混合式教学视角下专业基础课程五星教学模型构建

黄 霄 吐尔迪·吾买尔 尚志勇 纪 锋 申帅辉

新疆工程学院数理学院 新疆乌鲁木齐 830023

工程力学是高校绝大多数工科专业的必修专业基础课程,它是公共基础课程和专业工程课程之间的桥梁,通常包括静力学和材料力学两大部分,是一门应用一套理论分析和工程应用的专业基础课程。从现阶段教学中发现学生接受度较低,没有学习兴趣,学生缺乏将基础知识与工程问题联系起来的力学思维[1]。而在工程力学这门课程中教师如何能够在讲解理论知识时让学生在脑海中建立实际工程模型,培养学生的实践和创新能力,这是绝大多数力学教师面临的挑战。

近年来,“混合式教学”一词作为对技术教学的特殊形式的描述,已经得到了广泛的应用。五星教学模型近年来受到中国教育者的广泛关注,有学者研究表明五星教学模型对于提高课程教学具有一定积极的作用。在工程力学这门课程中如何正确使用基于混合式教学的五星教学原理从而提高教学质量是亟待解决的问题。因此,本文基于混合式教学构建工程力学课程的五星教学模型以针对现阶段所面临的教学问题提供理论支持。

一、混合式教学中的五星教学原理

什么是混合式教学?一些研究人员定义了混合学习。例如,Driscoll(2002)将混合学习定义为任何教学形式的混合,以实现教育目标。而Garrison和Kanuka(2004)解释说,混合仅仅意味着将课堂教学与在线体验相结合[2]。Singh(2003)将混合学习视为结合不同的网络技术,以促进有意义和激励性的学习,现场聊天、社交网络、论坛、应用程序和网络研讨会都是教师可以用来将在线机会纳入课堂的工具示例,网络技术的广泛使用改变了教育的面貌[3]。高等教育应该顺应学生日益增长的期望,帮助学生在这样一个以技术为基础的环境中有效生存。将技术与面对面教学相结合可以加强教师与学生互动和交流学习,并得到优质的学习成果。值得关注的是,混合式教学是多种多样的,因此根据学习环境从多种选择中进行选择时取决于教师的决定,此前提是教师应确定学期结束时学生应掌握的目标技能。在工程力学这门课程中,考虑到不同班级学生的差异性以及高科技的快速发展,混合式教学的定义更趋向于将传统的面对面教学与现代网络科技混合激发学生的学习兴趣;混合不同学习偏好和风格的学生使用多种学习模式。

五星教学的优势在多媒体和网络教学过程中,不能忘记教学过程中的“教学”主题。此模型有五个环节[4]:(1)关注问题,即针对教学目标获得具体的预期学习效果。(2)激活原始知识,夯实基础,即激发学生回忆以前的经验或与课程相关的知识。(3)展示新知识,即学生独立思考,从没有认知或认知不足到形成完善的成熟系统认知。(4)学习新知识应用新知识,即学习者根据刚刚学到的新知识练习或解决问题。(5)综合掌握,融会贯通,即将新学到的知识应用到生活和学习中。教师的教学过程和学生的学习过程一致性可以实现有效教学,可以被视为高效优质的教学[5]。

二、基于混合式教学工程力学课程的五星教学模型构建

在五星教学原理的指导下混合互联网技术和不同学习偏好风格的学生使用多种学习模式,“以学生为中心”和教师“教学”为主题,以教师课前准备分析、教学过程中的课前准备活动、课中教学活动、课后辅导活动、课程结束的反思总结为主线,构建基于混合教学工程力学五星教学模型,如下图所示。

