摘 要 材料表面工程學(xué)是一門注重實(shí)踐技術(shù)的理論課程。該課程案例豐富,新技術(shù)革新快,涉及材料、力學(xué)、物理、化學(xué)、電子、機(jī)械、環(huán)境等多學(xué)科交叉,是一門適合混合式教學(xué)的課程。在實(shí)際教學(xué)過程中,采用一個線上教學(xué)平臺開展線上線下混合式教學(xué);線上知識圖譜以理論知識講解為主,線下課堂以實(shí)踐案例分析為主,理論與實(shí)踐二者相統(tǒng)一;構(gòu)建課前預(yù)習(xí)、課中講授、課后復(fù)習(xí)三個階段的師生、生生、校內(nèi)校外互動,持續(xù)提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。
關(guān)鍵詞 混合式教學(xué);互動教學(xué);材料表面工程學(xué);知識圖譜
中圖分類號:G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1671-489X(2024)16-0098-04
0 引言
教育信息化伴隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而不斷創(chuàng)新發(fā)展。在過去的幾十年里,教育信息化首先在傳統(tǒng)課堂上實(shí)現(xiàn)了多媒體教學(xué)平臺應(yīng)用,并成為常規(guī)課堂的標(biāo)準(zhǔn)配置。興起于職業(yè)教育的遠(yuǎn)程教育平臺[1-2]為精品課程平臺[3]、慕課平臺[4]、線上線下混合式教學(xué)平臺[5]等提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。線上教學(xué)平臺隨著國家一流課程建設(shè)而不斷革新??梢哉f,各種新式教學(xué)平臺呈現(xiàn)百花齊放的勢態(tài),促進(jìn)了教學(xué)效果的提升。然而,過多的線上平臺會帶來四個困難:1)師生操作上的困難,各種平臺的操作特點(diǎn)不同,功能也不盡相同;2)內(nèi)容銜接上的困難,線上理論知識與線下案例分析難以同步;3)互動教學(xué)上的困難,平臺之間不互通,線上、線下互動不順暢;4)教學(xué)效果實(shí)時反饋的困難,平臺分屬不同的公司,教學(xué)數(shù)據(jù)無法共享,難以實(shí)時統(tǒng)計(jì)和分析學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。因此,一門課程運(yùn)用一個成熟的線上平臺,專注于理論與實(shí)踐二者有機(jī)統(tǒng)一,協(xié)調(diào)課前預(yù)習(xí)、課中講授、課后復(fù)習(xí)三個階段的師生、生生、校內(nèi)校外互動是成功實(shí)施混合式教學(xué)模式的關(guān)鍵所在。
1 “一平臺、二統(tǒng)一、三互動”混合式教學(xué)模式
理論淺顯、實(shí)踐豐富的課程比較適合混合式教學(xué)。開展混合式教學(xué)的目的不是放任學(xué)生自主學(xué)習(xí),也不是減少教師的理論講解,更不是翻新教學(xué)手段,而是有效提升絕大部分學(xué)生學(xué)習(xí)的深度和廣度。要達(dá)成這一目的,優(yōu)選一個穩(wěn)定、大眾、政策支持,既能承載豐富知識,又能開展多方、多樣、靈活的網(wǎng)絡(luò)交互的平臺尤為重要。網(wǎng)絡(luò)交互平臺為線下講授提供理論知識支撐,線下講授則為網(wǎng)絡(luò)交互平臺提供豐富的實(shí)踐案例探討。按照知識屬性進(jìn)行有效傳授,穩(wěn)定性強(qiáng)的理論知識適合在線學(xué)習(xí),學(xué)生可以反復(fù)學(xué)習(xí)這部分知識,不斷加深印象;創(chuàng)新發(fā)展性的實(shí)踐知識則適合互動性教學(xué),以案說理,學(xué)生理解更加深刻。分別在課前預(yù)習(xí)、課中講授、課后復(fù)習(xí)三個階段中,利用在線平臺開展師生、生生、校內(nèi)校外互動,讓學(xué)生、教師、校外專家學(xué)者參與課程的教與學(xué),充分發(fā)揮在線平臺的廣度,開展深度教學(xué)。這種“一平臺、二統(tǒng)一、三互動”混合式教學(xué)模式的基本構(gòu)架如圖1所示。
1.1 “一平臺”的實(shí)施條件
網(wǎng)絡(luò)交互平臺以理論知識和互聯(lián)網(wǎng)資源為主,能夠提供師生、生生、校內(nèi)校外互動,諸如預(yù)習(xí)、簽到、答疑、評論、提問、測試、作業(yè)、問卷、考試、統(tǒng)計(jì)、反饋等多樣互動工具,對整個教學(xué)活動進(jìn)行后臺記錄,方便教師隨時監(jiān)測教學(xué)質(zhì)量,并提供智能化的教學(xué)質(zhì)量報(bào)告。
