收稿日期：2023-06-20" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 修回日期：2023-07-11

作者簡介：鄒建新，男，教授，研究方向?yàn)橄冗M(jìn)材料；丁義超，男，教授，研究方向?yàn)橄冗M(jìn)功能材料；陳湘，男，教授，研究方向?yàn)殡娮硬牧稀?/p>

基金項(xiàng)目：2021—2023年四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項(xiàng)目“‘四元三導(dǎo)一對分’教學(xué)模式在應(yīng)用型本科材料類課程中的創(chuàng)新與實(shí)踐”（JG2021-120）；2021年度四川省教育科研課題（SCJG21A118）

摘" " 要：針對目前高校課堂存在的主要問題，基于以學(xué)生為中心的教育理念，文章提出了“四元三導(dǎo)一對分”的課堂教學(xué)改革新模式，其核心理念是講授、獨(dú)學(xué)、討論、答疑4個(gè)步驟環(huán)環(huán)相扣，課堂精講導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)學(xué)案導(dǎo)學(xué)、題庫導(dǎo)學(xué)3種主導(dǎo)方式融貫其中，課堂時(shí)間的一半交由學(xué)生掌控。通過“凝固原理”課程的改革實(shí)踐，教學(xué)效果良好，學(xué)生滿意度較高。

關(guān)鍵詞：“四元三導(dǎo)一對分”；教學(xué)模式；“凝固原理”課程；學(xué)習(xí)心理

中圖分類號：G642" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " 文章編號：1002-4107（2024）03-0090-04

一、引言

“凝固原理”課程是高校機(jī)械、材料、冶金類理工科的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個(gè)知識體系中占有重要的地位。因此，新工科背景下相關(guān)理工科專業(yè)必須要把掌握凝固原理相關(guān)知識作為一項(xiàng)重要工作，為培養(yǎng)新時(shí)代應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)?！澳淘怼彼婕暗闹R點(diǎn)較多，公式推導(dǎo)復(fù)雜，向來是理工科相關(guān)專業(yè)中“學(xué)生難學(xué)、教師難教”的一門代表性課程，卷面不及格率普遍偏高，已成為部分授課教師和學(xué)生共同的、亟待解決的難題。

高校理工科相關(guān)專業(yè)應(yīng)堅(jiān)持“以學(xué)生為中心”的基本理念，適應(yīng)新時(shí)代教育教學(xué)發(fā)展要求，全方位、多角度探討“凝固原理”課程改革，構(gòu)建行之有效的教學(xué)模式。為此，許多教師嘗試翻轉(zhuǎn)課堂、中國大學(xué)MOOC（慕課）等方法，也試圖從傳統(tǒng)的講授法中打開缺口，但由于不同高校的辦學(xué)層次、生源質(zhì)量的差異，以及學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的強(qiáng)弱，多年來教學(xué)成效也是仁者見仁、智者見智。有的教師嘗試通過訓(xùn)練講課技巧，或通過增加課時(shí)等方法，但由于注重了“教”而忽視了“學(xué)”，最終效果也提升有限。其他倡導(dǎo)學(xué)生參與的BOPPPS（Bridge-in、 Objective、 Preassessment、

