“电工材料”课程主题讨论式教学改革探索

李 黎，刘 春，臧春艳，王 燕

（华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074）

0 引言

“电工材料”是电气工程学科的一门通识性专业课程。这门课程，目前国内除了部分专科院校作为必修课进行教学外，大部分都是以本科生选修课的形式进行教学的。本科生选修课的课时一般比必修课的少很多，但该课程教学大纲中涉及的内容却不少，以通识介绍性的内容为主，涉及各类金属导电材料、超导材料、磁性材料、绝缘材料、半导体材料、新型功能材料等。教师为了将如此多的内容在有限的学时内向学生介绍完成，只能蜻蜓点水般向学生“灌输”一些基本概念和基本理论。这种教学方式在学生中反响一般，教学效果有限，需要进行改革。

因此，自2014年以来，我院“电工材料”课程组便开展了在“电工材料”课程中引入主题讨论式教学的尝试。本文即对此课程教改的实践做一汇报和讨论。

1 教学理论分析

主题讨论式教学法是主题式教学法（Thematic teaching）的一种合理发展。主题式教学法指的是为学生提供恰当的学习情境与主题，围绕其制定需要达成的学习目标并逐步实现的教学过程［1～3］。学生在学习过程中可以接触和主题相关的各领域学习内容，而教师的教学行为只作为内容学习的连接起点和目标的实现工具。这种教学方法需横向编选与该主题相关的教学材料，有时更可打破学科之间的限制，在教学中整合不同领域的内容和策略。围绕有意义的主题进行教学可以加速学生对新内容的内化及长期记忆［3～5］。

本文提出的主题讨论式教学法，其实质是在主题式教学法基础上引入课堂讨论等教学新实践；目的在于通过现场参与感极强的课堂讨论甚至辩论，激发学生学习的内在动力，激励学生在学习实践过程中自我改进认知方式，强化求知心理，达到学习结果的自我预期。

当前的“电工材料”课程及课堂教学具有课时少、内容多、更新快、教学方法单一等问题；但同时，当代大学生又具有自我意识强、接收新知识能力强、善于表达、敢于质疑等特点。在“电工材料”课程教学时，采用主题讨论式教学法，可以让教师变成学生学习的“组织者”、“服务者”与“引导者”，充分调动学生的积极性，变“一对多”的讲授式课堂为“多对多”的讨论式课堂。通过新课堂教学模式的引入，创造学生可持续学习的条件，培养学生的综合阅读、写作、评述能力，强化学生对特定知识点的认知过程，从而保证学习效果的巩固。

2 具体教学改革措施

我院“电工材料”课程组，就主题讨论式教学法的教学改革进行了课堂实践，总结归纳起来，主要做了教学大纲和教案的修订、主题设计、讨论组织和辅导、考核方式更新四个方面的教改措施。

2．1 教学大纲和教案的修订

通过对教学内容的梳理和调研，课程组认为，一般论述性的知识点学生是容易通过自学掌握的，例如各种电工材料的分类、各种具体材料的性能特点、电工材料的应用案例以及电工材料发展的科学史等，这些内容对本科生来说并不困难。但学生如果需要对电工材料学科深入理解，甚至进行兴趣研究，就需要加强基础理论知识的学习引导。因此在教学大纲和教案的修订过程中，课程组适当增加了电工材料基础理论的教学内容，压缩了通识介绍性的教学内容。在基础理论教学环节，教师选择性地吸收了固体物理学中的原子和分子结构、能级／能带理论、分子化学键理论，有意识地引入了热力学、统计物理学、量子力学领域的部分概念和基础理论。此外，新教案中专门分配了课堂主题讨论的课时，将课堂讨论变成正式教学环节的一部分。最终课时占比中，基础理论教学占总学时的40%，课堂主题讨论占总学时的25%，通识介绍性的教学时间被显著压缩，相当一部分通识介绍性学习内容被安排为课后自学内容，在教学效果上体现到了课堂主题讨论过程中。

2．2 教学主题设计

主题设计是主题讨论式教学法的重点，是主题讨论的关键环节。主题讨论要求以教师设计的案例和问题作为主题，以讨论、辩论和实践作为手段。“电工材料”课程组所选择的案例和问题都来自实践，有些甚至是现实科研课题中的具体问题。例如，绝缘材料教学中，提出的一个讨论主题：“空间和宇宙环境下，对绝缘材料特性的新要求”。在主题设计上，该主题拟让学生以固体绝缘材料理论为基础，在掌握电工绝缘材料基本物理特性和电气特性的前提下，结合宇宙空间的特定环境，通过查阅资料、鼓励想象、预设场景的过程，分析真空、辐照等特殊情形下，电工绝缘材料的绝缘性能短期、长期的变化以及完成绝缘性能防老化的改进措施。

经验表明，教学主题要尽量创设一种类似科学研究的情境或途径，从生活、科研及社会实践中去选择和确定研究专题，尽量让学生在教师引导下，用类似科学研究或实验的方式，主动地去探索、发现和体验。同时，让学生学会对信息进行收集、分析和判断，去获取知识、应用知识、解决问题，从而增强思考力和创造力，培养学生的创新精神和实践能力。即便教师对这一主题涉及的问题有既定看法，在开展讨论乃至辩论时也要避免以教师的思维限制学生的思维，力争给学生创造更多角度的思考空间。