1.1.1 “一平臺”應(yīng)該具有多方網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)的準(zhǔn)入接口
方便師生廣泛地收集和整理資源是優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)交互平臺的先決條件。網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)應(yīng)該向教師、學(xué)生、校外專家開放。教師的認(rèn)知、知識、精力有限,難免出現(xiàn)偏頗、錯誤,加之科研任務(wù)重,往往難以開展及時、持續(xù)性建設(shè)。如果將學(xué)生、校外專家也納入網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè),既能開拓資源的廣度又能提升資源的深度。按照以學(xué)生為中心的核心理念[6]教學(xué),學(xué)生需求最直接的表達(dá)方式就是參與網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè),學(xué)生建設(shè)的資源是學(xué)生所關(guān)注的知識,能夠讓教師更加清晰地了解學(xué)生需求。實(shí)踐知識更多來自科研、生產(chǎn)、生活中的案例,而與這些案例最接近、體會最深刻的莫過于校內(nèi)外專家,因此課程知識應(yīng)用關(guān)系需要專家進(jìn)行指導(dǎo)和疏導(dǎo)。
1.1.2 “一平臺”應(yīng)該為多方提供靈活多樣的互動工具
要充分調(diào)動課程教學(xué)參與者的興趣和積極性,多樣的互動工具是基本要件,靈活性是工具的靈魂,可以確保多方互動隨機(jī)應(yīng)變?,F(xiàn)在有各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,不少網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺也提供多種互動工具,但其最大的弊端在于刻板——整個教學(xué)過程只能以備課計(jì)劃實(shí)施,完全不能根據(jù)互動狀況實(shí)時調(diào)整,喪失了互動教學(xué)的意義,反而給教學(xué)帶來負(fù)面影響。因此,具有隨機(jī)應(yīng)變互動工具的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是教師應(yīng)該優(yōu)先考慮選擇的。
1.1.3 “一平臺”應(yīng)該具有智能化的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測與評估功能
有效的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測應(yīng)該是教與學(xué)雙向監(jiān)測,這種監(jiān)測應(yīng)該細(xì)化到知識點(diǎn)。教師實(shí)時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),學(xué)生隨時反饋教學(xué)問題,通過雙向有效的溝通幫助教師及時調(diào)整教學(xué)方式方法,消除教學(xué)過程中的障礙,提升學(xué)生的知識獲得感,高效提升教學(xué)質(zhì)量。比如,習(xí)題系統(tǒng)能夠顯示錯誤率最高的題目,幫助教師了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度;學(xué)生應(yīng)該是知識點(diǎn)難易程度的評估者,而學(xué)生端的知識點(diǎn)難易評價(jià)功能需要及時反饋學(xué)生對教學(xué)的建議。
有建設(shè)性的評估才能實(shí)質(zhì)性地推動課程教學(xué)改革,評估的結(jié)果是具體的,能夠在今后的教學(xué)中被改正提升。比如,對那些需要反復(fù)訓(xùn)練的知識點(diǎn)實(shí)施題海戰(zhàn)術(shù),系統(tǒng)需要統(tǒng)計(jì)出課堂測驗(yàn)、習(xí)題、歷次考試中錯誤率高的雷同題目,并映射相關(guān)知識點(diǎn),教師在教學(xué)過程中有針對性地反復(fù)強(qiáng)調(diào)和進(jìn)行實(shí)例訓(xùn)練。又比如,“評—改—建—促—再評估”機(jī)制的建立,首先需要對教和學(xué)都進(jìn)行評估;其次運(yùn)用大數(shù)據(jù)手段,系統(tǒng)早診斷,發(fā)現(xiàn)問題,主動評,并向需要改正的主體(教師或者學(xué)生)給出改正后的可選方案,主體根據(jù)需求重新構(gòu)建教或者學(xué),從而促進(jìn)教學(xué)發(fā)展;最后進(jìn)行循環(huán)再評估,不斷提升教學(xué)質(zhì)量。
