基于雨課堂的“材料科學基礎”多元化課堂教學改革與實踐

劉奮照 王 玲 李 楠 楊旭鋒 王中慧

(呂梁學院 化學化工系,山西 呂梁 033000)

打造魅力“金課”,淘汰“水課”,構建智慧課堂,實現課堂教學多元化,成為目前本科教學改革與發展的重要課題[1]。“雨課堂”是清華大學與學堂在線共同研發的一款新型線上智慧教學工具,通過微信平臺連接教師和學生的智能終端,完成“課前-課堂-課后”每一個教學環節的數據收集和分析,符合當前本科教育教學改革創新的要求,具有十分重要的現實意義和價值[2-4]。作者結合我校材料化學專業在“材料科學基礎”課程教學過程中的實際情況,深入探討基于雨課堂的“材料科學基礎”課程多元化教學改革。

1 “材料科學基礎”課程的教學現狀

“材料科學基礎”課程是針對高校材料類專業學生開設的一門非常重要的專業技術基礎課程。它是學生在學完基礎課程(包括“高等數學”“大學物理”“無機及分析化學”“物理化學”等)后,進入專業課程(如“材料物理性能”“金屬學與熱處理”“材料制備與加工”等)前必須學習的一門課程。基礎課程通常與工程實際存在比較大的距離,而專業課程則與工程實際聯系緊密。基礎課程與專業課程在思維方式上有較大差別,“材料科學基礎”就是兩者聯接的一個橋梁。該課程主要以金屬材料、非金屬材料、高分子材料及復合材料為研究對象,從電子、原子尺度入手,介紹熱力學、動力學理論及納觀、微觀、細觀尺度組織、斷裂機制及宏觀性能,涉及工程材料中的原子排列、固體中的相結構、凝固、相圖、材料中的擴散、塑性變形、回復與再結晶和固態相變等單元知識。該課程知識容量大,具有基礎概念定義多、知識內容抽象、邏輯性強、基本原理規律多等特點。傳統教學大多是教師課上板書講授,學生被動接受,無法構建積極的互動課堂教學,難以形成學生自主性學習,很難達到最佳的課堂教學效果和教學質量。

1.1 教學方式單調,對學生綜合素質的提高不利

我校材料化學專業目標定位是培養綜合應用型技術人才,學生除了掌握必備的理論知識之外,還需要鍛煉團隊合作意識、自主學習能力和終身學習能力。而傳統的“以教為主”的教學方式只是單一地對學生進行“知識的灌輸”。學生通過課堂學習只是對理論知識“記和背”,而其他方面的能力和素質得不到訓練和提高。

1.2 理論知識偏抽象枯燥,學生難以實現透徹理解

“材料科學基礎”課程教學內容主要包括工程材料四要素之間關系的理論知識,知識點內容繁多,理論抽象。對于一些抽象概念或理論知識點來說,傳統課堂教學單純“注入式”的教學方法,不利于學生理解掌握,依然停留在過去“死記硬背”的方法上。而該課程抽象的理論知識主要集中在工程材料中的原子排列等前面章節,如果采用傳統的“照本宣科”式的教學容易使學生產生逆反心理,進而影響到后面單元的學習,甚至對該課程產生逆反心理[5]。

1.3 師生交流時間和方式有限,學生學習反饋不暢

大多數高校教師都承擔著教學和科研雙重任務,平時較難抽出合適時間對學生進行輔導答疑。學生除課堂學習外課余生活也非常豐富,及時的學習反饋對教師調整授課內容非常有益,對學生答疑解惑更具針對性[6],因此靈活的時間管理和現代化的交流平臺更受老師和學生青睞。

2 雨課堂在“材料科學基礎”課程教學改革實踐中的應用

作者在2018—2019學年第2學期,2019—2020學年第2學期,2020—2021學年第2學期中,對我校材料化學專業“材料科學基礎”課程進行了多元化的教學改革與實踐,借助“雨課堂”教學平臺進行“課前-課堂-課后”的混合式教學。課前通過錄制短視頻和設計學習任務單引導學生自主學習;課中通過問題探討,互動討論等方式對知識進行內化;課后通過線上答疑,批改作業等進行師生交流,師生共同反思等。具體教學流程如圖1。

