)行一段時(shí)間后需要消磁以避免磁性兵器的攻擊，而同樣由鋼造的掃雷艦卻不怕磁性水雷，引入材料的具體晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

2.4 補(bǔ)充重難點(diǎn)章節(jié)的授課視頻

由于本課程的知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣，知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中如果一環(huán)脫節(jié)，就會(huì)影響后面知識(shí)的學(xué)習(xí)，從而極大地影響整體學(xué)習(xí)效果。針對(duì)此問題，我們錄制重難點(diǎn)章節(jié)的授課視頻發(fā)布于課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，以便于學(xué)生課后隨時(shí)鞏固復(fù)習(xí)。例如：在教學(xué)鐵碳相圖、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖等重難點(diǎn)章節(jié)時(shí)，我們同步錄制授課視頻，課后在課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上發(fā)布，該內(nèi)容可以作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充。

2.5 設(shè)計(jì)不同的討論專題，為形成性考核提供支撐

設(shè)計(jì)專業(yè)背景相關(guān)的討論專題，讓學(xué)員在專題討論的過程中加深對(duì)學(xué)習(xí)主線的理解，并學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際，有助于進(jìn)一步應(yīng)用所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)。例如：為港口航道與海岸工程專業(yè)設(shè)計(jì)的艦船攔阻索相關(guān)的討論專題，包括根據(jù)攔阻索的服役環(huán)境確定對(duì)攔阻索的性能要求，根據(jù)性能要求確定攔阻索材料的成分特點(diǎn)及制造工藝、預(yù)測制造過程中可能出現(xiàn)的缺陷、預(yù)測服役過程中可能發(fā)生的失效類型、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定失效的類型及改進(jìn)建議和措施。專題討論分組進(jìn)行。老師根據(jù)不同學(xué)生在專題討論中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分，不同小組之間也進(jìn)行互評(píng)，綜合老師評(píng)分和學(xué)生互評(píng)結(jié)果得出學(xué)生在專題討論中的成績，作為學(xué)生形成性考核的數(shù)據(jù)支撐。

2.6 完善《工程材料》課程網(wǎng)上學(xué)習(xí)平臺(tái)

完善《工程材料》課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站，根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)度發(fā)布重塑教學(xué)體系后的電子教材、不同專業(yè)的預(yù)習(xí)微課、重難點(diǎn)章節(jié)授課視頻，課外閱讀資料。利用網(wǎng)站的交流功能，定期舉辦網(wǎng)上討論、建立教員答疑制度、充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)的作用。

3 結(jié)束語

綜合傳統(tǒng)線下課堂教學(xué)和線上教學(xué)的優(yōu)勢，可以利用線上資源和現(xiàn)代多媒體技術(shù)完成基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)，將更多的線下課時(shí)用于理論知識(shí)的應(yīng)用方面的教學(xué)，提升學(xué)生的專業(yè)技能。本文以專業(yè)基礎(chǔ)課《工程材料》為例，首先分析了課程現(xiàn)狀，針對(duì)性地提出了進(jìn)行線上線下混合教學(xué)的改革方案，具體包括構(gòu)建教學(xué)新體系、擴(kuò)充案例庫、錄制預(yù)習(xí)微課、錄制重難點(diǎn)授課視頻、設(shè)計(jì)討論專題、完善課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站。學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)滿意度的調(diào)查結(jié)果表明，新的教學(xué)模式更有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；考核結(jié)果表明，采用新的教學(xué)模式教學(xué)，教學(xué)效果更好。