混合式教学视角下五星教学模型构建图

(一)教师课前准备

1.开课前教学准备分析

(1)分析教材。教师在开课前细致分析教材中以下几方面内容:分析每章节教学目标、教学重点和教学难点、主要教学内容、实际工程案例与教材的契合点等。

(2)分析学生。在课堂教学前,教师从四个方面着重分析授课学生:分析授课班的学习氛围;分析学生高数和物理成绩,该课程的学习内容与高等数学和大学物理密切相关;分析班级男女生比例;分析学生的学习态度。根据以上分析结果教师提前划分好学习小组,后期可根据实际教学情况进行微调。

(3)搜集实际工程案例。根据教材分析结果,采用互联网、走访调研、企业挂职锻炼等方法大范围搜索与教学内容相关的工程案例,教师尽可能从以下四方面搜集案例。首先,搜集的每一个案例尽可能贴切实际生活,让学生感触到生活中处处有力学;其次,搜集著名水利、土木工程建筑物,如赵州桥、大昭寺、港珠澳大桥等,让学生在理解工程力学知识的基础上树立民族自豪感;再次,搜集学生实习的厂房图片,加深力学知识点的理解;最后,在学校与企业合作的过程中,教师通过实地拍照或者请教一线工作者搜集案例。

(4)搜集试题集。教师在课前搜集完成大量的试题集,根据每章节教学内容和教学重难点整理归类试题集,用于在课堂教学中的练习题、课后作业布置以及期末考试。

2.实际工程和生活案例设计与制作

基于课前教学准备搜集的实际案例,教师需根据每章节的教学目标整理归类所有的工程案例。最终以两种形式呈现给学生,整理成word文档+图片及工程案例视频。分析每个教学案例与教学内容的结合点,并通过实际工程案例设计多个问题,让学生们带着问题和案例学习新知识点。下表为工程案例举例。

工程案例举例表

(二)教学过程

1.课前准备活动

课前准备活动主要分为课前划分小组、发布问题、激活原始知识夯实基础三部分任务。

(1)课前划分小组。班级人均数为45人,授课教师根据课前分析学生的结果将一个班平均划分成四至五组。为混合不同学习偏好和风格的学生使用多种学习模式,每组约为9人,这9人中3人学习程度好,3人为中等水平,3人为较差水平。在平时学习过程中,大家互帮互助,小组合作学习为学生们创造了相互了解、相互交流的好机会,同时也更有助于个人的独立思考,避免了教师传统机械性灌输知识。

(2)发布问题。课前教师利用智课堂、钉钉或雨课堂发布问题。发布问题的形式可多样化,主要有“工程实例视频+力学简图+问题”“工程实例图片+力学简图+问题”“力学简图+问题”、仅为“问题”。需注意的是,教师发布的问题可有两种类型,第一种类型是:设置的问题需由浅入深,问题中既需要包括旧知识也需要引发新知识,如“请大家列举出此视频(图片)应用了之前所学习的哪些知识点,并请大家思考此结构为什么会断裂,如何干预断裂现象的发生?”第二种类型是:抛出两个问题,第一个问题是回顾性的问题,第二个问题与工程实例有关,如“请大家认真回顾静力学篇的所有知识点并以思维导图的形式呈现结果;请思考该图片(视频)中工程结构为什么历经多年依然很安全”。

(3)激活原始知识,夯实基础。学生接受教师发布的问题后,大家以小组为单位聚焦问题,解决问题。以“问题”为中心,引导学生们回忆旧知识点、梳理旧知识点,同时在以解决问题的前提下,引入新知识点。以小组为单位,大家集思广益,将最终的结果汇总成图表或思维导图的形式在课堂中汇报。

2.课中教学活动

(1)聚焦问题,汇报成果。每个小组选一名成员汇报成果或者以头脑风暴的形式展示课前教师布置问题的结果,学生集中精力,不仅能锻炼胆量和勇气同时也能发现自己不足,查漏补缺、加深记忆、拓展思维。

