馬寶霞 康福偉 胡茂良
[摘 要]金屬力學(xué)性能課程是一門(mén)典型的理工科學(xué)科基礎(chǔ)課,具有很強(qiáng)的理論性和鮮明的工程應(yīng)用特征,重在培養(yǎng)學(xué)生研究、評(píng)價(jià)和應(yīng)用金屬材料的能力。遵循以“學(xué)生為中心”的工程教育理念,文章嘗試在金屬力學(xué)性能課程授課過(guò)程中引入智慧樹(shù)教學(xué)平臺(tái),創(chuàng)新并豐富教學(xué)模式,即采用線上線下雙線融合教學(xué)模式,面向金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)的學(xué)習(xí)全過(guò)程,為培養(yǎng)具有堅(jiān)實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)、較強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的金屬材料工程領(lǐng)域應(yīng)用型高級(jí)專門(mén)人才奠定基礎(chǔ)。
[關(guān)鍵詞]金屬力學(xué)性能;教學(xué)模式;教學(xué)改革;線上線下;混合模式;創(chuàng)新
[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2023)10-0035-03
金屬力學(xué)性能課程是一門(mén)典型的理工科學(xué)科基礎(chǔ)課,這門(mén)課為金屬材料工程專業(yè)后續(xù)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、專業(yè)實(shí)踐、綜合實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。課程主要闡述各種載荷服役條件下力學(xué)性能指標(biāo)意義與工程應(yīng)用;研究金屬成分、組織結(jié)構(gòu)、工藝和性能之間的關(guān)系和規(guī)律,以及零件在不同服役條件下的性能需求,為零件合理選材、工藝制定以及失效分析提供基本理論和基本知識(shí)。因此,該課程具有很強(qiáng)的理論性和鮮明的工程應(yīng)用特征[1-3]。通過(guò)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生可以掌握性能指標(biāo)的物理本質(zhì)、測(cè)試原理與方法,深入理解金屬力學(xué)性能與外在服役條件和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,具備解決實(shí)際問(wèn)題及創(chuàng)新的能力;根據(jù)力學(xué)性能要求正確評(píng)定和選用金屬材料,運(yùn)用力學(xué)性能測(cè)試方法作為科學(xué)研究的有力工具,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究素養(yǎng)和工程素養(yǎng)[4-5]。因此,為實(shí)現(xiàn)金屬材料工程領(lǐng)域應(yīng)用型高級(jí)專門(mén)人才的培養(yǎng)目標(biāo),本文在金屬力學(xué)性能課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)方面進(jìn)行了探索性的改革嘗試,現(xiàn)將從本課程教學(xué)改革舉措、成效進(jìn)行闡述。
一、教學(xué)改革前課程面臨的問(wèn)題
首先,課程涉及金屬材料各種載荷下的力學(xué)行為,學(xué)生對(duì)于低階化知識(shí)點(diǎn)(如概念、符號(hào)等)易懂、易學(xué)但易忘,對(duì)于高階化知識(shí)點(diǎn)(力學(xué)行為的本質(zhì)及與組織及外界條件的關(guān)系)難懂、難記。
其次,授課內(nèi)容設(shè)計(jì)追求理論知識(shí)的系統(tǒng)性,而缺乏知識(shí)的實(shí)踐認(rèn)識(shí),運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程性不足,帶給學(xué)生直觀實(shí)際應(yīng)用的感受欠佳,導(dǎo)致學(xué)生難以做到學(xué)以致用、逆向的思辨能力較弱。
最后,目前在本科院校里,金屬力學(xué)性能課程大部分以線下教學(xué)為主,即通過(guò)傳統(tǒng)的教師“灌輸”方式進(jìn)行授課,主要以教師為主體,“師生”和“生生”互動(dòng)有限,存在學(xué)生課堂上精神不集中、覺(jué)得課堂內(nèi)容枯燥等現(xiàn)象,學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性不高,自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)很難達(dá)到“質(zhì)”的變化。
針對(duì)上述問(wèn)題,金屬力學(xué)性能課程要從授課模式、授課方法、考核方式等方面進(jìn)行改革,不僅要把課本上的知識(shí)講明白,還要把相關(guān)的前沿科研成果、大國(guó)工程、科學(xué)家事跡等案例和思政元素與理論知識(shí)相結(jié)合,形成課程互動(dòng)討論模式,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情,真正做到以學(xué)生為中心,全面提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和綜合素質(zhì)。
二、教學(xué)模式改革中的課程構(gòu)建
