以学生为中心的“材料科学基础”混合模式教学研究

何杰军，周 念，朱阮利

（贵州理工学院材料与能源工程学院 贵州 贵阳 550003）

党中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》明确将“更加注重终身学习”作为推进我国教育现代化的八大理念之一，因此，培养学生的学习能力成为比传授学生知识更加紧迫的任务。我国传统课堂教学模式主要是灌输式教学，学生在课堂上被动接受教师的知识灌输，学生通过学习资料，自我获取知识、自我分析、自我总结的能力相对较弱，难以形成较强的自我学习能力，对实现终身学习构成了障碍。因此，培养学生的学习能力正逐步被广大高校接受。要培养学生的学习能力，改变传统教学中以教师为中心的理念，学生应该成为课堂上的主角，而不是被动参与者。

1 材料科学基础课程的特点

材料科学基础是材料类专业的专业基础课，是所有材料专业课的先导，在材料类专业的专业课学习中有着举足轻重的作用，决定着学生能否顺利地学习后续课程。通过该课程的学习，学生将形成材料的微观组织决定材料的宏观性能的基本观念，建立材料的成分、微观结构、加工工艺、组织与性能之间关系体系，学生将掌握各种材料的微观粒子排列规律、实际晶体中粒子排列的缺陷、晶体中粒子的运动、物质体系中相与组织的关系、材料受力塑性变形原子的运动等基本知识，会对典型的材料进行相与组织分析，了解亚稳态材料的结构与性能。该课程是材料大类所属本科专业的专业基础课，是学生进入专业课学习的第一课。课程概念多，内容抽象，需要记忆的知识点多。各章节之间知识点的层次性、逻辑性不够强，不利于学生掌握和理解。因此，传统的课堂教学方式大多以教师的讲授、学生听课和练习为主，学生注意力集中的有效时间较短，上课易走神，对知识点的理解和掌握较差，往往很难达成预期的教学效果。而近年来的研究发现，如果在课堂上改变传统的以教师为中心的教学模式，变为以学生为中心，教师通过特定的课程教学设置引导学生课前自学，课中讨论和答疑，学生在学习过程中主动查询资料，主动解决问题，尽管不能像传统的教师讲授为主那样做到面面俱到，但是学生对知识点的理解深刻，掌握较好，不易忘记，且以学生为中心的课堂教学模式学生不易走神。但是采用这一教学模式的前提是要有足够丰富的网络教学资源，当下流行的网络在线慕课为实施以学生为中心的混合教学模式教学提供了可能。

2 新时代授课对象的特征分析

我国进入新的发展阶段，高等教育在校生与以往有明显的不同。现在的高等学校在校生相对以前生活上要富足得多，有较强的独立意识和自我意识。

当下，我国经济社会高速发展，电子产品如手机等已成为众多在校大学生必备的基本工具，大多数学生已具备购买电脑辅助学习的条件。目前我国城乡各地通信网络发达，学生获取网络资源的途径多样化。但是，手机等电子产品给当代大学生的学习和生活带来便捷的同时也给他们带来了很多负面的影响。学生普遍容易受手机影响，生活和学习中处处离不开手机，上课过程普遍存在浏览新闻，刷朋友圈，网络聊天等行为，精力无法完全集中，严重地影响了传统教学的教学效果。由于传统的课堂教学主要是老师在讲授，老师成了课堂上唯一的主角，因此会导致学生玩手机、走神等现象。尽管近年来某些学校采取了在教室内设置手机袋，上课过程全员上缴手机等措施，但是仍然避免不了部分学生在课堂上“人在曹营心在汉”的窘境，因为学生在课堂上只是充当听众的角色，他们在授课过程中没有戏码，思想很容易脱离课堂。因此，以学生为中心，让学生在课堂上担当主角，让他们有戏，成为目前高校教学改革的趋势。混合模式教学便是解决这一问题的有效手段之一。

3 “材料科学基础”混合教学模式的探索

3.1 任务单式课前自学

为充分地激发学生的学习积极性，同时给学生施加学习压力，每次课课前两天左右以任务单的形式给学生下发课前自学任务清单。自学任务清单充分地考虑本课程教学大纲所涵盖的知识体系，以填空、选择、判断、简答等形式加以体现。学生领到任务清单之后，通过在线慕课对本节课所涉及的知识进行自学，按照自学清单要求逐项掌握本节课所涉及的知识点。

课前自学清单要根据课程预期的学习成果进行合理设计。按照学习知识点之后学生应具有的能力，分为认知、理解、应用、分析、综合和判断等六种不同程度的要求。在设计题目的过程中，对同一个知识点，要按照从易到难的顺序安排自学清单。首先安排让学生通过简单学习就能找到答案的概念型题目，在此基础上，安排可以通过简单逻辑推理得出答案的题目。最后再安排较难的题目。这一方面可以让学生建立信心，另一方面可以让学生按照知识的逻辑性层层递进进行学习。在撰写课前自学任务清单的时候，教师要根据知识点要求充分考虑题目的数量，一般每次课的自学任务清单题目数量控制在30 以内，不宜过多，否则在有限的课堂讨论教学时间内无法完成。一般地，题目形式尽量以填空、选择和判断的形式加以体现，少量知识点可以以计算、讨论等形式出现。通过在线开放网络课程的管理，可以监控学生的网络学习进程，对学生的自学状况进行管理，督促学生在课前进行自学。