2．3 讨论组织和辅导

主题讨论的组织和辅导事关教学效果的好坏，是教师主观能动性的充分体现。教师需要做到以下几点：

（1）课前案例分析。目标是通过针对教学主题的分析和讨论，培养学生的信息收集能力、分析判断能力以及合理想象能力。以工程案例性主题为例，每个学生要结合具体工程案例，独立自主地事先分析案例，从中发现自己认为存在的问题并初步拟定方案，然后拿到课堂讨论中去交换意见和深入研讨对比。对于这一教学环节，教师应积极参与到学生的课前讨论分析中，这直接关系到课堂讨论的质量和效果，教师课前辅导所花的时间往往与主题讨论时间相当甚至更多。

（2）讨论过程引导。主题讨论是一种问题教学的过程，这一过程必须非常强调教师对整个讨论过程的引导。例如，在一个预设题目为“超导电工材料在电和磁领域的现有工程难点及解决办法”的主题讨论中，课程组教师引导学生在课前查阅了很多资料，结合磁悬浮、超导管道输电等应用，由学生制作幻灯片、小电影等多种形式展开案例分析说明，讨论课上让学生进行分组，小组之间还展开竞赛，进行课堂演示，以分析充分、案例充实、多媒体制作精良者为优胜。

（3）总结论文写作。这一过程的目的主要是考察学生的学习效果，通过学生撰写小论文的形式来进行课程教学效果考核。小论文鼓励学生发挥创造性，结合课堂讨论，按照科技论文和报告的格式进行专题论文写作，内容应包括背景介绍、问题分析、解决办法介绍、可行性分析等。

2．4 考核方式更新

作为一门通识性课程，传统的“电工材料”考核方式通常是“课后作业+结业考试”。作为平时成绩主要构成部分的课后作业，知识覆盖面较小，而且部分学生容易相互抄袭。结业考试则容易助长部分学生不真正掌握知识，仅仅突击复习也能考试过关的弊病。为此，新的考核成绩方式变为“课堂讨论+总结论文+结业考试”。“课堂讨论”部分主要根据学生在课堂主题讨论的参与度给分，“总结论文”则根据论文质量给分，严禁抄袭。

“课堂讨论”和“总结论文”反映了主题讨论的教学效果，取代课后作业成为平时成绩的主要组成部分，两者在课程评分中的占比，在实行新教学法的第一年（2014年）是 20%，第三年（2016年）占30%，课程组希望再经过几年有效实践和改进，该占比能达到50%，即与结业考试同值。

3 教学效果分析

近三年来，课程组共为34个本科班级进行了“电工材料”课程的教学，实际修完该课程的学生达到了近600人。主题讨论式教学法在实践中促进了学生知识掌握的深度，强化了知识的记忆效果，在课堂上形成了活跃的讨论气氛。从教学心理学和认知规律的角度来看，如果学生在学习中能够发现和选择自己需要的或者感兴趣的内容，就容易自觉地进行课堂学习乃至课后学习，并且能够自评学习效果。这在事实上提高了课堂教学效率，在相当程度上也克服了课时少与教学内容多之间的矛盾。

由于课堂讨论需要学生准备多媒体资料，讨论后还要完成小论文写作，这也锻炼了他们查阅科技资料的技能，使他们了解了科技论文的要素，锻炼了自己的写作能力。在他们为主题讨论准备的幻灯片资料上，不少学生体现出了较高的制作水平，这也在另一方面体现了他们学习的热忱和兴趣。一些优秀学生的想法还体现到了他们申请的大学生创新创业提案中。

课程组对2015年、2016年两届学生的学习情况进行了抽样调查问卷，对这种主题讨论式教学法表示认可的学生比例达82%，认为自己确实从讨论过程中学到了新知识的学生比例占74%，认为知识点掌握更扎实的占比57%。同时学生反映的主要改进意见和建议是：

（1）讨论的课前准备时间希望更多，这一意见者占比36%；

（2）分组讨论时部分学生参与不够，有依赖他人现象，占比30%；

（3）教师指导、引导望进一步加强，占比27%；

此外，授课教师反映，课堂讨论环节对于人数较少的小班教学效果较好，班级人数过多，讨论往往会有相当一部分学生没有发言或少发言。学生和教师的意见已成为课程组在今后教学中需要设法改进的依据。

4 结语

综上所述，“电工材料”课程主题讨论式教学法的教改实践，证明了其具有显著的现实意义。主题讨论式教学法的教学思想核心是激发本科学生学习的动力而不是学习本身。教改经验总结起来，就是在课堂教学中，要以学生为中心，增强基础理论知识的学习，以教师设计的案例和问题作为主题，以讨论、辩论作为学习辅助手段。教师还必须要强调教师对学生主题讨论的引导和组织作用。主题讨论式教学法仍然在实践探索中，希望能更好地服务于本科大学生创新能力、工程实践能力的培养。