基于项目化的PBL “钻石学” 课程的教学研究

陶隆凤, 史 淼, 金翠玲, 任健红, 王礼胜

河北地质大学 宝石与材料学院, 河北 石家庄 050031

0 引言

钻石的矿物名称为金刚石, 是宝石中最具典型代表的由单一元素碳组成的配位型非金属元素矿物, 因其特有的物理化学性质和光学性质, 享有“宝石之王” 的美誉[1,2]。 钻石学是围绕钻石的文化内涵、 鉴别特征、 合成技术、 地质产状、 加工工艺及品质评价等系列内容开展研究的科学, 内容复杂, 综合应用性强, 是宝石及材料工艺学专业必不可少的专业核心课程[3,4]。 在工程教育背景下“钻石学” 课程的教学中, 传统教学过程中, 教学实施方式单一, 缺乏实用性, 重知识目标轻德育目标, 考核方式难以评价学生的综合能力, 学生主动性不强, 常出现鸦雀无声的课堂氛围、 教学效果不理想等问题, 如何引导学生进行持续性学习、 拓展学生思维、 提高课堂效率和教学质量、 如何全面评价学生的学习过程和教师的教学过程等, 均是“钻石学” 课程教学亟需解决的关键问题。

河北地质大学宝石及材料工艺学专业开展工程教育认证工作是为了推进本专业教育教学改革, 增强人才培养对中国珠宝行业发展的适应性, 为学生走向世界提供国际互认标准的“通行证”, 因此, 宝石及材料工艺学专业课程体系的教学改革势在必行[5,6], 其核心理念是“以学生为中心, 以项目为导向”, 形成持续探究性学习机制的PBL 理念 (Project basedlearning)[7-9]。 基于项目化PBL 理念, 强调教学设计及实施过程, 以对学生学习后的教学效果为导向。 本文基于项目化PBL 理念对“钻石学” 课程的教学设计, 通过具体项目的实施, 帮助学生建立课程思维导图, 灵活应用基础知识解决钻石鉴别与分级中的具体问题, 并针对课程特点在项目完成过程中, 能够加强学生的团队协作能力, 提升专业知识素养和职业认同。

1 基于项目化的PBL “钻石学” 课程教学

钻石学课程基于项目的PBL 将以“线上+线下”相结合的教学方式融入到教学过程中, 项目选题与知识目标、 能力目标及素质目标相契合, 致力于学生学习能力的培养和高阶思维水平的提升, 其具体教学设计如图1。 此模式的具体实施过程, 包括项目的设计、发布、 选题、 任务分解、 合作学习、 分级报告、 汇报展示及评价反思8 个过程, 教师和学生在具体过程中完成相应的教学活动。

图1 基于项目化PBL 教学活动活动流程图Fig.1 Project based PBL teaching activity flowchart

1.1 教师活动设计

正式讲课前, 钻石学课程组教师们需要根据培养方案和教学大纲, 对本课程规划的教学内容与学时,划分理论与实践教学模块, 根据教学方式与实施过程, 制定详细的教学方案。 同时在学银在线网站上完善教学资源, 包括章节介绍、 章节要点、 授课视频、 教学课件、 钻石分级标准、 项目化PBL 教学案例、 章节作业题、 试题库等教学资源, 具体线上教学资源网址为: https: / /www. xueyinonline. com/detail/223575075。 教学资源所涉及的知识内容回归“专业”, 既体现当前教学改革的重点, 也充分考虑钻石学发展的新趋势, 从而激发学习兴趣, 培养创新意识, 提升高阶思维。 通过学习通发布本课程线上学习任务点及往届优秀项目案例, 同时发布项目。 学生按照任务点进行自学、 提出问题和经验分享, 教师首先通过平台对相关问题进行引导, 不直接告知答案, 需要学生通过自己的努力去找到问题的解决办法, 从而帮助学生建立成就感; 其次, 组织学生进行汇报, 此过程中, 教师不仅是组织者、 聆听者, 同时也是挑战者和激励者, 这个过程大约需要90 分钟的时间; 最后, 教师对具体项目化PBL 教学进行教学反思与改进。

1.2 学生活动设计

对于合成钻石的鉴别、 彩色钻石的鉴赏及钻石4C 评价章节等重点内容采用项目化PBL 教学。 学生的具体教学活动主要包括以下几个阶段: 第一, 组建团队, 细分任务, 结合自己的学情情况和感兴趣的题目完成团队组建, 首次交流后细分任务, 此过程的时间一般为10～15 分钟; 第二, 合作学习, 实施项目,各小组学生利用课下时间对各自的研究任务进行合作学习并完成相应的任务, 此过程是完成项目最关键的环节, 这个探究过程一般设定为7 天; 第三, 提炼成果, 完成报告编写, 当学习探究过程结束后, 小组成员对自己的任务进行总结汇报, 全员讨论通过后得出最后的结论及报告, 提炼成果形成汇报材料, 这个过程要求学生在3 天之内完成; 第四, 汇报展示与反思, 项目研究结束后, 各组以PPT 的形式展示研究内容和成果, 汇报是项目化教学的关键一环, 是验证各小组合作学习取得成果的关键, 在此过程中, 各组同学将知识与经验共享给全班同学, 师生之间、 教师之间、 学生之间都可以相互交流, 在提问、 讨论中将知识理解得更透彻并形成了自己的观点; 第五, 学生完成对自己、 对教师、 对课程的评价。

