高等職業教育《工程材料》課程信息化教學改革與實踐

張愛菊 李子成 王麗潔

（石家莊鐵路職業技術學院 河北石家莊 050041）

1 引言

新科技時代下，互聯網、大數據、人工智能、物聯網、5G等各類信息技術無處不在，職業教育教學模式在信息化背景下正在發生重要變革。“工程材料”是土木工程類專業一門專業必修課，課程主要包括石灰、石膏、水泥、砂石、混凝土、砂漿、鋼材及瀝青等材料性能指標的檢測及質量控制，課程設置理論與實踐比例1:1。主要培養學生崗位任職必需的各種工程材料的檢測及質量控制等技能，旨在為后續掌握專業技能達到崗位任職能力奠定堅實的基礎。新生代高職學生學習情緒化較高，對于難以理解的抽象知識，學習興趣不高，導致學生學習動力不足，達不到理想的教學效果。

教育部印發《教育信息化“十三五”規劃》及《教育信息化2.0行動計劃》等文件，推動智能環境下職業教育的信息化發展及改革創新[1-2]。《國家職業教育改革實施方案》[3]提出：教育信息化的核心理念是促進信息技術與教育教學深度融合，教育信息化是基于信息技術構建適應“互聯網+職業教育”發展需要的新型教學模式。信息化背景下，高職教育信息化以信息技術為基礎，創新教育理念，構建新型教學模式[4-7]，更符合新生代高職學生的特點。依據崗位任職要求進行目標定位，利用現代信息技術，重構理論和實踐教學內容，創建理實一體化教學模式，提高教學資源利用率，提升教學水平，實現教學目標，達到理想的教學效果。本文以“工程材料”課程為例結合高職學生特點，依據崗位任職要求，教師引導學生通過探究、分享、解決問題等方法掌握知識、提高技能，有效利用互聯網、大數據、虛擬仿真等技術構建多元互動，多元評價、理實一體化的網絡課堂，探索建立虛實融合的教學環境，初步形成線上線下混合式教學模式。

2 基于崗位需求，改革教學設計

習近平總書記對職業教育發展的要求中提到，堅持產教融合、校企合作，堅持工學結合、知行合一。加強企業深度參與協同育人，讓企業人才需求與職業教育零距離對接。采取雙元育人機制[8,9]，企業深度參與教學活動，校企老師共同制定教學計劃，確定教學內容和教學方式。

創建“以學生為本”的課堂，從高職學生實際特點出發，基于企業材料質量檢測試驗員、材料員的崗位需求，將常用工程材料的特點、選用、保管及檢測作為教學重點。以企業施工現場常用工程材料檢測為主線，結合學校與企業的檢測設備情況，以水泥、砂石、混凝土、砂漿、鋼材及瀝青等常用工程材料的檢測項目重構課程模塊。通過云課堂平臺進行課前引導掌握學生知識薄弱點，在課中采用案例、任務驅動等教學方法；學生通過小組討論、自主探究的學法，自主分析問題并解決問題。課堂教學按照“引、演、做、析、評、測”六步法實施，以問題引領為主線解決為什么學、如何學、如何測定等內容，完成每節課的教學內容。

教學過程中使用的工程材料除常規粗、細骨料等材料外，還包括來自企業實際生產的機制砂、再生粗骨料等環保材料產品，課堂教學中與企業工程師連線為學生介紹產品性能、制備混凝土后的性能差異，使學生了解實際施工現場使用的材料與試驗室環境下材料的差異。企業工程師進課堂，并利用手機投屏將試驗操作要領實時投放到大屏幕上，供大家學習，對學生在材料檢測試驗中的不規范操作予以指正。

教學設計充分體現“學生為主體，教師為主導”的教學理念。課堂采用游戲、虛擬仿真、微課、動畫及網絡課程平臺等多種信息化教學手段，將教學內容進行形象、直觀的展示，突破了教學重難點，實現“教中做，做中學”。使學生掌握工程材料的相關標準、檢測指標及檢測方法，獨立完成相關指標的檢測，達到教學目標。要求學生通過學習后達到建筑材料檢測員、試驗員崗位需求和考核要求，實現從學校到企業的無縫銜接。

3 課程思政與專業知識有機融合

習近平總書記在全國教育大會上提出，要把立德樹人融入思想道德教育、文化知識教育、社會實踐教育各環節，教師要圍繞這個目標來教，學生要圍繞這個目標來學。為積極落實習總書記提出的指示，貫徹德技并修、工學結合的育人機制，全面梳理專業課程中的思想道德教育元素，在教學設計時將思想政治教育元素與技術技能培養形成有機統一，在課堂教學中為學生講述工程質量的精益求精、優秀行業的勞動模范事跡、加強勞動教育，潛移默化地培養學生吃苦耐勞、永不言敗的工匠精神及職業精神，并立志成為高素質的技術技能型人才。

教學環節中除采用常用工程材料外，引入環保材料及再生材料。水泥材料的知識拓展通過采用新技術、新工藝降低生產能耗，強調降低工程中建設時能耗及使用時能耗。砂石材料除工程中常用的天然砂、石材料，還包括機制砂及再生骨料等綠色環保材料的性能指標及檢測方法。一方面對促進混凝土制品節約建設投資及工程基礎設施建設具有重要現實意義，另一方面增強學生的環保意識。

4 建設線上學習資源

在疫情防控的特殊時期，教育部印發《關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》[10]，意見指出積極開展線上授課和線上學習等在線教學活動，保證疫情防控期間教學進度和教學質量，實現“停課不停教，停課不停學”。網絡教學成為這一時期的主要教學模式，從而也推動了信息技術在專業課程教學中的實踐應用。