1.2 “二統(tǒng)一”的實(shí)施原則
理論與實(shí)踐相統(tǒng)一的思想適用于教學(xué)、科研、工作、生活等各個方面,但要做到這一點(diǎn)并非易事。理論與實(shí)踐脫節(jié)是教學(xué)中常見的現(xiàn)象,這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的教學(xué)以書本知識為中心,依賴課堂教學(xué),知識的廣度和傳授方式有限。基于互聯(lián)網(wǎng)海量資源的線上教學(xué)平臺則能夠拓寬知識的廣度,讓學(xué)習(xí)的時空變得更加自由,有利于學(xué)生最大化地搜索、閱讀理論知識,通過圖片、視頻等資源了解相關(guān)知識的實(shí)際應(yīng)用。但是海量線上資源也存在弊病:知識碎片化、重復(fù)堆砌、毫無邏輯,往往給人一種霧里看花的感覺,因此有效的整理和引導(dǎo)是必要的。
將條理清晰的理論知識圖譜放在線上平臺供學(xué)生隨時隨地查閱,將案例、實(shí)操、實(shí)訓(xùn)等放到課堂、實(shí)驗(yàn)平臺、實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)鞏固學(xué)生的理論認(rèn)知,從而幫助和促進(jìn)學(xué)生做到理論與實(shí)踐二者相統(tǒng)一?!岸y(tǒng)一”具體的實(shí)施原則如下。
1.2.1 線上知識圖譜化
最有效的記憶和理解知識的方法是記住知識之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。將課程的知識點(diǎn)按照其本身的思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)在線上,有利于學(xué)生按照書本章節(jié)的順序進(jìn)行學(xué)習(xí),同時又不失知識點(diǎn)的邏輯關(guān)聯(lián)性,能夠幫助學(xué)生清晰地掌握理論知識脈絡(luò),深刻地記憶所有知識點(diǎn)。近年來,迅速發(fā)展的知識圖譜[7]是思維導(dǎo)圖的高階模式,也是未來線上教學(xué)發(fā)展的新趨勢。
1.2.2 線上資源智能化
以往線上資源需要教師不斷更新,或者學(xué)生主動查閱。新的智能化線上資源平臺會自動搜尋相關(guān)知識點(diǎn)的科技前沿進(jìn)行推薦更新;根據(jù)學(xué)生閱讀進(jìn)度、做題情況推送相關(guān)知識點(diǎn)供學(xué)生學(xué)習(xí)。線上資源智能化有利于課程資源的更新,能夠讓學(xué)生更加方便地獲取知識;學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí),有效提升學(xué)習(xí)效果。
1.2.3 線下實(shí)踐教學(xué)情境化
將理論知識學(xué)習(xí)放到線上并不是將理論知識完全交由學(xué)生自主學(xué)習(xí)。事實(shí)上,不是所有學(xué)生都具有學(xué)習(xí)的自覺性和主動性。因此,在開展線下課堂教學(xué)的過程中,復(fù)雜難懂的理論知識學(xué)習(xí)是必要的,在此基礎(chǔ)上,開展案例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、研討式教學(xué)等,讓學(xué)生融入案例的情境中,深刻理解知識,為應(yīng)用知識作準(zhǔn)備。根據(jù)人才培養(yǎng)方案或者課程教學(xué)大綱安排,在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)或者實(shí)踐教學(xué)中,把知識融入具體情境,讓學(xué)生體驗(yàn)知識的獲得感。
1.3 “三互動”的實(shí)施路徑
課前預(yù)習(xí)、課中講授、課后復(fù)習(xí)“三互動”在具體教學(xué)過程中難以進(jìn)行“度”的把握,因此需要在互動內(nèi)容、互動時機(jī)、互動通道等方面加強(qiáng)建設(shè)。
1.3.1 互動要有內(nèi)容
互動教學(xué)環(huán)節(jié)要針對具體的知識點(diǎn)進(jìn)行互動,互動的結(jié)果是幫助絕大多數(shù)學(xué)生掌握知識點(diǎn)。雖然在形式上,互動教學(xué)可能是一個教學(xué)案例,但是要挖掘其中的知識點(diǎn)作為互動的核心。知識點(diǎn)可以是教學(xué)大綱中的難點(diǎn)、重點(diǎn),也可以是教學(xué)過程中系統(tǒng)反饋的易錯點(diǎn)。
