浅析当下理工类高校课堂教学中的一些问题及对策

张 华，程 亮，李 蛟，王卫伟，孙海滨

(1.山东理工大学 材料科学与工程学院，山东 淄博 255000； 2.苏州大学 功能纳米材料与软物质研究院，江苏 苏州 215123)

近期，教育部发布了《关于一流本科课程建设的实施意见》，明确指出课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量[1]。为贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神，落实新时代全国高等学校本科教育工作会议要求，必须深化教育教学改革，必须把教学改革成果落实到课程建设上[2]。实施意见要求各高校深入挖掘各类课程和教学方式中蕴含的思想政治教育元素，建设适应新时代要求的一流本科课程，让课程优起来、教师强起来、学生忙起来、管理严起来、效果实起来，形成中国特色、世界水平的一流本科课程体系，构建更高水平人才培养体系。为贯彻实施意见的新理念和新要求，作为有着十几年执教经验的理工院校的教师，我们一直在总结教学工作中的一些经验，同时也在反思现下高校本科教学中的种种不足。

1 当下高校课堂教学中的主要问题

1.1 课堂问题的表现形式与普遍性

为了提升自身的教学水平，笔者近几年在国内多所高校参加过一些专业培训和进修助课活动，活动内容包括课堂听课等教学活动。随堂听课中发现学生旷课、课堂上刷手机等现象在各高校各专业都非常普遍。无论是“985”、“211”高校还是普通高校，也无论是南方高校还是北方高校，课堂不听课和刷手机等现象都是普遍存在的。许多人认为现代教育的最大问题是学生们缺少学习的动力，那么，更进一步的，到底为什么学生会对校园里的学习失去了兴趣和渴求呢？为什么大部分的学生会觉得学习枯燥乏味呢？德国顶级神经科学家曼弗雷德·斯皮策讲过一句话，说“学生的大脑是教师们的工作场所”[3]。那么，作为教师就需要对自己的“工作场所”加深理解，弄清楚到底是什么阻碍了学生的学习兴趣。课下笔者曾经与课堂不注意听课的学生讨论过这个问题，学生对此的解释大多基于两个原因：一是有些课程内容太难，例如一些理论性较强，对数理知识要求较高的课程内容，他们听不懂；二是有一些课程内容趣味性较差，如一些通识类课程所讲的发展史以及其它对知识简单罗列和堆叠的课程内容，他们不感兴趣。其实，这类问题在我们执教的材料专业本科课程上也长期存在，为了改善课堂质量并最终能解决这些问题，在多年执教中我们也做过很多的尝试，包括对课堂教学方法的研究，也包括近期开始的课程建设。这里以笔者所在的材料化学教研组长期执教的《材料测试技术及方法》课程为例做出分析。

《材料测试技术及方法》属于材料类基础课程，开设对象是材料科学与工程学院材料专业的本科生，主要讲解各种常用材料测试技术的原理、方法和应用，如X射线衍射技术、扫描电镜和透射电镜以及热分析等常规的材料测试技术。要求学生掌握材料测试技术的基本原理和方法，具有针对不同检测目标选择测试技术的知识基础和能力，为后期的学习、工作及科研打下一定的基础。该课程中的X射线衍射方向与强度分布以及透射电镜的电子衍射部分涉及正逆晶体结构点阵变换、衍射矢量方程推导和厄瓦尔德图解等涉及较复杂的数理模型，该部分内容既是教学重点又是教学难点。之前的教学中，我们通常会从布拉格方程基础和劳厄衍射方程等不同角度对该部分知识内容做出详细讲解，并讨论不同模型对结果表述的同一性问题。但从教学效果上看并没有达到预期效果，课堂上还是会有很多学生表示无法理解这些内容。课程的其它部分，从扫描电镜开始基本符合通识教育课程的特点，主要知识套路就是信号源发出信号作用在被测物上，被测物给出反馈信号，对反馈信号进行收集和处理得到测试结果。考虑到这些内容一般不涉及难理解的知识点，在课堂教学中我们一般会对信号源、样品台或样品支架、信号探测器的结构进行简单介绍，然后重点对被测样品的制样和测试要求做出详细的讲解。但实际教学中我们发现，学生对这种教学模式缺乏兴趣，学生在课堂上听课效果较差，课堂上刷手机等行为频发。考虑到本课程既包括学生难以理解的数理模型知识，又包括学生不感兴趣的介绍叙述类知识点，因此，对本课程教学中所存在的问题的讨论就比较具有代表性。

