材料科學線上教學多元化設計研究

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摘要：受疫情影響，2020春季學期材料科學基礎課程采取全程線上教學。為保證教學質(zhì)量，堅持“以學生為中心”，在教學過程中設計運用了多元立體式學習、小組協(xié)作學習、互動式教學、及時評價與反饋幾種教學策略，在實踐中取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：材料科學基礎；多元化教學；設計與實踐

材料科學基礎是材料科學與工程專業(yè)學生必修的核心專業(yè)基礎課，也是許多高校的考研課。該課程的教學目標是使學生扎實掌握材料科學基礎理論知識，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下基礎，同時注重培養(yǎng)學生綜合分析問題、解決問題的能力，為其今后從事材料的設計、研究和開發(fā)創(chuàng)新做好準備。近年來，為提升教學質(zhì)量，山東大學材料科學基礎課程教學團隊不斷進行教學改革創(chuàng)新。教學團隊堅持“以學生為中心”、以學生學習為中心，積極建設材料科學基礎在線開放課程，創(chuàng)設了多元化、互動式課堂教學模式。受新型冠狀病毒肺炎疫情(簡稱疫情)影響，2020春季學期學生未能返校。在此背景下，教學團隊將以面授為主的課堂教學轉(zhuǎn)變?yōu)槿痰木€上教學。為了幫助學生適應新的教學模式，實現(xiàn)教學目標，教學團隊在教學過程中設計運用了多元立體式學習、小組協(xié)作學習、互動式教學、及時評價與反饋等多種教學策略，取得了良好的效果。

1多元立體式學習

材料科學基礎課程的理論抽象，概念多且復雜，歷來是讓學生頗為頭疼的課程。對于這門課而言，常規(guī)的課堂講授法具有教師講解細致、現(xiàn)場答疑及時等優(yōu)勢。而2020春季學期受疫情影響無法面授，為保證教學效果，從學生學習的角度出發(fā)，教學團隊設計并實施了課前、課上與課后三位一體緊密配合的多元立體式學習策略。

1.1課前自學

在全程線上教學的情況下，如何恰當?shù)匾龑W生自主學習對保證教學效果尤為重要。為此，教師在課前恰當時間通過雨課堂平臺發(fā)布預習課件。預習課件的內(nèi)容包括相關(guān)知識點的微視頻，或相應內(nèi)容的小測試。例如，第一章工程材料中的原子排列的第一節(jié)是原子鍵合，由于該內(nèi)容屬于中學化學的內(nèi)容，故而教師制作了“結(jié)合健小測試”并在課前發(fā)送，讓學生通過自測復習和回顧這部分的主要知識點，以測代學，課上就不再講授。另外，除了教師推薦的參考教材和學習平臺外，還特別鼓勵學生自行尋找其他相關(guān)的學習材料進行自學。學生通過自學和小測可以了解自己存在的問題；教師則通過課前任務的完成情況一方面可以掌握學生的學習動態(tài)(學情)，另一方面可以整理學生存在的共性問題，有針對性地進行課堂教學設計。

1.2開展多元化的課堂教學活動

課堂學習是學生掌握教學內(nèi)容、完成知識內(nèi)化最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。對于每一次線上課堂教學活動，教師都要針對教學內(nèi)容和學生課前的自學情況進行精心的組織和設計，保證教學活動形式豐富多樣。教學活動包括重點難點精講、小測驗、小組PPT匯報、討論、競賽等，通過教學活動促使學生回顧、應用與拓展課前自學的內(nèi)容，讓學習由表層的問題回答和知識分享深入知識應用與解決層面。例如，在鐵碳合金相圖教學單元，開展了小組競賽式課堂討論活動，分為必答和搶答兩個環(huán)節(jié)。在必答環(huán)節(jié)，每組先由一名學生作答，在限定時間內(nèi)允許其他學生補充糾正，教師酌情打分。必答題主要考查學生對鐵碳合金相圖基本知識的掌握程度，相對容易，因此必答部分結(jié)束時往往各組得分相差不大。在搶答環(huán)節(jié)，打破按組答題的限制，所有學生均可搶答，一旦答錯還可由其他學生重新?lián)尨?。該環(huán)節(jié)考查學生對鐵碳合金相圖基本知識進行分析與綜合運用的能力，屬于高階教學目標，不容易一次答對，學生都躍躍欲試，小組競爭異常激烈，各組成績隨之拉開差距，課堂氣氛十分熱烈，使小組競賽式課堂討論達到高潮。競賽結(jié)束后，教師當堂宣布小組及個人積分和名次，不但要對優(yōu)勝個人和小組予以表揚和獎勵，還要將結(jié)果計入課程總成績[1]。教師對整個課堂討論過程和教學內(nèi)容進行總結(jié)、反思和提升，把學生的注意力引向最重要、深層次的鐵碳合金結(jié)構(gòu)特征，幫助學生形成完整的知識體系。

