高等职业教育《工程材料》课程信息化教学改革与实践

张爱菊 李子成 王丽洁

（石家庄铁路职业技术学院 河北石家庄 050041）

1 引言

新科技时代下，互联网、大数据、人工智能、物联网、5G等各类信息技术无处不在，职业教育教学模式在信息化背景下正在发生重要变革。“工程材料”是土木工程类专业一门专业必修课，课程主要包括石灰、石膏、水泥、砂石、混凝土、砂浆、钢材及沥青等材料性能指标的检测及质量控制，课程设置理论与实践比例1:1。主要培养学生岗位任职必需的各种工程材料的检测及质量控制等技能，旨在为后续掌握专业技能达到岗位任职能力奠定坚实的基础。新生代高职学生学习情绪化较高，对于难以理解的抽象知识，学习兴趣不高，导致学生学习动力不足，达不到理想的教学效果。

教育部印发《教育信息化“十三五”规划》及《教育信息化2.0行动计划》等文件，推动智能环境下职业教育的信息化发展及改革创新[1-2]。《国家职业教育改革实施方案》[3]提出：教育信息化的核心理念是促进信息技术与教育教学深度融合，教育信息化是基于信息技术构建适应“互联网+职业教育”发展需要的新型教学模式。信息化背景下，高职教育信息化以信息技术为基础，创新教育理念，构建新型教学模式[4-7]，更符合新生代高职学生的特点。依据岗位任职要求进行目标定位，利用现代信息技术，重构理论和实践教学内容，创建理实一体化教学模式，提高教学资源利用率，提升教学水平，实现教学目标，达到理想的教学效果。本文以“工程材料”课程为例结合高职学生特点，依据岗位任职要求，教师引导学生通过探究、分享、解决问题等方法掌握知识、提高技能，有效利用互联网、大数据、虚拟仿真等技术构建多元互动，多元评价、理实一体化的网络课堂，探索建立虚实融合的教学环境，初步形成线上线下混合式教学模式。

2 基于岗位需求，改革教学设计

习近平总书记对职业教育发展的要求中提到，坚持产教融合、校企合作，坚持工学结合、知行合一。加强企业深度参与协同育人，让企业人才需求与职业教育零距离对接。采取双元育人机制[8,9]，企业深度参与教学活动，校企老师共同制定教学计划，确定教学内容和教学方式。

创建“以学生为本”的课堂，从高职学生实际特点出发，基于企业材料质量检测试验员、材料员的岗位需求，将常用工程材料的特点、选用、保管及检测作为教学重点。以企业施工现场常用工程材料检测为主线，结合学校与企业的检测设备情况，以水泥、砂石、混凝土、砂浆、钢材及沥青等常用工程材料的检测项目重构课程模块。通过云课堂平台进行课前引导掌握学生知识薄弱点，在课中采用案例、任务驱动等教学方法；学生通过小组讨论、自主探究的学法，自主分析问题并解决问题。课堂教学按照“引、演、做、析、评、测”六步法实施，以问题引领为主线解决为什么学、如何学、如何测定等内容，完成每节课的教学内容。

教学过程中使用的工程材料除常规粗、细骨料等材料外，还包括来自企业实际生产的机制砂、再生粗骨料等环保材料产品，课堂教学中与企业工程师连线为学生介绍产品性能、制备混凝土后的性能差异，使学生了解实际施工现场使用的材料与试验室环境下材料的差异。企业工程师进课堂，并利用手机投屏将试验操作要领实时投放到大屏幕上，供大家学习，对学生在材料检测试验中的不规范操作予以指正。

教学设计充分体现“学生为主体，教师为主导”的教学理念。课堂采用游戏、虚拟仿真、微课、动画及网络课程平台等多种信息化教学手段，将教学内容进行形象、直观的展示，突破了教学重难点，实现“教中做，做中学”。使学生掌握工程材料的相关标准、检测指标及检测方法，独立完成相关指标的检测，达到教学目标。要求学生通过学习后达到建筑材料检测员、试验员岗位需求和考核要求，实现从学校到企业的无缝衔接。

3 课程思政与专业知识有机融合

习近平总书记在全国教育大会上提出，要把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节，教师要围绕这个目标来教，学生要围绕这个目标来学。为积极落实习总书记提出的指示，贯彻德技并修、工学结合的育人机制，全面梳理专业课程中的思想道德教育元素，在教学设计时将思想政治教育元素与技术技能培养形成有机统一，在课堂教学中为学生讲述工程质量的精益求精、优秀行业的劳动模范事迹、加强劳动教育，潜移默化地培养学生吃苦耐劳、永不言败的工匠精神及职业精神，并立志成为高素质的技术技能型人才。

教学环节中除采用常用工程材料外，引入环保材料及再生材料。水泥材料的知识拓展通过采用新技术、新工艺降低生产能耗，强调降低工程中建设时能耗及使用时能耗。砂石材料除工程中常用的天然砂、石材料，还包括机制砂及再生骨料等绿色环保材料的性能指标及检测方法。一方面对促进混凝土制品节约建设投资及工程基础设施建设具有重要现实意义，另一方面增强学生的环保意识。

4 建设线上学习资源

在疫情防控的特殊时期，教育部印发《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》[10]，意见指出积极开展线上授课和线上学习等在线教学活动，保证疫情防控期间教学进度和教学质量，实现“停课不停教，停课不停学”。网络教学成为这一时期的主要教学模式，从而也推动了信息技术在专业课程教学中的实践应用。