1.3.2 互動要分階段
課前預(yù)習(xí)、課中講授、課后復(fù)習(xí)三個階段中,利用在線平臺開展教學(xué)互動能夠最廣泛地進(jìn)行一對一、一對多、多對多互動。課前預(yù)習(xí)過程中,教師布置預(yù)習(xí)活動,實(shí)時掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,學(xué)生則通過提問、留言等方式開展師生、生生之間的互動;課中講授過程中,教師通過各種互動工具進(jìn)行一對一、一對多、多對多互動;課后復(fù)習(xí)過程中,教師通過布置作業(yè)、調(diào)查問卷、話題等開展師生互動,甚至可以延伸到后期的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)。
1.3.3 互動要暢通
首先,網(wǎng)絡(luò)平臺應(yīng)提供線上互動、線下互動、線上線下混合互動三種可以隨時轉(zhuǎn)換的互動工具。其次,能夠精確定位互動對象,比如互動過程中最活躍的對象、好評率高的對象等。再次,師生之間、生生之間、校內(nèi)校外之間的互動應(yīng)該是暢通無阻的,一對一或者一對多的互動能夠自由選擇。最后,具有跨屏(電腦、手機(jī))互動、跨平臺(校內(nèi)校外平臺,不同商業(yè)平臺)互動的功能。
2 材料表面工程學(xué)混合教學(xué)模式實(shí)踐
材料表面工程學(xué)是一門材料、力學(xué)、物理、化學(xué)、電子、機(jī)械、環(huán)境等多學(xué)科交叉的、注重理論聯(lián)系實(shí)際的工程應(yīng)用型課程,非常適合采用線上線下混合式教學(xué)模式,將理論知識放在線上供學(xué)生隨時查閱和學(xué)習(xí),線下則以案例、實(shí)操為主,培養(yǎng)學(xué)生對知識的運(yùn)用能力。
2.1 “一平臺”建設(shè)
在多年的線上線下混合式教學(xué)過程中,逐漸由線上單一的MOOC教學(xué)發(fā)展為線上線下翻轉(zhuǎn)課堂+知識圖譜教學(xué)。線上線下混合式教學(xué)的關(guān)鍵是混合,載體是平臺,參與者是師生,分散于課前、課中、課后。因此,如何提升混合度是提高線上線下混合式教學(xué)效果的制勝法寶。在智慧樹線上平臺構(gòu)建一個完整的知識體系供學(xué)生快速、準(zhǔn)確、有邏輯性地獲取理論知識。改變傳統(tǒng)的視頻為主的MOOC教學(xué),加強(qiáng)知識點(diǎn)的關(guān)聯(lián),提高M(jìn)OOC視頻之間的邏輯關(guān)系。通過監(jiān)控線上每個知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)情況,隨時調(diào)用到線下教學(xué)中進(jìn)行強(qiáng)化,從而實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)混合式教學(xué)。線上知識點(diǎn)呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),學(xué)生可以根據(jù)學(xué)習(xí)能力從任意一個點(diǎn)開始學(xué)習(xí),也可以跳過熟知的知識點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)學(xué)習(xí)、興趣學(xué)習(xí)。
在平臺建設(shè)過程中,還納入虛擬教研室建設(shè),開展工科文科教師、東西部學(xué)校、校企聯(lián)合建課,充分挖掘思政元素、科學(xué)前沿、企業(yè)案例豐富教學(xué)資源。加強(qiáng)學(xué)科交叉的關(guān)鍵是有正確的交叉內(nèi)容,需要具有各學(xué)科知識的教師參與。打破以任課教師為課程團(tuán)隊(duì)的傳統(tǒng)模式,邀請馬克思主義哲學(xué)專業(yè)的教授參與課程建設(shè),為課程注入正確的哲學(xué)思想,把握正確的課程思政、工程倫理知識,滿足工科課程培養(yǎng)卓越工程師的需求。在開展東西部學(xué)校聯(lián)合建課的過程中,湘潭大學(xué)與內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)兩校主講教師組成課程團(tuán)隊(duì)共同建課,增加了課程服務(wù)的對象和范圍,將“慕課西行”落實(shí)到課程全過程建設(shè)中。
2.2 “二統(tǒng)一”構(gòu)建
