“電工材料”課程主題討論式教學改革探索

李 黎，劉 春，臧春艷，王 燕

（華中科技大學電氣與電子工程學院，湖北武漢430074）

0 引言

“電工材料”是電氣工程學科的一門通識性專業(yè)課程。這門課程，目前國內除了部分?？圃盒Ｗ鳛楸匦拚n進行教學外，大部分都是以本科生選修課的形式進行教學的。本科生選修課的課時一般比必修課的少很多，但該課程教學大綱中涉及的內容卻不少，以通識介紹性的內容為主，涉及各類金屬導電材料、超導材料、磁性材料、絕緣材料、半導體材料、新型功能材料等。教師為了將如此多的內容在有限的學時內向學生介紹完成，只能蜻蜓點水般向學生“灌輸”一些基本概念和基本理論。這種教學方式在學生中反響一般，教學效果有限，需要進行改革。

因此，自2014年以來，我院“電工材料”課程組便開展了在“電工材料”課程中引入主題討論式教學的嘗試。本文即對此課程教改的實踐做一匯報和討論。

1 教學理論分析

主題討論式教學法是主題式教學法（Thematic teaching）的一種合理發(fā)展。主題式教學法指的是為學生提供恰當?shù)膶W習情境與主題，圍繞其制定需要達成的學習目標并逐步實現(xiàn)的教學過程［1～3］。學生在學習過程中可以接觸和主題相關的各領域學習內容，而教師的教學行為只作為內容學習的連接起點和目標的實現(xiàn)工具。這種教學方法需橫向編選與該主題相關的教學材料，有時更可打破學科之間的限制，在教學中整合不同領域的內容和策略。圍繞有意義的主題進行教學可以加速學生對新內容的內化及長期記憶［3～5］。

本文提出的主題討論式教學法，其實質是在主題式教學法基礎上引入課堂討論等教學新實踐；目的在于通過現(xiàn)場參與感極強的課堂討論甚至辯論，激發(fā)學生學習的內在動力，激勵學生在學習實踐過程中自我改進認知方式，強化求知心理，達到學習結果的自我預期。

當前的“電工材料”課程及課堂教學具有課時少、內容多、更新快、教學方法單一等問題；但同時，當代大學生又具有自我意識強、接收新知識能力強、善于表達、敢于質疑等特點。在“電工材料”課程教學時，采用主題討論式教學法，可以讓教師變成學生學習的“組織者”、“服務者”與“引導者”，充分調動學生的積極性，變“一對多”的講授式課堂為“多對多”的討論式課堂。通過新課堂教學模式的引入，創(chuàng)造學生可持續(xù)學習的條件，培養(yǎng)學生的綜合閱讀、寫作、評述能力，強化學生對特定知識點的認知過程，從而保證學習效果的鞏固。

2 具體教學改革措施

我院“電工材料”課程組，就主題討論式教學法的教學改革進行了課堂實踐，總結歸納起來，主要做了教學大綱和教案的修訂、主題設計、討論組織和輔導、考核方式更新四個方面的教改措施。

2．1 教學大綱和教案的修訂

通過對教學內容的梳理和調研，課程組認為，一般論述性的知識點學生是容易通過自學掌握的，例如各種電工材料的分類、各種具體材料的性能特點、電工材料的應用案例以及電工材料發(fā)展的科學史等，這些內容對本科生來說并不困難。但學生如果需要對電工材料學科深入理解，甚至進行興趣研究，就需要加強基礎理論知識的學習引導。因此在教學大綱和教案的修訂過程中，課程組適當增加了電工材料基礎理論的教學內容，壓縮了通識介紹性的教學內容。在基礎理論教學環(huán)節(jié)，教師選擇性地吸收了固體物理學中的原子和分子結構、能級／能帶理論、分子化學鍵理論，有意識地引入了熱力學、統(tǒng)計物理學、量子力學領域的部分概念和基礎理論。此外，新教案中專門分配了課堂主題討論的課時，將課堂討論變成正式教學環(huán)節(jié)的一部分。最終課時占比中，基礎理論教學占總學時的40%，課堂主題討論占總學時的25%，通識介紹性的教學時間被顯著壓縮，相當一部分通識介紹性學習內容被安排為課后自學內容，在教學效果上體現(xiàn)到了課堂主題討論過程中。

2．2 教學主題設計

主題設計是主題討論式教學法的重點，是主題討論的關鍵環(huán)節(jié)。主題討論要求以教師設計的案例和問題作為主題，以討論、辯論和實踐作為手段。“電工材料”課程組所選擇的案例和問題都來自實踐，有些甚至是現(xiàn)實科研課題中的具體問題。例如，絕緣材料教學中，提出的一個討論主題：“空間和宇宙環(huán)境下，對絕緣材料特性的新要求”。在主題設計上，該主題擬讓學生以固體絕緣材料理論為基礎，在掌握電工絕緣材料基本物理特性和電氣特性的前提下，結合宇宙空間的特定環(huán)境，通過查閱資料、鼓勵想象、預設場景的過程，分析真空、輻照等特殊情形下，電工絕緣材料的絕緣性能短期、長期的變化以及完成絕緣性能防老化的改進措施。

經驗表明，教學主題要盡量創(chuàng)設一種類似科學研究的情境或途徑，從生活、科研及社會實踐中去選擇和確定研究專題，盡量讓學生在教師引導下，用類似科學研究或實驗的方式，主動地去探索、發(fā)現(xiàn)和體驗。同時，讓學生學會對信息進行收集、分析和判斷，去獲取知識、應用知識、解決問題，從而增強思考力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。即便教師對這一主題涉及的問題有既定看法，在開展討論乃至辯論時也要避免以教師的思維限制學生的思維，力爭給學生創(chuàng)造更多角度的思考空間。