“工程材料”課程線上資源依托高速鐵道技術專業教學資源庫“高速鐵路工程材料”子課程，課程資源豐富，通過職教云SPOC課程新建班級，面向土木工程類專業學生，采用“學習通直播+SPOC”混合教學模式，極大地豐富了學生線上學習資源。2020年新冠疫情期間，學生通過線上資源的視頻、PPT、微課、動畫、測試題等內容，可以做到“手中無書，心中有書”，在家隨時隨地、靈活自學。截至2020年7月31日，職教云統計課程活動分布情況如圖1，教師依托超星學習通、騰訊課堂等直播方式對學生進行線上直播輔導，對引導學生起到積極的推動作用。

圖1 “高速鐵路工程材料”資源庫課程活動分布統計

5 信息化教學實施過程

5.1 課前依托云課堂平臺開展活動

教師課前在云課堂發布學習要求、測試、課程評價標準，學生進行自測、意見反饋、師生交流。教師通過云課堂反饋的大數據，掌握學生的學習情況，知曉學生的知識疑難點，針對疑難點重點講解。例如在混凝土配合比設計教學環節，通過網絡平臺統計的課前數據，發現同學們的疑難點主要集中在配合比設計適配調整與試驗規范操作方面，如圖2所示。針對疑難點，課堂環節采用視頻、游戲、虛擬仿真等信息技術手段進行授課。課前有效數據統計，課中做到有的放矢。

圖2 統計學生數據得出知識疑難點

5.2 課中利用多種信息化手段

強化信息技術在教學過程中的實施，教師和學生利用現代化網絡、媒體等信息資源和技術進行教與學的融合。推動教育理念更新，推進教學改革的深度，積極推進“互聯網+教育”發展。信息化手段使教學內容更豐富，教學設計更符合高職學生學習特點。微課、動畫、視頻等信息技術將知識動態化，降低知識難度，提高學生的學習興趣；虛擬仿真軟件技術模擬真實混凝土攪拌工藝，使學生直觀地認識混凝土的和易性測定方法及混凝土配合比適配調整的效果，虛擬仿真技術在線上教學階段猶如雪中送炭，使線上教學無法實現的教學環節，通過虛擬仿真展示出來。通過運用信息化手段，將各章節的難點知識化繁為簡，云課堂作為評價的媒介，能夠將學生學習情況及時反饋給教師，教師能及時調整教學方案及進度，達到“教、學、做、評”一體化。

圖3列出了課程中部分教學環節信息化手段的應用。例如粗細骨料的顆粒級配及混凝土和易性評定教學環節的試驗項目操作的規范性是教學難點，先利用微課或動畫展示試驗操作方法，然后教師實際操作并講解操作關鍵點，同時利用手機將教師操作過程實時投屏放大到大屏幕上，每個學生都能看清操作細節，學生觀看并記錄操作要點，實時進行師生互動。又如混凝土配合比設計的適配與調整也是教學難點之一，課中采用迷宮尋寶游戲使學生鞏固配合比設計步驟知識要點；教師發布配合比設計的適配與調整任務，學生分組討論將調整后的數據輸入虛擬仿真軟件，學生通過軟件清楚掌握不同調整方法得出的混凝土和易性效果不同，最終掌握配合比設計適配與調整的知識要點。

圖3 多種信息化教學手段的應用

5.3 課程構建多元考核評價體系

“工程材料”課程采用學評同步、以評促教過程性多元考核評價體系，其中包括課前討論、問卷調查及測驗占10%、課中簽到、提問、討論、小組PK及測驗占70%、課后作業、考試、問卷調查占20%的多維度評價；評價主體有專職教師、企業老師、學生和小組成員，教師對學生的綜合表現評價、企業老師對學生的實操結果評價、學生對教師及教學效果評價、學生自我評價總結，實行多元評價考核體系。并且將學校與企業的評價相結合，使學生能力達到任職崗位技能要求。圖4是多元考核評價結果，教師查看成績冊，掌握學生的綜合表現情況。

圖4 考核評價結果

5.4 課后追蹤學習情況及問卷調查

教師通過云課堂平臺發布課后作業或測驗，使學生能夠對課程知識點進行有效的課后鞏固及拓展，加強知識要點的掌握。課后通過云課堂平臺進行問卷調查及學生評價。圖5是學生對教學手段滿意度問卷調查及教學手段的評價，發現學生對微課、虛擬仿真、線上互動等信息化教學手段滿意度較高，利用信息技術提高學生的學習興趣，從而達到理想的教學效果。

圖5 學生對教學手段的滿意度

6 結語

新科技時代背景下，教育理念和教育模式要不斷更新，才能跟上時代的步伐，先進的教育模式及教學改革才能培養出符合時代發展的人才。在“工程材料”課程教學中進行信息化教學改革與實踐，以學生為本，以崗位需求為導向，有效利用互聯網、大數據、虛擬仿真等技術構建多元互動，多元評價、理實一體化的網絡課堂，探索建立虛實融合的教學環境，初步形成線上線下混合式教學模式。利用微課、動畫、視頻、游戲、虛擬仿真等多種信息化教學手段，調動學生的學習積極性，解決課程中的重難點。初步探索了“工程材料”課程信息化教學改革的實施過程。采用信息化手段教學打破了傳統的教學模式，發揮了學生認知主體的作用，充分調動了學生的學習興趣及主動性，達到良好的教學效果。“工程材料”課程的信息化教學改革與實踐適應現代職業教育高水平發展的方向，為建筑工程領域助力培養專業知識、職業技能和信息素養三位一體的高素質技術技能型人才。