《材料熱工基礎(chǔ)》課程“金課”建設(shè)初探*

江紅濤，陳國(guó)平，武秀蘭

(陜西科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710021)

2018年教育部部長(zhǎng)陳寶生[1]首次提出了“金課”，提出對(duì)學(xué)生要進(jìn)行有效“增負(fù)”，應(yīng)提高學(xué)生們的學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，適當(dāng)加大課程難度、擴(kuò)展課程深度，提高課程的選擇性，真正實(shí)現(xiàn)將“水課” 變化成有深度、有廣度、有挑戰(zhàn)度以及有難度的“金課”。而“水課”和“金課”的真正意義是什么?吳巖司長(zhǎng)提出了“兩性一度”的金課標(biāo)準(zhǔn)?！皟尚砸欢取?，即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度；所謂“高階性”，就是知識(shí)能力素質(zhì)的有機(jī)融合，是要培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維；所謂“創(chuàng)新性”，是課程內(nèi)容反映前沿性和時(shí)代性，教學(xué)形式呈現(xiàn)先進(jìn)性和互動(dòng)性，學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個(gè)性化；所謂“挑戰(zhàn)度”，是指課程有一定難度，需要跳一跳才能夠得著，老師備課和學(xué)生課下有較高要求[2]。在此基礎(chǔ)上，又提出了建設(shè)五大“金課”目標(biāo)，包括線下“金課”、線上“金課”、線上線下混合式“金課”、虛擬仿真“金課”和社會(huì)實(shí)踐“金課”；打造金課，要充分重視課堂教學(xué)這一主陣地，努力營(yíng)造課堂教學(xué)熱烈氛圍。要合理運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，要抓好虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目建設(shè)，開辟“智能 教育”新途徑[2]。線上線下混合式課程主要指基于慕課、專屬在線課程(SPOC)或其他在線課程，運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)字化教學(xué)工具，與線下面授有機(jī)結(jié)合開展翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)，打造在線課程與課堂教學(xué)相融合的混合式“金課”[3]。

《材料熱工基礎(chǔ)》是面向無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)本科生所開設(shè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)方案中的核心課程之一。為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、窯爐熱工工程實(shí)踐及從事窯爐設(shè)計(jì)及改進(jìn)等技術(shù)工作奠定良好的理論基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生能利用熱工原理及專業(yè)知識(shí)、分析、表達(dá)和解決窯爐熱工工程實(shí)踐中的復(fù)雜問題?！恫牧蠠峁せA(chǔ)》課程公式多，計(jì)算量大，影響著學(xué)生的興趣[4]。近年來，一直著力于課程教學(xué)改革，從以往的傳統(tǒng)教學(xué)變?yōu)閱l(fā)式、討論式教學(xué)，逐步引入一些軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，將理論和實(shí)踐相結(jié)合，來更深入地理解相關(guān)理論知識(shí)。隨著信息化時(shí)代，課程采取了線上線下混合式教學(xué)方式，并取得良好的教學(xué)效果，同時(shí)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，向混合式“金課”邁進(jìn)了關(guān)鍵的一步。教學(xué)內(nèi)容中不斷引入最新技術(shù)研究成果，同時(shí)保證知識(shí)的高階性和挑戰(zhàn)度，為國(guó)家培養(yǎng)材料熱工的專業(yè)人才。

1 課程目標(biāo)的凝練

課程目標(biāo)是學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出的最低要求，應(yīng)與課程內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方法一體設(shè)計(jì)，有效支撐畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)[5]。在“金課”建設(shè)的指導(dǎo)下，無機(jī)非金屬材料專業(yè)的“材料熱工基礎(chǔ)”課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)的畢業(yè)指標(biāo)點(diǎn)關(guān)系表如1所示。

表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 課程教學(xué)內(nèi)容、方法與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