1.3課后鞏固與提升

為了幫助學生復習和鞏固所學內(nèi)容，教師在每個教學單元結(jié)束后會布置適量的作業(yè)。此外，還通過雨課堂補充若干MOOC視頻，便于學生進一步拓展知識。如第一章的晶體缺陷部分，內(nèi)容抽象難懂，教學團隊在雨課堂內(nèi)置的MOOC視頻中選擇了大連理工大學葉飛教授的相關(guān)授課視頻，并將其作為課后補充資料及時推送給學生。學生觀看其他學校的MOOC視頻不僅可以復習所學知識，而且可以拓寬知識面。

2小組協(xié)作學習

開課之初，教師要將全班學生分組，因為后續(xù)教學中許多活動都要以小組形式開展。小組協(xié)作學習借鑒了筆者學習英語的經(jīng)歷。當時每堂課外教都要求學生分組討論，小組討論時，氣氛輕松活躍，學生積極思考，自由表達，學生之間相互啟發(fā)，思維極度活躍，類似頭腦風暴會，因此學生大大提升了英語學習的興趣與效果，與單純被動地聽講完全不同。后來筆者參加北京大學汪瓊教授的MOOC“翻轉(zhuǎn)課堂”學習，接觸到小組協(xié)作學習理論，它的理論依據(jù)是建構(gòu)主義學習理論，強調(diào)“以學生為中心”，學生對知識的掌握一方面通過自身的認知活動進行主觀建構(gòu)，另一方面依靠與同伴和教師一起進行有意義的學習來共同建構(gòu)，在相互啟發(fā)中不斷調(diào)整思維，從而在更高層次上建構(gòu)知識[2]。小組協(xié)作學習強調(diào)小組內(nèi)的每個成員都要參與進來，共同協(xié)商和分享是其核心。小組協(xié)作學習強調(diào)學習產(chǎn)生在知識協(xié)作建構(gòu)過程中，是一種相互依存的助長關(guān)系，是人與人之間的互動所帶來的知識、經(jīng)驗的豐富和能力的共同提高[3]。2020春季學期線上教學期間，學生分散在家，比起以往的教室面授缺少了共同學習的氛圍。因此，采取小組協(xié)作學習的方式可以增加學生之間的互動聯(lián)系，創(chuàng)造更多交流合作的機會。具體而言，小組協(xié)作學習的形式有以下幾種。

2.1小組課堂練習

材料科學基礎課程的教學內(nèi)容繁多，其中有不少難點，教學過程中必須通過及時的課堂練習加以強化鞏固。在2020春季學期的教學中，針對篇幅較大、知識點較多的教學單元，課上練習時采取小組答題方式。例如，第四章相圖的篇幅最大、內(nèi)容最多且包含三元相圖等多個教學難點，教材上附有大量習題和復習思考題以供學生練習。對此，教師除了布置課后作業(yè)外，還組織小組課堂練習，即要求從第一題起按小組順序輪流作答，循環(huán)幾輪，綜合小組答題情況記入平時成績。結(jié)果表明，小組課堂練習效果較好，一方面小組輪流答題模式促使學生在直播教學過程中保持精神高度集中；另一方面由于引入了組間競爭，小組成員的學習積極性大為提高，絕大多數(shù)學生能夠主動思考，積極答題，學習效率提高。

2.2小組作業(yè)及互評

如前所述，課后作業(yè)是學生復習鞏固所學知識和提升應用能力的重要環(huán)節(jié)。2020春季學期的課后作業(yè)采用了兩種方式，一是常規(guī)的個人完成、教師評判的方式；二是某些章節(jié)以小組作業(yè)取代個人作業(yè)，即要求小組成員共同完成，提交之后進行小組互評、教師點評，小組作業(yè)成績計入組內(nèi)每名學生的平時成績。對于小組任務，小組成員必須合作完成，因而創(chuàng)造了許多共同學習討論的機會，在這個過程中學生可以互相學習借鑒，總結(jié)問題；同時小組互評有助于學生以更積極的態(tài)度完成作業(yè)，增強集體榮譽感。