“工程材料”课程线上资源依托高速铁道技术专业教学资源库“高速铁路工程材料”子课程，课程资源丰富，通过职教云SPOC课程新建班级，面向土木工程类专业学生，采用“学习通直播+SPOC”混合教学模式，极大地丰富了学生线上学习资源。2020年新冠疫情期间，学生通过线上资源的视频、PPT、微课、动画、测试题等内容，可以做到“手中无书，心中有书”，在家随时随地、灵活自学。截至2020年7月31日，职教云统计课程活动分布情况如图1，教师依托超星学习通、腾讯课堂等直播方式对学生进行线上直播辅导，对引导学生起到积极的推动作用。

图1 “高速铁路工程材料”资源库课程活动分布统计

5 信息化教学实施过程

5.1 课前依托云课堂平台开展活动

教师课前在云课堂发布学习要求、测试、课程评价标准，学生进行自测、意见反馈、师生交流。教师通过云课堂反馈的大数据，掌握学生的学习情况，知晓学生的知识疑难点，针对疑难点重点讲解。例如在混凝土配合比设计教学环节，通过网络平台统计的课前数据，发现同学们的疑难点主要集中在配合比设计适配调整与试验规范操作方面，如图2所示。针对疑难点，课堂环节采用视频、游戏、虚拟仿真等信息技术手段进行授课。课前有效数据统计，课中做到有的放矢。

图2 统计学生数据得出知识疑难点

5.2 课中利用多种信息化手段

强化信息技术在教学过程中的实施，教师和学生利用现代化网络、媒体等信息资源和技术进行教与学的融合。推动教育理念更新，推进教学改革的深度，积极推进“互联网+教育”发展。信息化手段使教学内容更丰富，教学设计更符合高职学生学习特点。微课、动画、视频等信息技术将知识动态化，降低知识难度，提高学生的学习兴趣；虚拟仿真软件技术模拟真实混凝土搅拌工艺，使学生直观地认识混凝土的和易性测定方法及混凝土配合比适配调整的效果，虚拟仿真技术在线上教学阶段犹如雪中送炭，使线上教学无法实现的教学环节，通过虚拟仿真展示出来。通过运用信息化手段，将各章节的难点知识化繁为简，云课堂作为评价的媒介，能够将学生学习情况及时反馈给教师，教师能及时调整教学方案及进度，达到“教、学、做、评”一体化。

图3列出了课程中部分教学环节信息化手段的应用。例如粗细骨料的颗粒级配及混凝土和易性评定教学环节的试验项目操作的规范性是教学难点，先利用微课或动画展示试验操作方法，然后教师实际操作并讲解操作关键点，同时利用手机将教师操作过程实时投屏放大到大屏幕上，每个学生都能看清操作细节，学生观看并记录操作要点，实时进行师生互动。又如混凝土配合比设计的适配与调整也是教学难点之一，课中采用迷宫寻宝游戏使学生巩固配合比设计步骤知识要点；教师发布配合比设计的适配与调整任务，学生分组讨论将调整后的数据输入虚拟仿真软件，学生通过软件清楚掌握不同调整方法得出的混凝土和易性效果不同，最终掌握配合比设计适配与调整的知识要点。

图3 多种信息化教学手段的应用

5.3 课程构建多元考核评价体系

“工程材料”课程采用学评同步、以评促教过程性多元考核评价体系，其中包括课前讨论、问卷调查及测验占10%、课中签到、提问、讨论、小组PK及测验占70%、课后作业、考试、问卷调查占20%的多维度评价；评价主体有专职教师、企业老师、学生和小组成员，教师对学生的综合表现评价、企业老师对学生的实操结果评价、学生对教师及教学效果评价、学生自我评价总结，实行多元评价考核体系。并且将学校与企业的评价相结合，使学生能力达到任职岗位技能要求。图4是多元考核评价结果，教师查看成绩册，掌握学生的综合表现情况。

图4 考核评价结果

5.4 课后追踪学习情况及问卷调查

教师通过云课堂平台发布课后作业或测验，使学生能够对课程知识点进行有效的课后巩固及拓展，加强知识要点的掌握。课后通过云课堂平台进行问卷调查及学生评价。图5是学生对教学手段满意度问卷调查及教学手段的评价，发现学生对微课、虚拟仿真、线上互动等信息化教学手段满意度较高，利用信息技术提高学生的学习兴趣，从而达到理想的教学效果。

图5 学生对教学手段的满意度

6 结语

新科技时代背景下，教育理念和教育模式要不断更新，才能跟上时代的步伐，先进的教育模式及教学改革才能培养出符合时代发展的人才。在“工程材料”课程教学中进行信息化教学改革与实践，以学生为本，以岗位需求为导向，有效利用互联网、大数据、虚拟仿真等技术构建多元互动，多元评价、理实一体化的网络课堂，探索建立虚实融合的教学环境，初步形成线上线下混合式教学模式。利用微课、动画、视频、游戏、虚拟仿真等多种信息化教学手段，调动学生的学习积极性，解决课程中的重难点。初步探索了“工程材料”课程信息化教学改革的实施过程。采用信息化手段教学打破了传统的教学模式，发挥了学生认知主体的作用，充分调动了学生的学习兴趣及主动性，达到良好的教学效果。“工程材料”课程的信息化教学改革与实践适应现代职业教育高水平发展的方向，为建筑工程领域助力培养专业知识、职业技能和信息素养三位一体的高素质技术技能型人才。