(2)课堂传授,接收新知。这一环节是需要学生积累新知识点,由“薄”到“厚”的过程,为下一环节做铺垫。在课堂教学中,适度的课堂讲授在课堂教学中也是必要的。一味地采用多种方法有可能也会适得其反。在小组汇报完成后,教师总结各小组汇报的结果引入新的知识点。主要涵盖教学内容,教学重难点,最后聚焦问题,突出教学目的,完成新知识点的传授。

(3)展示新知,指导拓展。这一环节对于学生理解和掌握知识点至关重要。学生需总结概括教师讲解的重点知识,是由“厚”到“薄”的过程,学生需要不断地做减法从而巩固课堂中接收的知识点。在课堂教学中主要的教学活动任务;有学生自我概括简化新知识点,教师需针对不同的学生进行指导;学生根据自己概括的知识点建立与旧知识之间的联系,学以致用;教师需最后总结重点知识,强化记忆。

(4)尝试应用,目标操练。这一环节是通过操练巩固学生接收到的新知识点。本环节需要完成三项任务:第一,教师需提前将应用题、计算题、画图题等多种类型的题目发布在钉钉、智课堂或雨课堂中,这样做的好处是既能节约上课的时间,又能留给学生充分思考的时间;第二,教师需要帮助和指导在计算过程中遇到困难的同学,最终教师须完整详细地讲解每道题目;第三,接收并会应用理论知识后迅速让学生操作实验,如轴向拉伸/压缩的力学性能的内容,当学生已经通过理论的学习对轴力、线应变、应力等知识点掌握后,通过学生自己实操实验观察塑性材料和脆性材料的力学特性,进而理论与实践结合加深知识点的理解。

(5)引入案例,融会贯通。学习工程力学的最终目的是解决工程中的实际问题。在学生已经熟练应用工程力学相关知识计算的基础上,教师需将实际工程案例按照由简单到复杂的顺序发布在钉钉、智课堂或雨课堂中,以小组为单位解决案例中的问题。学生的目标一致,解决问题的过程中激发学生探究欲望,学生们互相查漏补缺,共同进步,最后由教师精细讲解,给出正确答案。该环节的主要目的是通过案例引导学生结合之前学习过的所有的知识点,激发学生迫切解决问题的欲望;让学生认识到该课程的重要性,课本上的知识是可应用到实际工作中;培养学生严谨的学科态度和爱国主义情怀。

3.课后辅导教学活动

(1)布置作业。教师利用钉钉、智课堂或雨课堂下发作业,并将作业成绩列为期末综合成绩的考核指标,提前设置好作业提交截止时间,课后进一步快速巩固知识点。学生提交完作业后,教师第一时间公布正确答案,教师与学生一起利用课后辅导时间答疑解惑。

(2)持续巩固。新知识点对于部分学生的记忆力是短暂的,因此,学生需定期回顾复习把短期记忆及时转化成长期记忆。

4.反思与总结

课程结束后,学生根据对这门课程的掌握程度进行反思总结,同时,学生需指出在这门课程学习过程中的不足,最后将自己的反思总结的结果及建议提交至钉钉作业中。教师针对教学质量、教学过程、教学效果等方面进行反思总结。针对互联网技术与传统教学相结合在教学中发挥的作用、小组划分的合理性、工程案例设置的合理性、五星教学模型构建等方面内容,教师需持续修改完善。教师也要根据学生的反思情况,找出自己在教学中的不足和可取之处,为今后高质量的教学奠定牢固的基础。

结语

以解决实际教学问题为导向,探索创新教育和专业基础教育的有机融合,定义了在工程力学教学中的混合式教学,混合互联网技术和不同学习偏好风格的学生使用多种学习模式以达到有效教学的初衷。将五星教学模式中的五个环节应用到整个教学环节中,构建基于混合式教学的五星教学模式,力求发挥混合教学和五星教学模式的优势,避免了传统机械性教学,实现高效优质的教学,体现出该专业基础课从课前、课中、课后流程的创新性,培养出应用型和创新型人才。