2．3 討論組織和輔導

主題討論的組織和輔導事關教學效果的好壞，是教師主觀能動性的充分體現(xiàn)。教師需要做到以下幾點：

（1）課前案例分析。目標是通過針對教學主題的分析和討論，培養(yǎng)學生的信息收集能力、分析判斷能力以及合理想象能力。以工程案例性主題為例，每個學生要結合具體工程案例，獨立自主地事先分析案例，從中發(fā)現(xiàn)自己認為存在的問題并初步擬定方案，然后拿到課堂討論中去交換意見和深入研討對比。對于這一教學環(huán)節(jié)，教師應積極參與到學生的課前討論分析中，這直接關系到課堂討論的質量和效果，教師課前輔導所花的時間往往與主題討論時間相當甚至更多。

（2）討論過程引導。主題討論是一種問題教學的過程，這一過程必須非常強調教師對整個討論過程的引導。例如，在一個預設題目為“超導電工材料在電和磁領域的現(xiàn)有工程難點及解決辦法”的主題討論中，課程組教師引導學生在課前查閱了很多資料，結合磁懸浮、超導管道輸電等應用，由學生制作幻燈片、小電影等多種形式展開案例分析說明，討論課上讓學生進行分組，小組之間還展開競賽，進行課堂演示，以分析充分、案例充實、多媒體制作精良者為優(yōu)勝。

（3）總結論文寫作。這一過程的目的主要是考察學生的學習效果，通過學生撰寫小論文的形式來進行課程教學效果考核。小論文鼓勵學生發(fā)揮創(chuàng)造性，結合課堂討論，按照科技論文和報告的格式進行專題論文寫作，內容應包括背景介紹、問題分析、解決辦法介紹、可行性分析等。

2．4 考核方式更新

作為一門通識性課程，傳統(tǒng)的“電工材料”考核方式通常是“課后作業(yè)+結業(yè)考試”。作為平時成績主要構成部分的課后作業(yè)，知識覆蓋面較小，而且部分學生容易相互抄襲。結業(yè)考試則容易助長部分學生不真正掌握知識，僅僅突擊復習也能考試過關的弊病。為此，新的考核成績方式變?yōu)椤罢n堂討論+總結論文+結業(yè)考試”。“課堂討論”部分主要根據學生在課堂主題討論的參與度給分，“總結論文”則根據論文質量給分，嚴禁抄襲。

“課堂討論”和“總結論文”反映了主題討論的教學效果，取代課后作業(yè)成為平時成績的主要組成部分，兩者在課程評分中的占比，在實行新教學法的第一年（2014年）是 20%，第三年（2016年）占30%，課程組希望再經過幾年有效實踐和改進，該占比能達到50%，即與結業(yè)考試同值。

3 教學效果分析

近三年來，課程組共為34個本科班級進行了“電工材料”課程的教學，實際修完該課程的學生達到了近600人。主題討論式教學法在實踐中促進了學生知識掌握的深度，強化了知識的記憶效果，在課堂上形成了活躍的討論氣氛。從教學心理學和認知規(guī)律的角度來看，如果學生在學習中能夠發(fā)現(xiàn)和選擇自己需要的或者感興趣的內容，就容易自覺地進行課堂學習乃至課后學習，并且能夠自評學習效果。這在事實上提高了課堂教學效率，在相當程度上也克服了課時少與教學內容多之間的矛盾。

由于課堂討論需要學生準備多媒體資料，討論后還要完成小論文寫作，這也鍛煉了他們查閱科技資料的技能，使他們了解了科技論文的要素，鍛煉了自己的寫作能力。在他們?yōu)橹黝}討論準備的幻燈片資料上，不少學生體現(xiàn)出了較高的制作水平，這也在另一方面體現(xiàn)了他們學習的熱忱和興趣。一些優(yōu)秀學生的想法還體現(xiàn)到了他們申請的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提案中。

課程組對2015年、2016年兩屆學生的學習情況進行了抽樣調查問卷，對這種主題討論式教學法表示認可的學生比例達82%，認為自己確實從討論過程中學到了新知識的學生比例占74%，認為知識點掌握更扎實的占比57%。同時學生反映的主要改進意見和建議是：

（1）討論的課前準備時間希望更多，這一意見者占比36%；

（2）分組討論時部分學生參與不夠，有依賴他人現(xiàn)象，占比30%；

（3）教師指導、引導望進一步加強，占比27%；

此外，授課教師反映，課堂討論環(huán)節(jié)對于人數(shù)較少的小班教學效果較好，班級人數(shù)過多，討論往往會有相當一部分學生沒有發(fā)言或少發(fā)言。學生和教師的意見已成為課程組在今后教學中需要設法改進的依據。

4 結語

綜上所述，“電工材料”課程主題討論式教學法的教改實踐，證明了其具有顯著的現(xiàn)實意義。主題討論式教學法的教學思想核心是激發(fā)本科學生學習的動力而不是學習本身。教改經驗總結起來，就是在課堂教學中，要以學生為中心，增強基礎理論知識的學習，以教師設計的案例和問題作為主題，以討論、辯論作為學習輔助手段。教師還必須要強調教師對學生主題討論的引導和組織作用。主題討論式教學法仍然在實踐探索中，希望能更好地服務于本科大學生創(chuàng)新能力、工程實踐能力的培養(yǎng)。