3.2 对分式课堂设计

对于应用型本科院校的学生，如果采用全翻转，学生掌握知识较难，因此，选择对分式课堂教学更加符合学生的实际情况。对分课堂是复旦大学心理系张学新老师提出的一种教学新模式，其特点是把一半课堂时间分配给教师进行讲授，另一半时间分配给学生，以讨论的方式进行交互式学习。相对于全翻转课堂，对分课堂教师需要用一定的时间对本次课的重点和难点知识进行讲解，比完全翻转对学生的要求稍低一些，更加适合于应用型本科高校的学生。传统的对分课堂上的前一半时间是教师和学生的交互式讨论，后一半时间用于教师对下一次课知识点的讲解，学生在课后进行理解和消化，下一次课一开始即进行交互式讨论。跟传统的对分课堂不同的是，“材料科学基础”课堂的对分模式顺序做了适当的调换，即学生按照课前自学任务清单要求通过慕课资源进行课前学习，课堂上前一半时间教师对本节重点和难点知识进行讲解，后一半时间根据课前自学任务清单进行交互式讨论学习。具体实践操作中，将一个班的学生按照每组4-6 人进行分组，每一组的学生在课堂上坐在一起，便于讨论。有条件的学校可以采用圆桌式课桌，每一组学生课堂上围在一起，教室内可以多角度摆放显示器，便于学生观看教师授课PPT。没有专用翻转课堂教室也可以进行，每一组成员在传统教室中前后坐在一起即可，需要讨论的时候可以转身与同小组成员进行讨论。教师在分配给自己的一半时间内不再像传统课堂那样面面俱到，只讲与本节课相关的重点和难点知识，对知识脉络进行梳理和总结。

在交互式讨论教学中，以课前自学任务清单为基础，在授课过程中随机抽取学生对任务清单中的问题进行回答，回答得分情况作为本小组所有成员的课堂得分依据。也可适当地在各小组中进行抢答，抢答得分情况作为各小组过程评分的重要依据之一。除课前自学任务清单上的题目之外，还可以适当增加类似的知识点测试题目，便于对学生的学习情况进行测试。在小组讨论以及随机抽取学生答题的基础上，对学生答题过程中存在的问题进行总结，突出知识点要领。对于部分要求学生达到应用、分析以及更高要求的知识点，可按照循序渐进的方式组织课堂测试和讨论，在充分讨论的基础上由各组对讨论结果进行汇报，最后教师总结知识点。

课后巩固和深化是混合教学模式的必要步骤之一。在经过课前学习、课堂授课、课堂交互式讨论、课堂汇报和总结等阶段之后，教师要以适当的课后拓展等形式促使学生对所学内容进行巩固和深化。课后拓展大多应为高阶性的任务，结合课程特点和知识点应用场景，分析所学知识在实际生产和生活中的应用，实现学生对所学知识认知的升华。课后拓展可以是作业，也可以是课后专题调研、文献阅读以及课后实验等形式。

3.3 基于过程的课程评价

严格的过程评价机制是保证混合模式教学顺利推进的重要保障。在课程学习评价权重设置中，应尽量降低期末考试的权重，突出课程学习过程评价的重要性。具体操作中可将过程评价权重设置为60%-70%，期末考试权重设置为30%-40%，过程评价权重甚至可以更高。

过程评价内容主要包括特定的慕课在线学习进度和在线知识点测试、课堂交互式讨论答题得分以及课后拓展情况得分，对各环节设置一定的比例，强化课堂交互式讨论答题得分的权重。由于在有限的交互式讨论时间里不可能对学生个体进行大量的课堂检测，因此各小组被随机抽中答题的成员所得分数即代表本小组所有成员交互式答题所得分数。如有抢答得分，也归于小组所有成员。这一方面强化了小组成员之间一荣俱荣一损俱损的协作关系，另一方面也促进了小组成员之间的合作。需要指出的是，在交互式讨论之后，各小组答题或者汇报讨论结果的人员必须是任课教师随机指定，而不能由小组推选，否则会造成部分成员滥竽充数的现象。要充分压实学生的学习担子，让学生在承受一定压力的条件下不断地挑战自我，实现自我学习能力的提升。教师在交互式讨论学习过程中，要详细地记录各小组学生的答题或汇报得分情况，作为学生学习过程考核的重要依据。

通过课前在线慕课学习和测试、课中交互式讨论答题和汇报、课后拓展等环节，严格而详实地对学生的学习过程进行量化评分，得分作为学生过程评价的重要依据。

4 结语

混合模式教学对于教学过程强化以学生为中心无疑起着重要的作用，是培养学生学习能力的重要方法。学生通过混合模式教学的磨合与适应过程，挑战自我，强化了获取知识的能力的培养。实践表明，线上线下结合的混合模式教学对培养学生的学习能力起到较好的促进作用。但是在混合模式教学的实施过程中也发现了一系列的问题，包括基础较差的学生在混合模式教学中在团队中处于拖曳的状态，学习困难，部分学生在团队中滥竽充数，学习不主动，对评分无所谓等，使得混合模式教学在少数学生身上不仅没有起到促进能力培养的作用，反而把学生当成了课堂的局外人。在以后的混合模式教学探索中，可尝试对不同基础的学生进行分类教学，如对于基础较好、积极主动的学生，可进行全翻转的课堂教学；对于基础中等、学习态度一般的学生可进行对分式混合教学；而对于基础差、学习态度不积极的学生，教师需强化对一般知识的讲解，使他们筑牢基础，才能为下一步的学习打好基础。