圖1 基于雨課堂的多元化教學過程示意圖

2.1 課前

根據“材料科學基礎”的課程特點及每一單元需要掌握的知識點,結合學生學習需求,運用“雨課堂”智慧教學工具制作單元短視頻、單元課件和單元學習任務單。其中短視頻資源結合傳統文本課件,講授內容更具體更形象,更容易將教學信息準確地傳授給學生;單元學習任務則起到課堂教學的導線作用,使學生明確單元學習的目標、重難點等。通過課前將預習資料推送給學生,督促并監測學生自主完成單元知識的預習任務,便于教師深化學情分析,優化課堂教學設計,在課堂上有針對性地開展教學活動。

2.2 課堂

利用“雨課堂”開展混合式多元化的課堂教學。通過限時掃碼簽到,節省了課上點名時間,提高了課堂效率,及時了解班級學生實際到課率,加強了對課堂教學的管理。根據監測到的學生課前預習情況,教師“對癥下藥”式地講解學生在自主學習過程中感到疑惑的知識點。課堂教學中允許學生隨時通過“不懂”按鈕、彈幕等功能參與課堂活動,活躍課堂氣氛,加強師生間、學生間的互動,提高課堂的趣味性。在每一單元教學任務結束時,圍繞重要知識點開展限時單元測驗,及時了解學生對重難知識點的掌握程度。對測驗成績較低的學生在后續課堂中重點關注,適當時可點名讓其回答問題,吸引學生的注意力,引起學生對課程知識學習的重視。

2.3 課后

單元作業通過“雨課堂”課后定時推送,并設置提交截止時間,督促學生在規定時間內完成作業,鞏固所學知識內容。此外,還增加課外資源板塊的拓展學習,開闊學生視野,有利于學生對后續專業方向課程的學習和認識。

利用“雨課堂”智慧教學工具推送教學資源,記錄課前預習、課堂出勤、課堂互動、單元測試、單元作業、單元討論等所有課程教學活動數據,用以監測學生自主學習成效和多元化客觀評價學生學習過程,將“課前-課堂-課后”3個環節進行了非常好的銜接,這種師生協作的混合式翻轉課堂教學,使教師的“教”與學生的“學”達到事半功倍的效果[7]。

3 教學改革效果反饋

基于“雨課堂”的多元化智慧課堂教學改革,順應了當前大數據背景下的高校信息化教學和課堂教學改革創新的需求,有著非常重要的現實意義和實踐意義。

3.1 改革方法,打造高效互動的教學模式

以教學效果提升為目的的教學方法改革和創新,改變了過去的課堂教學模式,從以教師為中心的知識傳授模式轉向以學生為中心的能力培養模式,教學課堂活了起來。課前,學生完成預習資料,提出“疑惑”;課堂上,教師和學生協作探討并解決“疑惑”,完成單元互動討論;課后,學生自主學習,完成單元測試和單元作業,進一步內化“疑惑”。這種“課前-課堂-課后”高效互動的教與學,激發并提高了學生學習的自主性和積極性,注重強化每一教學單元的課堂設計和學生能力素質的培養,杜絕了單純的知識教授傳遞;注重強化信息化技術與教育教學融合,杜絕了簡單形式化的信息技術應用;注重強化師生互動、生生互動,杜絕了教師滿堂講、學生被動聽的現象出現。

3.2 科學評價,開展全過程多元化的評價體系

以激發學習動力為目的的評價體系改革和實踐,改變了過去單一的期末考核模式,轉向了“課前-課堂-課后”全過程多元化的考核評價,學生忙了起來。課前主要監測學生課程視頻預習情況等;課堂上包括隨機點名出勤,單元互動討論等;課后包括學生完成單元測試和單元作業等。這種“課前-課堂-課后”全過程多元化的評價方式,對學生每一環節進行了實時動態記錄和統計反饋,對學生學習情況和教師教學效果作出了更加全面、客觀、真實的評價。

4 結語

作者將“雨課堂”智慧教學工具應用于材料科學基礎課程課堂教學中,進行“課前-課堂-課后”的混合式教學。課前設計“疑惑”,引導學習;課堂探討“疑惑”,互動討論;課后內化“疑惑”,交流反思等。“材料科學基礎”課程多元化教學改革和實踐體現了教學方法的先進性和互動性,推進了現代信息新技術與教學的深度融合,可對高校教師運用信息化新技術開展多元化混合式課堂教學改革提供一定的借鑒。