基于雨课堂的“材料科学基础”多元化课堂教学改革与实践

刘奋照 王 玲 李 楠 杨旭锋 王中慧

(吕梁学院 化学化工系,山西 吕梁 033000)

打造魅力“金课”,淘汰“水课”,构建智慧课堂,实现课堂教学多元化,成为目前本科教学改革与发展的重要课题[1]。“雨课堂”是清华大学与学堂在线共同研发的一款新型线上智慧教学工具,通过微信平台连接教师和学生的智能终端,完成“课前-课堂-课后”每一个教学环节的数据收集和分析,符合当前本科教育教学改革创新的要求,具有十分重要的现实意义和价值[2-4]。作者结合我校材料化学专业在“材料科学基础”课程教学过程中的实际情况,深入探讨基于雨课堂的“材料科学基础”课程多元化教学改革。

1 “材料科学基础”课程的教学现状

“材料科学基础”课程是针对高校材料类专业学生开设的一门非常重要的专业技术基础课程。它是学生在学完基础课程(包括“高等数学”“大学物理”“无机及分析化学”“物理化学”等)后,进入专业课程(如“材料物理性能”“金属学与热处理”“材料制备与加工”等)前必须学习的一门课程。基础课程通常与工程实际存在比较大的距离,而专业课程则与工程实际联系紧密。基础课程与专业课程在思维方式上有较大差别,“材料科学基础”就是两者联接的一个桥梁。该课程主要以金属材料、非金属材料、高分子材料及复合材料为研究对象,从电子、原子尺度入手,介绍热力学、动力学理论及纳观、微观、细观尺度组织、断裂机制及宏观性能,涉及工程材料中的原子排列、固体中的相结构、凝固、相图、材料中的扩散、塑性变形、回复与再结晶和固态相变等单元知识。该课程知识容量大,具有基础概念定义多、知识内容抽象、逻辑性强、基本原理规律多等特点。传统教学大多是教师课上板书讲授,学生被动接受,无法构建积极的互动课堂教学,难以形成学生自主性学习,很难达到最佳的课堂教学效果和教学质量。

1.1 教学方式单调,对学生综合素质的提高不利

我校材料化学专业目标定位是培养综合应用型技术人才,学生除了掌握必备的理论知识之外,还需要锻炼团队合作意识、自主学习能力和终身学习能力。而传统的“以教为主”的教学方式只是单一地对学生进行“知识的灌输”。学生通过课堂学习只是对理论知识“记和背”,而其他方面的能力和素质得不到训练和提高。

1.2 理论知识偏抽象枯燥,学生难以实现透彻理解

“材料科学基础”课程教学内容主要包括工程材料四要素之间关系的理论知识,知识点内容繁多,理论抽象。对于一些抽象概念或理论知识点来说,传统课堂教学单纯“注入式”的教学方法,不利于学生理解掌握,依然停留在过去“死记硬背”的方法上。而该课程抽象的理论知识主要集中在工程材料中的原子排列等前面章节,如果采用传统的“照本宣科”式的教学容易使学生产生逆反心理,进而影响到后面单元的学习,甚至对该课程产生逆反心理[5]。

1.3 师生交流时间和方式有限,学生学习反馈不畅

大多数高校教师都承担着教学和科研双重任务,平时较难抽出合适时间对学生进行辅导答疑。学生除课堂学习外课余生活也非常丰富,及时的学习反馈对教师调整授课内容非常有益,对学生答疑解惑更具针对性[6],因此灵活的时间管理和现代化的交流平台更受老师和学生青睐。

2 雨课堂在“材料科学基础”课程教学改革实践中的应用

作者在2018—2019学年第2学期,2019—2020学年第2学期,2020—2021学年第2学期中,对我校材料化学专业“材料科学基础”课程进行了多元化的教学改革与实践,借助“雨课堂”教学平台进行“课前-课堂-课后”的混合式教学。课前通过录制短视频和设计学习任务单引导学生自主学习;课中通过问题探讨,互动讨论等方式对知识进行内化;课后通过线上答疑,批改作业等进行师生交流,师生共同反思等。具体教学流程如图1。