1.2 导致现下高校课堂问题的深层次原因分析

针对课堂上学生暴露出来的听不懂和不感兴趣两种问题，教研组多位任课教师曾集中进行过讨论和分析，我们认为学生听不懂主要是因为当下的高校学生普遍基础较差，而学生不感兴趣则与我们长期采用的教学方法及当下教学模式的改变有关。众所周知，随着我国高校十几年来的扩招，考大学变得容易很多。许多初高中阶段学习基础不扎实的学生也纷纷进入了大学校园，而我们的高校教育在课程难度和知识结构上并没有为此做出相应调整，这就造成了这些基础差的学生在课堂听课上遇到很大的困难。基础差的学生平时学业成绩普遍差，对自己要求比较低，学习主动性也较差，这就对我们的高校教学提出了很大的挑战。其实，这是高等教育从精英教育转向平民教育的普及过程中无法回避的矛盾，是高校生源质量与高等教育培养标准之间的矛盾。考虑到高校的生源质量是客观情况，高等教育培养标准也不允许降低，那么，如何通过课程建设和教案设置帮助这些基础差的学生理解和掌握有一定理论深度的大学课程就是我们高校教师要解决的重要问题。另外，各高校当下普遍采用幻灯片辅助教学，这种教学方式虽然具有直观高效等诸多优点，但如果不能合理运用也会给教学活动带来很多不易察觉的问题[4]。那么，搞清楚幻灯片辅助教学在教学中可能产生的弊端从而合理使用这种教学方法也是一件值得关注的事情。

对比十几年前，由于当今社会互联网和智能终端技术的高度发达，传统的黑板加笔记的旧教学模式已经基本被幻灯片加网络课程的新模式所取代。十几年前理工科高校教师上课主要靠板书辅以讲解，一堂课专注讲解两三个知识点，从理论模型的建立到数学公式的层层的运算和推导，再到最终结果的得出都需要在黑板上一步步的推演。从一个角度去看，这种教学方法的缺点很明显，它效率低、缺乏直观的图形、表格以及动画视频的辅助，学生理解起来不够直观，需要付出更多的努力去理解和掌握课堂知识；但从另一个角度看，优点也很明显，它在一次授课中涉及的知识量少，结论的推导过程是逐步给出、层层递进的，学生很容易记住这堂课主要讲了什么内容，也很容易知道学习的重点和难点在什么地方。比较而言，当今的幻灯片辅助教学虽然具有图像、表格及视频等教学元素的展示便利，能够使课堂授课更有效率，但现实教学中不结合高校学生实际情况的滥用也会使它的高效率成为一把双刃剑。与黑板教学相比，幻灯片辅助教学的高效率使得教师可以在相同的授课时长内讲授更多的课程内容，具体表现就是黑板时代的教学需要推演一堂课的内容在幻灯片辅助教学下只需要十分钟左右就完成了。那么，在剩下的时间里教师作为课堂学习活动的组织者不能无所作为，继续讲授课程后续的知识内容就成了大多数教师的必然选项。从教师授课的角度来看，幻灯片辅助教学确实提高了授课效率，但我们必须明白，教师授课效率提高并不等同于学生学习效率的提高。长期以来人们对人类的学习规律的研究告诉我们，人在学习的时候能够集中精力理解、记忆和关注的信息量是有限的，超出这个限量就会导致学习效果的严重劣化。具体在课堂教学中的表现就是，对于难度较高的课程内容学生对授课内容的理解速度跟不上教师的授课速度，听课过程中会产生很多没听懂的点，而这些没听懂的知识又会影响到对课程后续知识的理解和掌握，从而形成恶性循环。对比黑板教学，学生起码知道自己哪里没听懂；到了幻灯片教学，因为听不懂的地方太多以致于学生都记不得自己有哪些内容没听懂。除了前面讨论的有理解难度的课程内容外，对于没有理解难度的通识类课程内容，幻灯片辅助教学的高效率灌输所提供的过多的信息会冲淡学生对具体知识点的印象。众所周知，学生相同时间内学习的知识点越多，每个知识点在大脑中被记忆和处理的时间就越短，学生对其印象就越模糊。另外，人的大脑在记忆过程中会产生疲劳，使人疲劳而无明确印象的知识点无疑会让学生不感兴趣。

除此之外，当下高校学生的学习习惯也存在一些问题。例如，多数学生在走进课堂前是不预习的，课后是不复习的，就是指望课堂上老师给他们讲明白，像看文艺节目一样以一种消费者的心态来对待教学过程。另外，由于网络课程的普及，学生可以方便的从教务处网站上下载到老师的课件，因此连随堂笔记都不做了，课堂参与欲望很低。在实际教学中很多学生在被教师点名回答问题的时候或者沉默不语，或者直接表示不会，课堂互动效果差。这些问题的产生也多与高校的扩招有直接的关系，是高等教育从精英教育向大众教育普及过程中无法回避的问题。