伴隨新時(shí)代教學(xué)理念興起、教育觀念的更新,教育模式的變革勢(shì)在必行。金屬力學(xué)性能課程以提高學(xué)生工程實(shí)踐應(yīng)用能力為教學(xué)目標(biāo),廣大教師在理論知識(shí)、實(shí)踐過(guò)程以及教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面不斷地進(jìn)行嘗試和創(chuàng)新[6-8]。目前,線上線下混合教學(xué)模式被越來(lái)越多的教師所青睞。而且,通過(guò)新冠疫情影響下的教學(xué)實(shí)踐證明,線上線下混合教學(xué)模式很好地解決了疫情影響下的教學(xué)任務(wù)。這種混合教學(xué)模式包括線上教學(xué)和線下教學(xué)兩部分,分別承擔(dān)不同的教學(xué)任務(wù)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程由課前的學(xué)生自主學(xué)習(xí),課中的知識(shí)反饋、難點(diǎn)解析、知識(shí)拓展,以及課后的實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)等組成。相比傳統(tǒng)線下課堂,線上線下混合式教學(xué)更具有靈活性、自主性和有效性,這也恰恰符合當(dāng)前以“學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。因此,針對(duì)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)適應(yīng)新形勢(shì)下學(xué)生工程意識(shí)能力、綜合實(shí)踐能力以及德育素養(yǎng)能力的目標(biāo),本文在課程內(nèi)容、資源建設(shè)、應(yīng)用情況、課程組織實(shí)施等方面做了一些探索和實(shí)踐。
(一)提升課程內(nèi)容先進(jìn)性與應(yīng)用性
課程內(nèi)容是教學(xué)精髓的主旨所在,是教師實(shí)現(xiàn)自我和學(xué)生完成蛻變的主陣地。因此,在講授基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上,構(gòu)建“專業(yè)知識(shí)+學(xué)科前沿+科研案例+工程案例+思政育人”的知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)容,注重課程內(nèi)容的深度、廣度以及應(yīng)用性。同時(shí)把現(xiàn)代化多媒體手段引入教學(xué),使課程內(nèi)容在現(xiàn)有教材內(nèi)容基礎(chǔ)上,借助智慧樹(shù)平臺(tái)上傳視頻、課件、擴(kuò)展資料等,以多種形式充實(shí)學(xué)習(xí)資源,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和熱情,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)欲望,并幫助其加深對(duì)知識(shí)的理解。
(二)構(gòu)建層次化教學(xué)活動(dòng)
在開(kāi)展教學(xué)之前,要做好充足的準(zhǔn)備。因此,課前要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)出最適合教學(xué)目標(biāo)的層次化教學(xué)活動(dòng)。針對(duì)易懂、易學(xué)的低階化知識(shí)點(diǎn),采用“學(xué)生自主學(xué)習(xí)方式+終極強(qiáng)化訓(xùn)練”,筑牢知識(shí)體系大廈之根基;針對(duì)難懂、難學(xué)的高階化知識(shí)點(diǎn),采用“講授解析+互動(dòng)討論”的方式,以達(dá)到鞏固基礎(chǔ)知識(shí)、加深理解、積極思考、增強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用的多重目的。
(三)實(shí)施以學(xué)生為中心的線上線下混合式教學(xué)模式
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、高質(zhì)量教育的推進(jìn),教育教學(xué)方式變革勢(shì)在必行,需要將現(xiàn)代化信息技術(shù)融入教育教學(xué)過(guò)程中。課程教學(xué)開(kāi)展以智慧樹(shù)課程平臺(tái)結(jié)合線下課堂的教學(xué)模式,解決傳統(tǒng)教學(xué)模式所面臨的難題。教學(xué)過(guò)程中,充分利用網(wǎng)絡(luò)課程、文字信息、影視資料、圖片等多種課程學(xué)習(xí)資源,通過(guò)線上的“課前導(dǎo)學(xué)+知識(shí)點(diǎn)自主學(xué)習(xí)+在線練習(xí)”結(jié)合線下的“課堂提問(wèn)、總結(jié)+知識(shí)補(bǔ)充擴(kuò)展、互動(dòng)討論、案例分析+課后作業(yè)”等環(huán)節(jié),幫助學(xué)生豐富和擴(kuò)展學(xué)習(xí)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力。同時(shí),監(jiān)督學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,保證學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)效果,并在實(shí)施過(guò)程中對(duì)學(xué)生加以激勵(lì)。
(四)建立多元化的課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式
課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的有效方式,也是教師自我反思教學(xué)方法的途徑之一。課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)采用“過(guò)程學(xué)習(xí)考核+期末考試考核”的多元化評(píng)價(jià)方式。其中,過(guò)程學(xué)習(xí)考核包括觀看教學(xué)視頻、參與線上討論、資料下載與閱讀、作業(yè)提交與完成和課堂互動(dòng)等;期末考試考核包括基礎(chǔ)理論知識(shí)和分析、解決問(wèn)題的考核,通過(guò)閉卷考試形式綜合評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果。