2.3小組展示

材料科學基礎課程理論抽象且知識點繁多，而與知識點相關(guān)的名人故事也很豐富。2020春季學期的小組活動之一就是要求學生搜集與教學知識點相關(guān)的名人故事，并選取一則進行小組展示。在查找相關(guān)文獻資料的過程中，學生可以了解某個知識點的來龍去脈，深入理解其概念及演變，并且能夠在研究名人故事的過程中獲得啟發(fā)，大大提升學習興趣和效果。

3互動式教學

在常規(guī)的課堂教學中，教師是主角，學生是被動的聽眾，嚴重降低了學生學習的積極性和主動性，這種滿堂灌的教學模式已不適應現(xiàn)在的大學課堂。近年來，筆者在教學實踐中采取了多種形式的互動式教學，特別是線上課堂，互動式教學有助于增強學生的注意力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力，獲得了良好效果。

3.1課堂提問式互動

教師在講課過程中隨時提問并點名回答。材料科學基礎是一門邏輯性較強的課程，前幾章的內(nèi)容主要講授基本概念與理論，如晶體學基礎、晶體缺陷理論、凝固理論等，這個階段的課堂提問偏重于考查學生對基礎知識的理解和記憶，對于學生存在的問題教師應及時糾正。逐漸進入后幾章時，教學內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閷Σ牧峡茖W基礎基本理論的綜合運用，相應的課堂提問則要考查學生綜合運用基本理論知識分析、評價、解決相關(guān)問題的能力；在此階段，教師不應只關(guān)注問題回答的正確與否，更應注重對學生的啟發(fā)與引導，培養(yǎng)學生進行開放性思考與思維思辨的能力。

3.2雨課堂練習式互動

雨課堂是一款功能強大的教學輔助軟件，近幾年山東大學線下教室普遍安裝了該軟件。疫情防控期間，雨課堂平臺強大的輔助教學功能使得線上教學更加便利。教師可以利用雨課堂在教學PPT中插入各種練習題，如填空、選擇、判斷等，課上隨時發(fā)布，讓學生隨時練習。如第一章中的晶體學基礎、晶體缺陷理論等內(nèi)容抽象難懂，對此教學團隊已經(jīng)利用雨課堂制作了十余道相關(guān)的課堂練習題并在課上使用。雨課堂對互動式教學的促進作用在于，該軟件不僅能夠?qū)毩曋械目陀^題進行即時批改評分，還能為教師提供學生答題情況統(tǒng)計，方便教師根據(jù)錯題和出錯學生的情況在課堂上進行針對性講解和個性化輔導。

4及時評價與反饋

常規(guī)的課程考核往往以最終的試卷考核為主，缺乏對學生綜合能力與學習過程的測評，難以真實全面地反映學生的學習成果。對此，2020春季學期一方面增加了平時成績在總成績中的比例，由30%提高到40%，另一方面更加注重在學習過程中對學生進行及時評價與反饋。如每次課后作業(yè)，教師都會及時批改并返回給學生，同時還要在課上進行點評，堅持一段時間后學生作業(yè)中的抄襲現(xiàn)象明顯減少，作業(yè)完成質(zhì)量明顯提高。課程平時成績包含多項數(shù)據(jù)，有課前任務完成情況、課上出勤情況、課后作業(yè)質(zhì)量、小組任務完成情況等，能夠較為全面地反映學生的學習情況。

5結(jié)語

本文詳細闡述了我校材料科學基礎課程教學團隊為保證疫情防控期間線上教學的順利開展和教學質(zhì)量而采用的多元立體式學習、小組協(xié)作學習、互動式教學、及時評價與反饋等教學策略的具體措施，這些措施在實踐中取得了良好效果。

參考文獻

[1]邊潔,肖桂勇,劉東明,等.開展多元化課堂討論翻轉(zhuǎn)傳統(tǒng)課堂[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2015(23):104-106.

[2]邱艷萍.大學生小組學習績效的影響因素探究[J].高等教育,2018(3):121-122.

[3]李小娟,郭亞丹,梁中鋒.大學生小組協(xié)作學習成效的調(diào)查研究[J].河南科技學院學報,2016(8):66-69.

作者：邊潔 莊光山 張剛 肖桂勇 單位：山東大學