Participatory、 Learing、 Post-assessment、 Summary，導(dǎo)言、

學(xué)習(xí)目標(biāo)、前測、參與式學(xué)習(xí)、后測和總結(jié)）、PBL（Problem

Based Learning，以問題為導(dǎo)向的教學(xué)法）、SPOC（Small

Private Online Course，小規(guī)模限制性在線課程）混合式教學(xué)、EPIP（Engineering Practice Innovation Project，工程實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目）等教學(xué)模式[1-2]，雖各有特色，但也存在一定局限，只適用于不同的培養(yǎng)對象和目標(biāo)。這些教學(xué)模式存在一個(gè)共性問題，即沒有將講授、獨(dú)學(xué)、討論、答疑4個(gè)環(huán)節(jié)全部融入教學(xué)過程，或是沒有按照先后順序?qū)嵤?，不能完全符合學(xué)生的學(xué)習(xí)心理規(guī)律，或是沒有提供足夠的、有價(jià)值的學(xué)習(xí)資源供學(xué)生獨(dú)學(xué)。如何落實(shí)新工科背景下“以學(xué)生為中心”的新時(shí)代教學(xué)指導(dǎo)思想，如何貫徹基于目標(biāo)導(dǎo)向的OBE（成果導(dǎo)向教育）理念[3]，解決“凝固原理”課程難的困境，已成為不少教師的急切訴求。為此，作者結(jié)合成都工業(yè)學(xué)院實(shí)際，針對性地提出了一種改良型的“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式，并在“凝固原理”課程中進(jìn)行了實(shí)踐，取得了良好的成效。

二、“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式的基本思想

后現(xiàn)代主義認(rèn)為，“教師中心”弱化了學(xué)生學(xué)習(xí)的能

動(dòng)性與創(chuàng)造性，“學(xué)生中心”則使教學(xué)失去了掌控，從而失去了有序性與導(dǎo)向性[4]。事實(shí)上，“以學(xué)生為中心”理念是在教師引導(dǎo)下的、總體設(shè)計(jì)與把控下的、學(xué)生具體學(xué)習(xí)過程開放式的一種教學(xué)模式?！八脑龑?dǎo)一對分”教學(xué)模式（圖1）充分貫徹了“總體設(shè)計(jì)”的思想，體現(xiàn)了“開放式學(xué)習(xí)”的原則?！八脑笔侵钢v授、獨(dú)學(xué)、討論和答疑4個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是相互獨(dú)立的、以時(shí)間為主線的不同教學(xué)過程?！叭龑?dǎo)”是指課堂精講導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)學(xué)案導(dǎo)學(xué)和題庫導(dǎo)學(xué)3種指導(dǎo)方式，是形式上獨(dú)立的、以學(xué)習(xí)材料為主線的不同學(xué)習(xí)媒介。“一對分”是指將課堂時(shí)間大致平分，前部分時(shí)間留給學(xué)生，后部分時(shí)間用于教師講授，是以課堂時(shí)間掌控權(quán)力為主線的、知識吸收與知識輸出相互獨(dú)立的2個(gè)不同時(shí)段。

（一）“四元”教學(xué)法

現(xiàn)代教育制度起源于J. A.夸美紐斯（J. A. Comenius）的班級授課制。自班級授課制開創(chuàng)以來，“教師講授”與“學(xué)生獨(dú)學(xué)”成為最經(jīng)典的教學(xué)模式之一，至今也仍是全世界普遍采用的一種教學(xué)方法，即“二元”教學(xué)法。國內(nèi)部分教師采取的只講課、很少布置作業(yè)、期末勾畫重點(diǎn)即考試的方法，實(shí)質(zhì)上是“一元”教學(xué)法。伴隨著教學(xué)改革的推進(jìn)，學(xué)生“討論”逐漸引起重視，代表性的“翻轉(zhuǎn)課堂”即是從西方引進(jìn)的以“討論”為主的教學(xué)方法。

在“二元”教學(xué)法基礎(chǔ)上融入了討論環(huán)節(jié)的教學(xué)方法，即為“三元”教學(xué)法。韓愈的“師者，所以傳道授業(yè)解惑也”也是另一種有答疑無討論的“三元”教學(xué)法。國內(nèi)教師通常都采用“三元”教學(xué)法。在“三元”教學(xué)法基礎(chǔ)上增加“答疑解惑”環(huán)節(jié)，即“四元”教學(xué)法。在私塾或精英教育中，“答疑”容易做到，但在大眾化教育中，實(shí)施成本較高，如2020年獲得國家教學(xué)特等獎(jiǎng)的四川大學(xué)小班制教學(xué)改革，投入經(jīng)費(fèi)高達(dá)2億元以上，且?guī)熧Y力量十分充足，非一般院校的人、財(cái)、物力所能承受。