三、教學(xué)模式的創(chuàng)新及在課程中的應(yīng)用實(shí)施
本文針對(duì)課程特點(diǎn),結(jié)合時(shí)代特色把握學(xué)科前沿,將課程內(nèi)容重構(gòu),以案例教學(xué)為主導(dǎo),讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考,引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題;運(yùn)用線上教學(xué)平臺(tái),構(gòu)建多樣化的學(xué)習(xí)和教授模式,幫助學(xué)生夯實(shí)知識(shí)基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力。
(一)以“學(xué)生為中心”圍繞課程目標(biāo),體現(xiàn)“兩性一度”,創(chuàng)新性地建設(shè)本地化教學(xué)資源
將在線課程“金屬力學(xué)性能及其應(yīng)用”與本校金屬力學(xué)性能課程內(nèi)容有機(jī)融合,借助智慧樹(shù)平臺(tái)上傳教材、PPT課件、視頻、擴(kuò)展資料,豐富課程內(nèi)容;用心選擇教學(xué)案例,無(wú)痕融入思政案例,構(gòu)建“專業(yè)知識(shí)+學(xué)科前沿+科研案例+工程案例+思政育人”的知識(shí)結(jié)構(gòu)內(nèi)容,形成多方位和形象化的知識(shí)體系,使教學(xué)內(nèi)容與資源與時(shí)俱進(jìn)。
(二)教學(xué)模式采用“智慧樹(shù)在線課程(+微信群)+線下課堂”的混合式教學(xué)方式
依據(jù)學(xué)生能力培養(yǎng)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)。課前線上學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)獲取、歸納、總結(jié)、應(yīng)用等自主學(xué)習(xí)能力和自我約束、執(zhí)行能力等行為能力;課中培養(yǎng)語(yǔ)言表述、邏輯分析、思辨能力等高階學(xué)習(xí)能力;課后強(qiáng)化和鞏固自主學(xué)習(xí)能力、行為能力和高階學(xué)習(xí)能力。
例如,教師在講授金屬材料在沖擊載荷下的金屬變形和斷裂這一課時(shí),要求學(xué)生依據(jù)教師在智慧樹(shù)平臺(tái)發(fā)布的課程學(xué)習(xí)任務(wù)、討論話題和教學(xué)資源等進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生觀看智慧樹(shù)在線平臺(tái)課程,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。在線平臺(tái)課程是金屬力學(xué)性能及其應(yīng)用課程,教師已將課程知識(shí)點(diǎn)碎片化、微單元化,每個(gè)知識(shí)單元視頻約15分鐘,如此學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中容易將概念、符號(hào)等易學(xué)、易懂的知識(shí)領(lǐng)悟和內(nèi)化。線下教學(xué)課堂中依據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的新知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行課堂提問(wèn)、講解、總結(jié)。教師根據(jù)學(xué)生回答情況總結(jié)重點(diǎn),解析難點(diǎn)。同時(shí),進(jìn)行重點(diǎn)和難點(diǎn)新知識(shí)的講授與補(bǔ)充,課堂中通過(guò)播放沖擊實(shí)驗(yàn)演示視頻,也可在課下到智慧樹(shù)平臺(tái)自行觀看,更加直觀和形象地了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程和重點(diǎn)操作注意事項(xiàng)。針對(duì)視頻提出沖擊試樣的形狀與尺寸要求如何、沖擊試樣如何擺放、思考討論為什么沖擊試樣要有缺口等問(wèn)題,并分析金屬?zèng)_擊破壞特點(diǎn)(給出沖擊斷裂后的斷口照片)。利用《泰坦尼克號(hào)》經(jīng)典影片的相關(guān)片段討論:“為什么在寒冷的冬季,船體觸礁時(shí)遭受一定的沖擊力后會(huì)發(fā)生脆斷?”引出材料的脆性破壞與延性破壞區(qū)別。這個(gè)過(guò)程以充分利用熟知的事例,學(xué)生會(huì)對(duì)講課內(nèi)容更加感興趣,激發(fā)學(xué)生積極思索與探討,把所學(xué)知識(shí)加以理解鞏固,使學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力得到訓(xùn)練和提高。最后融入港珠澳大橋的思政案例(圖片、《港珠澳大橋》紀(jì)錄片視頻),讓學(xué)生感受被譽(yù)為世界“第八奇跡”的海上橋梁設(shè)計(jì)、研發(fā)和施工等方面體現(xiàn)的中國(guó)制造精神,培養(yǎng)學(xué)生科技自主創(chuàng)新的意識(shí)和愛(ài)國(guó)情懷。課后學(xué)生完成發(fā)布在智慧樹(shù)平臺(tái)的線上習(xí)題、作業(yè)和查找資料的任務(wù),繼續(xù)參與話題的討論,教師在線評(píng)論和解答。這個(gè)過(guò)程展示出學(xué)生思考問(wèn)題的過(guò)程,幫助學(xué)生繼續(xù)鞏固所學(xué)內(nèi)容,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,促進(jìn)學(xué)生個(gè)體發(fā)展。教師根據(jù)教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題和需求動(dòng)態(tài)完善教學(xué)過(guò)程。