2 结合实例阐述课堂教学问题的解决方案

根据前文对当下高校理工类教学中存在的问题分析，我们在《材料测试技术及方法》课程的课时分配、教学方法及课堂组织形式上做出了相应的调整。针对学生基础差导致的听不懂问题，我们首先在理论性较强的X射线衍射分析和透射电镜电子衍射部分设置了较多的学时数，本着宁缺毋滥的原则严格控制单堂课讲授的知识量，给每堂课留下充足的时间进行答疑和讨论，最大程度的保障学生在课堂上对所授知识的理解和掌握。其次，我们在课程中加入大量晶体结构和正逆点阵转换知识的介绍，以解决基础差的学生因为这部分知识的缺失而导致对衍射模型理论理解上的困难。再次，合理的使用幻灯片辅助教学，晶体结构和点阵模型等充分利用幻灯片直观展示的优点，公式推导则采用传统板书的有序递进的慢节奏层层展开。最后，在讲清楚最后结论后在课堂上及时练习巩固。题材选择最基础最简单的模型，由教师做开始阶段的分析，由学生沿袭这个思路做后续的分析并得到最终结论，通过师生合作来完成一个最简单的案例。之后举一反三、从易到难，通过这种练习最终巩固学生对该部分知识内容的掌握程度。

针对《材料测试技术及方法》课程涉及的测试方法多、知识点多且凌乱导致的学生对课堂授课不感兴趣的问题，我们在课程设计中力求在知识点之间建立关联。为《材料测试技术及方法》课程中本来毫不相关的各测试方法和知识点建立关联最好的方法莫过于生产实践和科研实践。一项材料类的科学研究或者企业对一种新产品的开发工作中对材料的表征和测试往往能成为我们教学中很好的案例。以我们当前正与周村一家磨料企业联合开发的一项氧化铝陶瓷磨料产品为例，该氧化铝磨料的晶格结构需要X射线衍射来确定；它的前驱体颗粒必须是纳米级别，这需要透射电镜来表征；它的烧制温度需要通过热分析来确定前驱体向刚玉晶型的转化温度等等。再例如，淄博地区一种销量不错的汽车润滑油产品，它是通过在常规发动机润滑油中掺入少量比例的石墨微球开发出来的，其原理在于石墨微球可以填补发动机气缸壁和活塞摩擦所造成的坑洞损伤中，一方面提高了气缸壁与活塞的密封性，另一方面加强了润滑。那么这款产品所涉及的测试表征就包括透射电镜观察产品中石墨球的颗粒大小及粒度分布；热分析评估发动机工作过程中石墨球的热稳定性；扫描电镜观察使用石墨球润滑填补前后气缸内壁的微观状态等。像这样一个案例就把诸多类型

的测试很好的整合在一起，使原本无关的测试方法通过一种具体产品的研发的过程建立了关联。这样的例子还有很多，只要有利于提高学生的学习兴趣，让他们感觉到课堂上讲授的知识和实际的生产生活是如此贴近，他们就会有学习的动力，我们都可以用在课堂教学上。

为了改善学生的课堂互动和参与感，我们采取让学生自由结合编成小组的策略。所有的课堂互动活动都是基于教师与学生小组或学生小组之间，各小组派出自己的代表，发表本小组对于课堂讨论问题的分析和处理意见，发言完毕之后发言人要接受其他小组成员的讯问并作出解释，此时本小组的其他成员可以代替发言人回答问题。小组集中讨论的这一过程为学生自由发挥的过程，用来扩展和深化学生对课堂知识的理解程度的。然后教师针对讨论中意见比较集中的问题组织各个小组进行重点讨论，这样做就可以提高全体学生的课堂参与感，提高学生参与课堂讨论的主动性，从而产生一种良性互动的课堂气氛。

3 结语

作为教育工作者必须明白，没有任何一种普适的方法可以一劳永逸的解决课堂教学的所有问题。随着时代的发展新的问题一定会不断的涌现，而无论采用什么样的解决方案，作为教师的我们必须牢记，教学的目的不仅仅在于向学生传授新的知识，更重要的在于培养学生的学习能力，让学生在课堂教学中得到一种良好的情感体验并产生一种积极的学习欲望，并最终养成良好的学习习惯。这是教育部关于课程建设和人才培养的重要论述和要求，也是所有课程建设和教学改革的最终目标。