對班級授課制而言，講授、獨(dú)學(xué)沒有問題，教師不需要做個(gè)體輔導(dǎo)，做的是共性教學(xué)，但批改作業(yè)、答疑都需要教師做個(gè)體輔導(dǎo)，都需要因材施教，教師在時(shí)間、精力上難以承受。從邏輯上講，班級授課制是教授全班，不是教授個(gè)體學(xué)生，所以，這些個(gè)體化的輔導(dǎo)，并不是教師能夠完全做到的，包括孔夫子也沒有完美地做到。他的因材施教，只是在私塾的教學(xué)方式中實(shí)現(xiàn)的，即一對一的方式。到了班級授課制，少有人能在大班情況下做到因材施教，小班也做不好。所以，“四元”教學(xué)必須依賴于“對分”教學(xué)法。

很多教師尤其是高校教師認(rèn)為，教學(xué)就是講課，講得好，就教得好。疫情倒逼下的線上教學(xué)，暴露了這種認(rèn)知背后的錯(cuò)誤。教學(xué)成效的評判是以學(xué)生獲得知識、能力、素質(zhì)的提升達(dá)成度為基準(zhǔn)的。因此，“四元”教學(xué)法滿足了“以學(xué)生為中心”的訴求，保證了學(xué)生被動(dòng)聽講獲取知識與主動(dòng)答疑獲取知識的完整性。

（二）“三導(dǎo)”教學(xué)法

信息化時(shí)代獲取知識的途徑已完全不同于過去，“以學(xué)生為中心”理念倡導(dǎo)的是教師引導(dǎo)學(xué)習(xí)而非“滿堂灌”授課，“導(dǎo)學(xué)”能力已成為教師的基本功?！叭龑?dǎo)”包括課堂精講導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)學(xué)案導(dǎo)學(xué)、題庫導(dǎo)學(xué)3種，從而建立從“注重教”到“服務(wù)學(xué)”的保障體系。

課堂精講要求教師在熟練掌握教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，只將基本概念、重點(diǎn)、難點(diǎn)，以及前后邏輯關(guān)系等內(nèi)容在有限的45 min內(nèi)傳授給學(xué)生，克服“滿堂灌”，做到精講留白，以便學(xué)生課后自我探索。這也是符合知識可視化理論要求的，可以快速厘清知識點(diǎn)之間存在的邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)。同時(shí)，知識的無窮盡與講授的有限性決定了教師傳授知識的有限性。

導(dǎo)學(xué)案的作用在于指導(dǎo)學(xué)生課后獨(dú)學(xué)，向?qū)W生提供一個(gè)自我內(nèi)化的標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生課后獨(dú)學(xué)時(shí)知道哪些內(nèi)容是重點(diǎn)、哪些內(nèi)容應(yīng)該掌握到何種程度，是大致了解還是深刻理解？是熟記還是認(rèn)識即可？是會推導(dǎo)公式還是只記住后會計(jì)算即可？導(dǎo)學(xué)案既是學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的廣度與深度的標(biāo)準(zhǔn)，也是期末考核的標(biāo)準(zhǔn)。

題庫的作用是向?qū)W生提供一種獨(dú)學(xué)的有效訓(xùn)練工具。僅靠課后閱讀課本、PPT課件的獨(dú)學(xué)效果通常不如再布置一定量的作業(yè)。題庫是題量擴(kuò)大了多倍的作業(yè)，且?guī)缀鹾w了所有學(xué)習(xí)內(nèi)容，以及不同深度的內(nèi)容，便于學(xué)生在章節(jié)復(fù)習(xí)、期末復(fù)習(xí)時(shí)“刷題練兵”，也讓學(xué)生明白期末考核的題型、范圍和深度。高校的課程考核是“合格”性測試，而非“選拔”性測試，只要題庫的題會做了，再配以過程性評價(jià)，即可說明學(xué)習(xí)合格了。

