陳卓 堵偉桐 邱家用

(江蘇科技大學張家港校區(qū)冶金與材料工程學院 江蘇張家港 215600)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)和教育形式的深度融合，教育教學內(nèi)容形式也隨之不斷地進行創(chuàng)新和發(fā)展[1-3]。以接受型為主的微課、MOOC 平臺可作為日常學習的補充，實現(xiàn)異地和假期學習[4]；SPOC、線上線下混合式等建議式的教學方式提升了課堂互動性和靈活性[5]。相比傳統(tǒng)教學模式，合理利用以上教學方式能夠使教學效果得到明顯提升，但難以把握學生的個體差異性和調(diào)動學生學習主動性。目前，多種智慧教學平臺，例如超星學習通、智慧樹、藍墨云班課等[6-8]逐漸融入專業(yè)的課程教學活動中，使教師教學和學生學習的時間和空間得以拓展，可實現(xiàn)“以學生為中心”的教育模式。冶金工程作為一門工程實踐性較強的學科，要求學生在掌握冶金原理和基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上，提高與該專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的工程實踐分析與處理能力，采用智慧課堂平臺可給予學生更多的專業(yè)知識啟迪，培養(yǎng)每位學生的學習主動性和創(chuàng)新能動性。

1 教學現(xiàn)狀與討論

1.1 課程的設(shè)定

冶金工程的專業(yè)選修課程大多基于現(xiàn)階段國家時代需求和發(fā)展規(guī)劃設(shè)定，且授課對象普遍為大三、大四年級學生，課程具有較強的綜合性和應(yīng)用性，一般以實際冶金過程為研究對象，緊密圍繞生產(chǎn)過程以解決實際工程問題為目的。以江蘇科技大學冶金工程專業(yè)的專業(yè)選修課為例，主要開設(shè)課程有《冶金工程新技術(shù)》《海洋工程鋼鐵材料》《特種冶金》《冶金耐火材料》《環(huán)境生態(tài)學》《非高爐煉鐵》等，課程綜合性和應(yīng)用性強，如想充分學習這些課程內(nèi)容，學生需具備完善的工科基礎(chǔ)知識（高等數(shù)學、工程化學、大學物理、物理化學等），以及專業(yè)理論基礎(chǔ)和實踐認知（冶金工程導論、冶金物理化學、冶金傳輸原理、鋼鐵冶金學、冶金實驗研究方法等），選修課程一般為1～2 學分，即16～32 個學時。當教師采用傳統(tǒng)授課方式時，學生的學習主動性往往難以調(diào)動，導致整個課程的系統(tǒng)性思想、學生的知識遷移能力和實際工程應(yīng)用能力的發(fā)展受到限制，從而降低課程的教學質(zhì)量，同時學生走上工作崗位之后需要重新適應(yīng)、整合自己的知識體系。

1.2 理論知識與應(yīng)用知識相剝離

采用傳統(tǒng)的“課件+板書+講授”的“傳授式”教學模式，教學方法和手段單一，教師與學生間的有效互動率較低，導致學生對課程的印象為知識枯燥乏味、理論性強、深奧抽象、難于理解，難以激發(fā)學生的主動性思考及發(fā)現(xiàn)實際冶金反應(yīng)過程中問題的能力；同時，課程教材中部分內(nèi)容陳舊，所講授的知識點多而散，與當前“大數(shù)據(jù)”信息技術(shù)和科技發(fā)展的前沿動態(tài)脫節(jié)，理論和實際剝離，因此，教學過程中需提前總結(jié)和發(fā)現(xiàn)各門先修課程知識的內(nèi)在聯(lián)系，提煉各門課程相關(guān)知識點，結(jié)合目標課程理清知識脈絡(luò)，強調(diào)知識體系的連貫性，開拓學生思路，激發(fā)自主學習積極性，進一步利用網(wǎng)絡(luò)資源、仿真軟件等自主學習相關(guān)內(nèi)容。因此，需結(jié)合相關(guān)課程背景和社會實際需求，開展具有社會時效的專業(yè)課程的改革研究和實踐，將理論與實踐教學相結(jié)合，激發(fā)學生的學習興趣，通過增設(shè)實踐環(huán)節(jié)促進學生對抽象理論知識的掌握，培養(yǎng)學生獨立思考，結(jié)合實際，解決問題的能力，推動思政育人專業(yè)育才改革，培養(yǎng)出合乎社會需求的應(yīng)用型人才。

1.3 教學內(nèi)容與學時難以平衡

冶金專業(yè)選修課程一般為16～32個學時，課時少，但專業(yè)知識點繁多，需充分掌握冶金相關(guān)理論和系統(tǒng)知識，但實際上學生個體接受新知識能力以及目前所具備的專業(yè)基礎(chǔ)知識差異明顯，教師無法在規(guī)定的課堂時間里將繁多且復雜的專業(yè)知識高質(zhì)量地教授給學生；另外，專業(yè)選修課程與工程實際應(yīng)用相關(guān)，所涉及的知識面廣，這也往往會造成學生的學習負擔重且效率低，花了大量的時間但是多數(shù)學生并沒有真正理解和掌握課程的核心內(nèi)容。