2 课程评价体系构建

结合本专业教育教学改革的方向和工程教育认证工作的实际情况, 作为国家一流课程的“钻石学” 需建立多元化的考核方式, 无论理论课程还是实践课程的考核都采用线上与线下相结合方式, 构建了过程性评价[10]和考核体系(表1)。 线上考核借助学习通平台进行, 包括课程视频、 随堂测验、 单元作业、 线上讨论等教学任务和教学活动, 提供多种扩展学习资源(电子图书、 图片赏析、 视频等), 通过完整的学习任务监控每一个教学环节, 签到、 问答、 讨论、 抢答、 学习过程与结果记录、 学生互动记录、 学生互评成绩等任务获得相应的学分, 部分环节都可以重复完成, 直到获得最高学分, 即可终止该环节的学习, 并且学分是累加的, 这种教学方式可以更好地激发学生的学习积极性, 驱动学生系统地完成课程学习任务。线下考核, 包括线下讨论、 项目案例以及期末考试,其中基于项目化PBL 教学侧重于团队合作能力、 问题解决能力及高阶思维能力3 个方面的考察, 评价方式由教师评价(40%)、 组内评价(30%) 和组间评价(30%) 构成。

表1 过程性评价与考核表Table 1 Process evaluation and assessment单位:%

3 基于项目化的PBL “钻石学” 课程教学

“钻石学” 课程教学效果评价包括学生总成绩评价、 学生满意度评价及课程建设与辐射面评价三个部分。

3.1 学生总成绩评价

以河北地质大学2018 级宝石及材料工艺学专业两个教学班的51 名同学为研究对象, 采用项目化PBL 的学习——线上与线下相结合的方式进行教学。从总成绩来看, 51 名同学全部通过该课程的学习, 最高分93.5, 最低分61, 平均分81.4, 其中90～100 分数段6 人, 占11.76%; 80 ～89 分数段27 人, 占52.94%; 70～79 分数段12 人, 占23.53%; 60～69 分数段6 人, 占11.76%。 与2017 级同课程班级教学效果相比, 采用项目化PBL 的学习——线上+线下混合式教学模式, 学生的综合学习能力在各个环节都有考核, 成绩评价更全面和客观, 学生的实践能力和相关技能得到了良好的训练, 综合素质、 创新意识和就业水平有明显提高。

3.2 学生满意度评价

针对2018 级宝石及材料工艺学专业的51 名同学发放满意度调查问卷, 对51 名同学在线上自主学习内容及学习效果、 线下讨论的参与度、 项目化案例教学、 考核体系3 个方面(表2) 进行了满意度的调查。 调查结果显示在线上学习方面, 90%以上的学生对课程建设、 章节学习任务的安排及教师的引导3 个方面表示“非常满意”, 但是在学习效果评价方面仍有30%的学生基本赞同, 7%的同学不赞同。 综上可知, 在线上学习阶段, 其考核内容需要从知识和能力两个维度进行精心的设计, 才能激发学生的自主学习兴趣, 帮助学生养成良好的自学习惯。

表2 学生对项目化PBL 教学效果满意度评价表Table 2 Student satisfaction evaluation form for project PBL teaching effectiveness单位:%

在互动、 项目化教学、 考核体系的调查指标中显示, 所有具体指标的非常满意/非常赞同与满意/赞同的综合均超过92%, 说明学生对本课程实施项目化PBL 教学模式是非常认可的, 95%的同学认为此种教学模式提高了团队协作能力, 全班51 名同学都认解决问题的能力有所提高, 92%的同学认为此种教学模式能够拓宽他们的视野, 提升高阶思维能力, 与此同时同学们也给予了大量的积极评价和诸多宝贵意见,认为此种教学模式更能调动学习的主动性和积极性,有利于培养学生的创新能力。

3.3 课程建设与辐射面评价

“钻石学” 课程在教学模式、 教学内容、 学习评价等方面的创新与改革得到了社会各界的认可。 一方面, 在信息化、 国际化时代背景下, 课程理论思想及课程思政也不断推陈出新, 本课程的网络学习资源从2020 年1 月至今, 浏览量达到492 436 次, 累计选课650 人, 累计互动次1 029 次, 不仅为其他院校和喜爱珠宝玉石的朋友们提供学习的资料, 而且还提高河北地质大学服务社会和行业的能力, 扩大学校的知名度, 另一方面, 本课程的相关的教学改革为其他课程的建设起到了示范作用, 为建设系统科学的课程体系提供支撑依据。

4 结语

基于项目化的PBL “钻石学” 课程设计, 要想取得良好的教学效果, 必须注意以下3 个方面的内容:

第一, 项目式教学不仅可以帮助学生养成主动学习的好习惯, 而且能够灵活运用课程相关的知识来解决实际问题, 学生的总成绩也明显比未实施项目化学习的学生更高。 确切地说, 这种学习方式让学生在较短的时间内通过自己的努力完成了任务, 过程中难免会遇到很多问题, 甚至失败, 这些经历让学生更能体会到成功来之不易。

第二, 项目式教学过程中, 教师在整个教学活动中给学生驱动性问题的引导和及时反馈是很重要的,教师在恰当的时间内给予引导, 并及时对学生的问题做出反馈, 这是激励学生不间断学习的有效途径, 因此, 本课程采用学习通平台第一时间回答学生的问题, 为学生的讨论点赞与评分。

第三, 相对于其他教学方式, 考核体系注重学习的全过程考核, 更能客观、 全面评价学生的综合能力。