（三）“對分”教學(xué)法

“以學(xué)生為中心”的指導(dǎo)思想要求將學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)交還給學(xué)生，教師不能通過“滿堂灌”方式來獨(dú)霸課堂時(shí)間。“對分”的思路在于將約一半的時(shí)間留給學(xué)生，教師只講授剩下的一半的時(shí)間，本質(zhì)上是學(xué)生與教師在課堂時(shí)間掌控上的權(quán)力分割。每次課的前45 min由學(xué)生自己支配，學(xué)生自我深度內(nèi)化，針對上次課教師講授的內(nèi)容，在課后作業(yè)的初步內(nèi)化基礎(chǔ)上，在課堂上再次深度內(nèi)化學(xué)習(xí)。然后，針對問題開展同伴間相互討論，再有不清楚的地方，請求教師答疑。課堂后45 min則由教師講授新課，實(shí)現(xiàn)課堂時(shí)間上的對分[5]?！皩Ψ帧苯虒W(xué)法有利于使教師“獨(dú)角戲”變成師生“交響樂”，使氣氛更加和諧、愉悅。

三、“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式的流程與方式

構(gòu)建

當(dāng)前的教學(xué)流程是先學(xué)后教與先教后學(xué)2種方式共存。教學(xué)方式上，也是講授式教學(xué)與討論式教學(xué)并存。無論是哪種教學(xué)方式與教學(xué)流程，均各有優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)于講授、討論還是互動(dòng)的好壞，許多學(xué)者進(jìn)行了研究[6]，發(fā)現(xiàn)針對不同的學(xué)生群體及不同的教學(xué)內(nèi)容，其適宜方式均存在區(qū)別，不能一概而論。“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式抓住知識流、信息流的輸出和內(nèi)化吸收的本質(zhì)，將先教后學(xué)與先學(xué)后教融于一體，形成了不同于傳統(tǒng)模式的第三種教學(xué)新模式。

第一，正確選擇互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)云平臺。線上線下混合式教學(xué)模式必須依賴于某個(gè)云平臺，如學(xué)堂在線、雨課堂、智慧樹、對分易等。不同的云平臺各有其特色和優(yōu)缺點(diǎn)?！八脑龑?dǎo)一對分”教學(xué)模式所用云平臺至少需要具備考勤功能、24 h手機(jī)在線存儲與屏讀功能、一鍵微信發(fā)布與作業(yè)提交功能、24 h手機(jī)批閱作業(yè)功能，方便學(xué)生課后獨(dú)學(xué)，方便教師批閱作業(yè)。

第二，進(jìn)行課程內(nèi)容載體的建設(shè)與精練。在教學(xué)大綱、教材、授課教案的基礎(chǔ)上，需要精練PPT課件、編制導(dǎo)學(xué)案、建設(shè)題庫3種課程內(nèi)容載體。PPT課件一定是內(nèi)容精練、重點(diǎn)突出、風(fēng)格簡潔，便于教師在45 min的有限時(shí)間內(nèi)完成精講任務(wù)。

導(dǎo)學(xué)案盡可能在學(xué)期備課時(shí)完成編制。導(dǎo)學(xué)案應(yīng)針對每堂課的數(shù)個(gè)知識點(diǎn)，準(zhǔn)確使用學(xué)生能夠看得懂的“白話文”，提出詳細(xì)要求，如“能用圖示法描述界面穩(wěn)定性與界面不穩(wěn)定性的含義”“能記住邊界層溶質(zhì)濃度Cl將按指數(shù)規(guī)律從C0/k減小到C0，但不要求公式計(jì)算”“記住晶體（或稱晶核）生長受控的3方面因素”“能完全弄懂成分過冷的含義，并知道造成成分過冷的原因——溶質(zhì)富集”等。

題庫建設(shè)必須在課前完成。題庫完全有別于習(xí)題集，也有別于教材所附作業(yè)題。由于不同高校、不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)不同，依據(jù)的教學(xué)大綱不同，對所學(xué)內(nèi)容的深度與范疇均有差異，所以題庫一定要高校自己建設(shè)，題的深度與廣度必須與教學(xué)大綱一致。此外，題量一定要大，還應(yīng)附帶參考答案，較大程度解決教師的有限精力疲于應(yīng)付作業(yè)講解的問題。