1.4 課堂及課后反饋效果欠佳

當前課堂的交流互動形式一般為教師主動提問，學生被動回答，且因為學生個體差異和課時有限，教師很難掌握多數(shù)學生的課堂中的學習狀態(tài)。課后通過作業(yè)形式了解學生的學習情況，但作業(yè)的布置、提交、批改和講解的整個課后反饋流程具有時間周期長、時效性低、問題導入性差等明顯的缺點，導致學生整體的學習效率低下，并且教師無法充分掌握學生的學習情況。

2 基于智慧課堂的教學課程改革措施

2.1 智慧課堂的教學模式

智慧課堂的教學模式，即教學過程和教學結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)課堂存在明顯差異。傳統(tǒng)的專業(yè)課程教學由教師課前備課、課內(nèi)講授、課堂提問、發(fā)放課后作業(yè)這5 個環(huán)節(jié)和學生課前預(yù)習、聽課、回答問題、完成課后作業(yè)這4 個環(huán)節(jié)組成，即“5+4 模式”[5]。該模式在教學過程中存在許多弊端，而理想的智慧課堂采用能夠?qū)崿F(xiàn)“8+8”模式，即教師的教學過程和學生的學習各分為8 個環(huán)節(jié)，可明顯地豐富傳統(tǒng)的教學方式以及教學內(nèi)容的多樣性，教學過程能夠?qū)崿F(xiàn)及時反饋和交流，比傳統(tǒng)教學流程更加立體[5]，使得“教”與“學”相互滲透融合。

冶金工程專業(yè)選修課智慧的授課模式為課前問題引導、課內(nèi)知識內(nèi)化和課后拓展鞏固三大階段，具體如圖1所示。教師在課前通過“超星學習通”等智慧平臺將學習資料發(fā)放給學生，例如：非高爐煉鐵課程提前發(fā)放學科前沿的文獻資料和國家“碳達峰、碳中和”的政策導向等，師生可通過線上平臺交流預(yù)習階段產(chǎn)生的問題，教師通過線上測試獲得預(yù)習結(jié)果反饋，并有針對性地進行二次教學設(shè)計，提升學生對課題內(nèi)容的學習志趣。課內(nèi)階段可實現(xiàn)師生探究式學習，學生可實現(xiàn)小組內(nèi)成員面對面交流和不同小組之間采用線上平臺多種方式互相交流，提升學生的整體主動性，教師在課中重點是對教學重難點進行深入的啟發(fā)式講解，同時智慧課堂提供了“以學生為中心”的翻轉(zhuǎn)課堂平臺，保證不同層次的學生開展無障礙交流。課后階段可通過學習平臺給學生推送個性化作業(yè)，不僅可以實現(xiàn)客觀題的及時反饋，老師能夠及時掌握主觀題結(jié)果，而且學生可以隨時在平臺上分享學習感受，提出問題，與老師和同學共同交流。教師根據(jù)平臺提供的學習數(shù)據(jù)分析學生的知識掌握情況，從而實現(xiàn)直觀、全面地把握學生的學習情況。

圖1 基于智慧課堂的冶金專業(yè)選修課程教學改革內(nèi)容

2.2 優(yōu)化理論教學內(nèi)容

冶金專業(yè)選修課程課時少，但是涵蓋內(nèi)容廣、知識點繁多，使得內(nèi)容銜接性差、邏輯性弱，教學過程中重點內(nèi)容不突出，多數(shù)學生處于似懂非懂的狀態(tài)。所以，理論教學內(nèi)容需重新建立專業(yè)選修課程與各門先修課程知識的內(nèi)在聯(lián)系，提煉各門課程相關(guān)知識點，理清課程的知識脈絡(luò)，不去追求細枝末節(jié)，強調(diào)知識框架的完整性和連貫性。構(gòu)建以能力為本位、以實際應(yīng)用為主線的課程教學計劃，將專業(yè)理論知識與工藝相結(jié)合，授課中課程的專業(yè)知識以行業(yè)動態(tài)為問題導向，通過搜集最新的相關(guān)課程研究領(lǐng)域前沿知識和工業(yè)應(yīng)用經(jīng)典案例，提升了學生整合多門課程知識、自主查閱文獻資料能力，從而改變接受書本知識的唯一學習方式，通過“全方位+多角度+多空間”的探討，提高學生的問題導向性和知識融合的成效性，使不同層次的學生均能提高專業(yè)知識的系統(tǒng)性以及學科專業(yè)素養(yǎng)。