图1 基于雨课堂的多元化教学过程示意图

2.1 课前

根据“材料科学基础”的课程特点及每一单元需要掌握的知识点,结合学生学习需求,运用“雨课堂”智慧教学工具制作单元短视频、单元课件和单元学习任务单。其中短视频资源结合传统文本课件,讲授内容更具体更形象,更容易将教学信息准确地传授给学生;单元学习任务则起到课堂教学的导线作用,使学生明确单元学习的目标、重难点等。通过课前将预习资料推送给学生,督促并监测学生自主完成单元知识的预习任务,便于教师深化学情分析,优化课堂教学设计,在课堂上有针对性地开展教学活动。

2.2 课堂

利用“雨课堂”开展混合式多元化的课堂教学。通过限时扫码签到,节省了课上点名时间,提高了课堂效率,及时了解班级学生实际到课率,加强了对课堂教学的管理。根据监测到的学生课前预习情况,教师“对症下药”式地讲解学生在自主学习过程中感到疑惑的知识点。课堂教学中允许学生随时通过“不懂”按钮、弹幕等功能参与课堂活动,活跃课堂气氛,加强师生间、学生间的互动,提高课堂的趣味性。在每一单元教学任务结束时,围绕重要知识点开展限时单元测验,及时了解学生对重难知识点的掌握程度。对测验成绩较低的学生在后续课堂中重点关注,适当时可点名让其回答问题,吸引学生的注意力,引起学生对课程知识学习的重视。

2.3 课后

单元作业通过“雨课堂”课后定时推送,并设置提交截止时间,督促学生在规定时间内完成作业,巩固所学知识内容。此外,还增加课外资源板块的拓展学习,开阔学生视野,有利于学生对后续专业方向课程的学习和认识。

利用“雨课堂”智慧教学工具推送教学资源,记录课前预习、课堂出勤、课堂互动、单元测试、单元作业、单元讨论等所有课程教学活动数据,用以监测学生自主学习成效和多元化客观评价学生学习过程,将“课前-课堂-课后”3个环节进行了非常好的衔接,这种师生协作的混合式翻转课堂教学,使教师的“教”与学生的“学”达到事半功倍的效果[7]。

3 教学改革效果反馈

基于“雨课堂”的多元化智慧课堂教学改革,顺应了当前大数据背景下的高校信息化教学和课堂教学改革创新的需求,有着非常重要的现实意义和实践意义。

3.1 改革方法,打造高效互动的教学模式

以教学效果提升为目的的教学方法改革和创新,改变了过去的课堂教学模式,从以教师为中心的知识传授模式转向以学生为中心的能力培养模式,教学课堂活了起来。课前,学生完成预习资料,提出“疑惑”;课堂上,教师和学生协作探讨并解决“疑惑”,完成单元互动讨论;课后,学生自主学习,完成单元测试和单元作业,进一步内化“疑惑”。这种“课前-课堂-课后”高效互动的教与学,激发并提高了学生学习的自主性和积极性,注重强化每一教学单元的课堂设计和学生能力素质的培养,杜绝了单纯的知识教授传递;注重强化信息化技术与教育教学融合,杜绝了简单形式化的信息技术应用;注重强化师生互动、生生互动,杜绝了教师满堂讲、学生被动听的现象出现。

3.2 科学评价,开展全过程多元化的评价体系

以激发学习动力为目的的评价体系改革和实践,改变了过去单一的期末考核模式,转向了“课前-课堂-课后”全过程多元化的考核评价,学生忙了起来。课前主要监测学生课程视频预习情况等;课堂上包括随机点名出勤,单元互动讨论等;课后包括学生完成单元测试和单元作业等。这种“课前-课堂-课后”全过程多元化的评价方式,对学生每一环节进行了实时动态记录和统计反馈,对学生学习情况和教师教学效果作出了更加全面、客观、真实的评价。

4 结语

作者将“雨课堂”智慧教学工具应用于材料科学基础课程课堂教学中,进行“课前-课堂-课后”的混合式教学。课前设计“疑惑”,引导学习;课堂探讨“疑惑”,互动讨论;课后内化“疑惑”,交流反思等。“材料科学基础”课程多元化教学改革和实践体现了教学方法的先进性和互动性,推进了现代信息新技术与教学的深度融合,可对高校教师运用信息化新技术开展多元化混合式课堂教学改革提供一定的借鉴。