四、教學(xué)模式改革的成效與思考
在課程教學(xué)模式的改革實(shí)施過(guò)程中,以“學(xué)生為中心”的教育理念,通過(guò)線上線下雙線融合的教學(xué)模式得以充分體現(xiàn)和促進(jìn)。根據(jù)學(xué)生反饋,學(xué)生參與課堂交流發(fā)言的機(jī)會(huì)增加,學(xué)習(xí)方式更靈活,學(xué)習(xí)的知識(shí)目標(biāo)更清晰,學(xué)習(xí)動(dòng)力更加充足;線上可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí),不受場(chǎng)地時(shí)間限制;線上資料和課程視頻可以反復(fù)學(xué)習(xí)觀看,加深對(duì)知識(shí)的記憶和理解。課程采用線上線下混合式教學(xué)模式后,學(xué)生期末考試平均總評(píng)成績(jī)提高了5分。由此可見(jiàn),OBE背景下的金屬力學(xué)性能課程教學(xué)模式的創(chuàng)新和變革能夠明顯提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
在這種教學(xué)模式下,雖然可以將學(xué)習(xí)資源最優(yōu)化、最大化,學(xué)生自主學(xué)習(xí)時(shí)間自由化,教師在教學(xué)中也更加著眼于學(xué)生能力培養(yǎng),著手于學(xué)生信息反饋,放眼于學(xué)生全面發(fā)展,但是對(duì)于學(xué)生、教師和網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備等方面也提出了更高的要求。例如,學(xué)生要有較強(qiáng)的自我管控能力,學(xué)會(huì)安排學(xué)習(xí)時(shí)間、養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣以及學(xué)習(xí)態(tài)度等;教師要有較強(qiáng)的課控能力,合理進(jìn)行課堂教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施,需要其進(jìn)行新媒體技術(shù)的利用,學(xué)生思想動(dòng)態(tài)及學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)的把握,自身知識(shí)結(jié)構(gòu)的更新和完善以及人格魅力的提升等;網(wǎng)速要穩(wěn)定、順暢,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及軟件要及時(shí)更新等。達(dá)到以上這些要求,方能實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力和素養(yǎng)的有機(jī)融合,教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果才能獲得更高層次的提升。因此,現(xiàn)在的課程教學(xué)模式還需要在教學(xué)過(guò)程中不斷探索、實(shí)踐、創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)教師更會(huì)“教”,學(xué)生更會(huì)“學(xué)”,從而培養(yǎng)出具有堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)、較強(qiáng)的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的金屬工程領(lǐng)域應(yīng)用型高級(jí)人才。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 何國(guó)球, 鄭凱隆. 金屬材料力學(xué)性能課程與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的改革研究[J]. 教育現(xiàn)代化, 2019(97):92-94.
[2] 張梅,張恒華,楊弋濤. “金屬力學(xué)性能”課程建設(shè)之案例教學(xué)作用初探[J]. 教育教學(xué)論壇, 2016(12):156-157.
[3] 熊琴琴, 遲洪忠. 《材料力學(xué)性能》 課程教學(xué)探索[J]. 廣州化工, 2018(13):141-142.
[4] 葉芳霞. 工程材料力學(xué)性能課程教學(xué)改革思考與探索[J]. 中國(guó)教育技術(shù)裝備, 2019(18):76-78.
[5] 黃朝文. 材料力學(xué)性能課程教學(xué)改革探討[J]. 教育教學(xué)論壇, 2020(36):175-176.
[6] 岑耀東, 李振亮, 陳林, 等. 工程教育專業(yè)認(rèn)證下材料成型專業(yè)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)深度融合的改革探索[J]. 中國(guó)現(xiàn)代教育裝備, 2022(393):75-77.
[7] 張偉,王亞南,敬海峰,等.專業(yè)課教學(xué)融入思政元素的探索[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2022(5):114-117.
[8] 魏鳳春, 彭進(jìn), 盧新坡, 等. 混合式教學(xué)與課程思政融合的教學(xué)設(shè)計(jì),組織與實(shí)施:以“材料力學(xué)性能”課程為例[J]. 安徽化工, 2022(4):136-139.
[責(zé)任編輯:雷 艷]