教學(xué)當(dāng)中，授之以“魚”不如授之以“漁”，積極探索和實(shí)踐多種教學(xué)方法和模式，如基于科研項(xiàng)目的開放式研究性教學(xué)；基于問題導(dǎo)向的互動(dòng)式、啟發(fā)式教學(xué)；基于學(xué)科前沿成果和科技前沿知識(shí)融入的教學(xué)等，把課堂作用從知識(shí)的講授場(chǎng)所改變?yōu)楦咚降乃季S活動(dòng)場(chǎng)所，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，培養(yǎng)學(xué)生的主體性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性以及高階思維能力[6]。課程教學(xué)內(nèi)容、方法和教學(xué)目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

表2 課程教學(xué)內(nèi)容、方法和教學(xué)目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3 課程考核方法、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

基于學(xué)生畢業(yè)產(chǎn)出理念，材料熱工基礎(chǔ)課程采取了多元評(píng)價(jià)體系。

(1)課程總成績(jī)分為：過程化考核評(píng)價(jià)成績(jī)(60%)，期末考試成績(jī)(40%)。

表3 過程化考核評(píng)價(jià)

(2)利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)及線下考核進(jìn)行過程化考核評(píng)價(jià)，其方式及占比如表3所示。

①隨堂測(cè)試以單選、多選和判斷等客觀題為主，重在課程知識(shí)的考核，由平臺(tái)直接給出成績(jī)；②平時(shí)作業(yè)以分析、論述題為主，每章不少于1次作業(yè)，線下批改，重在問題分析能力的評(píng)價(jià)；③課堂筆記以學(xué)生對(duì)課程講授內(nèi)容進(jìn)行記錄和整理，教師對(duì)學(xué)生的筆記進(jìn)行批閱并評(píng)定成績(jī)；④課堂表現(xiàn)以課堂討論或進(jìn)行課堂提問等形式開展師生互動(dòng)、生生互動(dòng)， 由平臺(tái)直接給出成績(jī)；⑤討論參與度主要針對(duì)課后發(fā)起的討論話題，由平臺(tái)直接給出成績(jī)；⑥出勤率利用超星簽到功能，由平臺(tái)直接給出成績(jī)。

(3)期末考試在結(jié)課后采取閉卷方式進(jìn)行。

4 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

教學(xué)過程按照教學(xué)準(zhǔn)備階段、課前、課中和課后進(jìn)行設(shè)計(jì)：(1)教學(xué)準(zhǔn)備階段?；趯W(xué)習(xí)通建立教學(xué)班級(jí)。(2)課前。通過學(xué)習(xí)通上傳教學(xué)課件及教學(xué)視頻，發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，通過測(cè)試題了解學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和教學(xué)需求。(3)課中。將講授為主的內(nèi)容在智慧教室實(shí)施教學(xué)，通過學(xué)習(xí)通發(fā)布隨堂測(cè)試，以了解學(xué)生對(duì)內(nèi)容的掌握程度；利用隨機(jī)選人，搶答等措施，進(jìn)行師生互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性；教授習(xí)題以及主題研討課教學(xué)時(shí)，翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生分組研討，匯報(bào)成績(jī)由學(xué)生和老師一起打分方式，提高學(xué)生的自學(xué)，歸納總結(jié)及交流能力。(4)課后。教師通過學(xué)習(xí)通布置隨堂測(cè)試題，并發(fā)布相關(guān)的討論，老師和學(xué)生圍繞話題進(jìn)行討論，達(dá)到課內(nèi)知識(shí)的鞏固及課外知識(shí)的拓展。

4.1 課前導(dǎo)學(xué)

在每一次上課之前，教師需要精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程。

(1)根據(jù)課程教學(xué)進(jìn)度安排，上傳相關(guān)課程資料，包括教學(xué)視頻和一些擴(kuò)展資料及微視頻。例如，在講授“熱工設(shè)備的基本組成、分類和基本要求”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，使用玻璃熔窯為例，用微視頻來呈現(xiàn)會(huì)更直觀。