第三，重構(gòu)教學(xué)流程與教學(xué)方式。傳統(tǒng)教學(xué)模式通常只關(guān)注課堂中的教學(xué)環(huán)節(jié)，而高質(zhì)量的教學(xué)模式應(yīng)包含課前、課中、課后3階段教學(xué)流程。重構(gòu)后的教學(xué)流程與教學(xué)方式如圖2所示。在教學(xué)第n周的周m的某節(jié)課，如周二的第3節(jié)課教師簡短回顧上次課講授內(nèi)容后，隨即要求學(xué)生分組，對上次課的內(nèi)容進(jìn)行深度內(nèi)化、同伴討論、請求教師答疑。由于學(xué)生是通過完成作業(yè)的形式來實(shí)現(xiàn)課后獨(dú)學(xué)的，因此，多數(shù)學(xué)生是被迫學(xué)習(xí)的，從較大程度上來說其知識內(nèi)化過程是初步的、膚淺的。所以，在第一個(gè)45 min課堂上需要學(xué)生再次深度內(nèi)化，對相關(guān)知識反思，有問題時(shí)小組內(nèi)自然就會相互探討。在此過程中也培養(yǎng)了學(xué)生的批判性、創(chuàng)造性思維和溝通、合作能力。從心理學(xué)上分析，由于不同學(xué)生的內(nèi)化速度、內(nèi)化方式不同，學(xué)生必須通過調(diào)節(jié)自身節(jié)奏才能有效完成內(nèi)化過程。教師督促少數(shù)自律性差的學(xué)生，并解答在小組討論中解決不了的高層次問題。

在第4節(jié)的45 min課堂上，教師全部用來講授新課。要求學(xué)生專心聽講，不提問，但可以在手機(jī)云平臺上進(jìn)行短時(shí)的PPT異步屏讀，以解決講授與吸收的不同步問題。下課后，教師隨即一鍵微信發(fā)布作業(yè)，包括歸納總結(jié)和題庫2種類型，要求學(xué)生手寫后于下堂課上課之前手機(jī)拍照上傳網(wǎng)絡(luò)云平臺，過時(shí)不再接收作業(yè)，迫使學(xué)生獨(dú)學(xué)。

在第n+1周的周二的第3節(jié)課前，教師應(yīng)利用零散時(shí)間批閱作業(yè)，主要進(jìn)行宏觀批閱，看一眼即給分，可下評語，采用5分制，少數(shù)特別出彩的給5分，一般的給4分，特別差的給3分，作為平時(shí)過程性評價(jià)成績之一。

“四元”教學(xué)法的講授、獨(dú)學(xué)、討論和答疑等的順序是不能改變的，教師必須要先講，講完之后學(xué)生才能學(xué)，學(xué)了之后才能反思，反思之后才能帶著結(jié)果進(jìn)行小組交流，交流之后才可以提煉共性問題，提交給教師，進(jìn)行統(tǒng)一或個(gè)別的答疑解惑。這個(gè)流程實(shí)際上是將先教后學(xué)與先學(xué)后教融合在一起，也將討論式教學(xué)與講授式教學(xué)進(jìn)行了有機(jī)整合，符合學(xué)生學(xué)習(xí)的心理學(xué)規(guī)律。