2.3 提供多方互動空間

根據(jù)課前學生預(yù)習測評結(jié)果和提前發(fā)放的學習資料或問題反饋的主要預(yù)習效果開展課堂內(nèi)情景創(chuàng)設(shè)，以此導入新課程中，歸納出預(yù)習階段出現(xiàn)的普遍性疑問，課堂中重點精講或分組討論，最終能夠從老師和學生多方角度獲得解答；以強帶弱的分組討論環(huán)節(jié)可解決非普遍性問題，同步提升小組成員內(nèi)部不同知識認知層次學生的學習情況，例如：冶金過程的工藝性環(huán)節(jié)，學生通過自行闡述流程工藝和改進舉措，主動思考不同工藝背后隱藏的基礎(chǔ)理論和實際應(yīng)用等核心問題，將專業(yè)理論知識與實際工藝緊密結(jié)合，強化課堂上師生間以及學生間的互動與討論，創(chuàng)設(shè)生動、活潑與輕松、民主的教學氛圍，逐漸鍛煉出學生大膽質(zhì)疑、發(fā)現(xiàn)問題、深入思考、科學想象等創(chuàng)新思維能力。

智慧課堂可提供個性化教學多方位的互動空間，老師可動態(tài)掌握每個學生分別在課前、課中的學習效果，實現(xiàn)授課過程的動態(tài)調(diào)整分組。課后通過信息技術(shù)平臺，學生完成作業(yè)和測試并能夠及時向各組推送測評結(jié)果。老師通過測評結(jié)果進行點評，組內(nèi)成員可繼續(xù)對課程內(nèi)容討論總結(jié)，老師基于測評結(jié)果進行總結(jié)提升。該教學過程能夠同時實現(xiàn)師生和生生間的雙重互動、線上線下互動等多方位的互動環(huán)節(jié)，保證了教學形式的多樣化、高效化和實時化。

2.4 優(yōu)化課程過程考核

對比傳統(tǒng)課堂的過程考核，智慧課堂可依據(jù)每位學生課前和課中的學習情況推送個性化作業(yè)和復習資料，學生可通過在線平臺及時提交，并且專業(yè)選修課程的主觀討論題優(yōu)勢明顯，學生完成作業(yè)后依然可通過在線交流分享學習觀點、與老師和同學進行實時交流探討，問題得到及時反饋，師生和學生間的互動、總結(jié)和反思，使學生進一步深入理解相關(guān)概念、原理及應(yīng)用，尤其是融合理論專業(yè)知識和工藝背景、提高解決實際應(yīng)用問題和綜合能力。最終，依據(jù)學習平臺提供的分析數(shù)據(jù)，教師能夠準確把握學生的知識掌握情況，為接下來的課程內(nèi)容做好鋪墊和內(nèi)容設(shè)計的依據(jù)。

2.5 智慧課堂在冶金專業(yè)0.55 選修課程中應(yīng)用的優(yōu)勢

冶金工程專業(yè)本身一門應(yīng)用性學科，培養(yǎng)冶金工程領(lǐng)域科學研究與開發(fā)應(yīng)用、工程設(shè)計與實施、技術(shù)攻關(guān)與技術(shù)改造、新技術(shù)推廣與應(yīng)用、工程規(guī)劃與冶金企業(yè)管理等方面的專門人才。選修課程為拓展和激發(fā)學生系統(tǒng)的專業(yè)理論知識和良好的綜合性分析專業(yè)問題提供途徑，采用智慧課堂的教學模式，可建立“亦師亦友”課上和課下的師生溝通模式，學生學習過程中主動性明顯提高，學習目標明確。課程分組討論方便易行，學生通過強帶弱的分組討論過程，可使基礎(chǔ)好的學生知識進一步得到鞏固，同時帶動基礎(chǔ)弱的學生的學習積極性和知識學習能力，課堂時間利用率得到提升，彌補了專業(yè)課學時不足的問題；全體學生參與課內(nèi)討論，思維活躍，問題導向性強，同時學生能夠獨立總結(jié)課程核心思想，以此教學改革為切入點，探索并建立“以學生為中心”的學生培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)改進的教學模式，完善從學習目標—培養(yǎng)目標—培養(yǎng)方案—課程大綱—評價分析—課程品質(zhì)報告—改進方案實施—學習目標的閉環(huán)質(zhì)量持續(xù)改進方式，實現(xiàn)復合型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

3 結(jié)語

智慧課堂為打破傳統(tǒng)教學模式中存在的學生學習主動性弱、參與度低等問題提供了好的平臺，尤其是專業(yè)選修課程，其能夠拓展學生知識視野，增強學生與學科前沿并行的創(chuàng)新意識，因此也需要教師充分利用大數(shù)據(jù)時代提供的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)應(yīng)用于理論教學和實踐教學改革中，激發(fā)學生學習的主動性和自主探索的創(chuàng)新精神。在今后的教學活動中，面向大數(shù)據(jù)需求的教學改革仍需不斷調(diào)整、優(yōu)化和總結(jié)，提高課程與課程的銜接性，進一步提高專業(yè)知識的教學效果和學生的實際應(yīng)用能力，實現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標。