(2)實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)圖文并茂的課件。例如，對(duì)于傳熱原理一章的內(nèi)容，將FLUENT軟件和ANSYS Workbench熱分析軟件引入課堂。數(shù)值模擬突破傳統(tǒng)的熱分析方法(經(jīng)驗(yàn)法)，模型不受時(shí)間及現(xiàn)場(chǎng)限制，高效節(jié)能，是材料熱工的前沿技術(shù)。學(xué)生通過本課程了解當(dāng)今前沿技術(shù)，對(duì)日后從事相關(guān)工作或科學(xué)研究有極大幫助。

(3)在學(xué)習(xí)通上發(fā)布任務(wù)點(diǎn)，通知學(xué)生按照任務(wù)點(diǎn)預(yù)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容。

4.2 課中交互

課堂教學(xué)為主，學(xué)習(xí)通為輔的教學(xué)手段。講授內(nèi)容應(yīng)突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過學(xué)習(xí)通反饋的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)容易錯(cuò)的問題進(jìn)行講解。

(1)利用學(xué)習(xí)通進(jìn)行線上簽到。學(xué)習(xí)通包括了四種簽到方式：普通簽到帶拍照、手勢(shì)簽到、位置簽到以及二維碼簽到。上課簽到可以任意使用其中一種簽到方式，如圖1所示。，線上簽到與傳統(tǒng)課堂點(diǎn)名相比更加方便，也更加快速，同時(shí)對(duì)已簽到和未簽到的人員信息進(jìn)行分類提供。

圖1 簽到模式

(2)利用學(xué)習(xí)通進(jìn)行課堂交互活動(dòng)。學(xué)習(xí)通中設(shè)有很多的多種課堂互動(dòng)活動(dòng)，如測(cè)驗(yàn)、主題討論、分組任務(wù)、選人、搶答、投票、問卷等。教師可以根據(jù)需要選擇一種活動(dòng)與學(xué)生互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，課堂質(zhì)量得以提高。教師可以通過學(xué)習(xí)通提供的課堂互動(dòng)活動(dòng)學(xué)生參與的數(shù)據(jù)信息，對(duì)過程性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

4.3 課后鞏固

基于學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布隨堂練習(xí)以及討論話題，來檢驗(yàn)課堂學(xué)習(xí)效果，達(dá)到鞏固知識(shí)的目的。

(1)發(fā)布隨堂測(cè)試題，如圖2所示，題型主要有單選題、填空題和判斷題，對(duì)截止時(shí)間和答題時(shí)間進(jìn)行限制，主要以此判斷學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。

圖2 隨堂測(cè)試

(2)發(fā)布討論題，師生可以實(shí)時(shí)的互動(dòng)教學(xué)交流，以便對(duì)課堂知識(shí)的鞏固及課外知識(shí)的拓展，已達(dá)到提高學(xué)生的高階能力。圖3為討論題。

圖3 討論題

5 結(jié) 語

《材料熱工基礎(chǔ)》是面向無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)本科生所開設(shè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)方案中的核心課程之一。隨著信息時(shí)代的發(fā)展，課程改革從傳統(tǒng)的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式教學(xué)模式。在“金課”建設(shè)的指導(dǎo)下，無機(jī)非金屬材料專業(yè)的“材料熱工基礎(chǔ)”課程目標(biāo)進(jìn)行了凝練。積極探索和實(shí)踐多種教學(xué)方法和模式，將課程內(nèi)容、教學(xué)方法與課程目標(biāo)有機(jī)結(jié)合起來?；趯W(xué)生畢業(yè)產(chǎn)出理念，材料熱工基礎(chǔ)課程采取了多元評(píng)價(jià)體系。課程重視過程化考核，合理布置線上線下作業(yè)題及討論題，注重提高學(xué)生解決問題“高階性”和“創(chuàng)新性”的能力。為打造在線課程與課堂教學(xué)相融合的混合式“金課”奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。