四、“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式在“凝固原理”課程中的實(shí)踐

“凝固原理”課程教學(xué)內(nèi)容主要包括固液界面的原子遷移、固液界面的形態(tài)不穩(wěn)定性、凝固的微觀組織、溶質(zhì)再分配、快速凝固、定向凝固等，特點(diǎn)是公式推導(dǎo)多、內(nèi)容多、原理深?yuàn)W。按照重構(gòu)后的教學(xué)流程與教學(xué)方式，作者采用“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式，并選用對分易云平臺，在2017級、2018級、2019級3屆材料科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的“凝固原理”課程中進(jìn)行了實(shí)踐。除了平時(shí)過程性考核評價(jià)外，定量的期末教學(xué)成效評判采用卷面（閉卷）考試形式，對比樣本選用傳統(tǒng)講授模式下的同專業(yè)的面向2015級、2016級學(xué)生開設(shè)的“凝固原理”課程。在試題科學(xué)、合理、規(guī)范的條件下，期末閉卷考試是教學(xué)成效評判最重要、最真實(shí)的手段。定性的教學(xué)成效測評采用了學(xué)生滿意度調(diào)查法。

（一）期末卷面成績評價(jià)

采用傳統(tǒng)講授模式的2015級、2016級2屆學(xué)生的“凝固原理”課程期末卷面（閉卷）考試成績與采用“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式的2017級、2018級、2019級3屆

學(xué)生的“凝固原理”課程期末卷面（閉卷）考試成績對比情況如表1所示。5屆學(xué)生選用教材均相同，試題難度、試題范圍、考核題型等均大體相當(dāng)。

通過教學(xué)模式改革前后成績分析比較可以看出，2015級、2016級采用傳統(tǒng)講授模式的學(xué)生卷面成績不及格率位于29%～33%區(qū)間，平均分位于63～66分區(qū)間。2017級、2018級、2019級采用“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式的學(xué)生卷面成績不及格率位于0%～9%區(qū)間，平均分位于82～93分區(qū)間。卷面成績不及格率由32.46%降低至8.49%，平均分也大致由65分提升到82分。以上成績表明，“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式在“凝固原理”課程改革中取得了良好的教學(xué)效果。

（二）學(xué)生滿意度評價(jià)

針對2018級“凝固原理”課程學(xué)生滿意度調(diào)查顯示（單選），喜歡傳統(tǒng)講授模式的學(xué)生占比為13.43%，更喜歡“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式的學(xué)生占比為58.21%，認(rèn)為2種教學(xué)模式差不多的學(xué)生占比為28.36%。2019級“凝固原理”課程學(xué)生滿意度調(diào)查顯示（多選），喜歡傳統(tǒng)講授模式的學(xué)生占比為38.82%，喜歡“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式的學(xué)生占比為75.29%，喜歡其他教學(xué)模式的占比為3.53%。以上情況表明，與傳統(tǒng)講授模式相比，絕大多數(shù)學(xué)生更喜歡“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式。

五、結(jié)束語

“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式的講授、獨(dú)學(xué)、討論和答疑4個(gè)環(huán)節(jié)遵從了學(xué)生學(xué)習(xí)的心理學(xué)規(guī)律，課堂精講導(dǎo)學(xué)、導(dǎo)學(xué)案導(dǎo)學(xué)和題庫導(dǎo)學(xué)滿足了學(xué)生獲得學(xué)習(xí)援助的訴求，課堂“對分”將課堂部分歸還學(xué)生，符合“以學(xué)生為中心”的理念，歸納類作業(yè)與深層內(nèi)化等環(huán)節(jié)叩擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)弱點(diǎn)，引導(dǎo)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生通過課內(nèi)課后的深度內(nèi)化，可以極大地培養(yǎng)創(chuàng)新原動(dòng)力。

盡管如此，“四元三導(dǎo)一對分”教學(xué)模式的實(shí)踐，仍存在一些亟待解決或完善的問題。一是過程性評價(jià)有待優(yōu)化。目前只對作業(yè)、討論答疑進(jìn)行了考核評價(jià)，今后可以增加章節(jié)測試、課堂思辨評價(jià)等。二是課程思政較少。由于只有45 min的講授時(shí)間，導(dǎo)致課程思政案例講解不多，今后可以在答疑中融入思政案例，可以精講思政案例。三是教師學(xué)期備課時(shí)間較長。今后可以通過組建課程團(tuán)隊(duì)的方式共享題庫、共享導(dǎo)學(xué)案以解決備課時(shí)間長的問題。

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■ 編輯∕丁俊玲