充分運(yùn)用知識圖譜的強(qiáng)大功能,實(shí)現(xiàn)線上理論知識的思維導(dǎo)圖化、智能更新化、可拓展化。線下則關(guān)聯(lián)線上知識開展案例教學(xué)、實(shí)操教學(xué)。讓教師和學(xué)生從簡單、枯燥、重復(fù)的線下教學(xué)中脫身,轉(zhuǎn)變?yōu)槿の缎詮?qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)、知識點(diǎn)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的線下教學(xué)。實(shí)現(xiàn)一個知識點(diǎn)一個案例、一組知識點(diǎn)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)、一個知識體系一項(xiàng)實(shí)踐教學(xué),將課堂、實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)基地串聯(lián)起來,豐富教學(xué)活動。
在實(shí)際教學(xué)過程中,將理論與實(shí)踐相統(tǒng)一的關(guān)鍵是要讓知識點(diǎn)“活起來”。純理論學(xué)習(xí)過程中難免會出現(xiàn)枯燥乏味、晦澀難懂的知識點(diǎn),此時需要聯(lián)系實(shí)踐讓知識“活起來”。因此,針對每個知識點(diǎn)設(shè)置對應(yīng)的教學(xué)案例是本門課程的特征之一,從案例故事入手,讓學(xué)生產(chǎn)生刨根溯源的渴望;在配套的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中提出理論問題,激發(fā)學(xué)生思考;在“大創(chuàng)”項(xiàng)目或者生產(chǎn)實(shí)習(xí)中拋出實(shí)際問題,讓學(xué)生根據(jù)理論知識設(shè)計(jì)解決辦法,從而實(shí)現(xiàn)“二統(tǒng)一”的構(gòu)建。
2.3 “三互動”運(yùn)用
線上線下混合式教學(xué),打通教與學(xué)的關(guān)鍵是互動教學(xué)。線上、線下通過跨屏、跨平臺互動;師生之間可實(shí)現(xiàn)一對一、一對多、多對多互動;教師之間可以在虛擬教研室中互動;課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)之間通過線上平臺的大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),產(chǎn)生數(shù)據(jù)互動。從而將一維課堂教學(xué)展開為二維的線上線下混合式教學(xué),最后拉伸為三維的“一平臺、二統(tǒng)一、三互動”混合式教學(xué)。
課前,讓學(xué)生通過線上知識圖譜自學(xué)知識點(diǎn),遇到問題可以通過線上r1mderQi0iMN4OqDG6I5kg==互動工具與教師進(jìn)行溝通,教師則通過平臺數(shù)據(jù)分析了解學(xué)生學(xué)習(xí)的效果、困難所在。課中,教師利用互動平臺隨時與學(xué)生進(jìn)行一對一、一對多、多對多互動,從而快速分析學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況。課后,通過布置線上作業(yè)、發(fā)布主題討論等檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,同時起到溫故而知新的效果,甚至可以延伸到實(shí)驗(yàn)、科研、實(shí)踐等教學(xué)環(huán)節(jié),讓學(xué)生終身受益。
3 結(jié)束語
科技的發(fā)展帶來知識獲取方式的變革,積極實(shí)踐新的教學(xué)模式,適應(yīng)時代的發(fā)展才能不斷滿足學(xué)生需求?;凇耙黄脚_、二統(tǒng)一、三互動”的混合式教學(xué)模式并非簡單的知識搬運(yùn),而是針對材料表面工程學(xué)課程的特點(diǎn),充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)平臺優(yōu)勢,把握理論聯(lián)系實(shí)際知識要點(diǎn)。在多年的實(shí)踐教學(xué)中,涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀學(xué)生以該課程為知識基礎(chǔ)獲得國家級、省級“大創(chuàng)”項(xiàng)目獎項(xiàng),獲得國家級學(xué)科競賽一等獎,發(fā)表多篇SCI論文,獲批國家發(fā)明專利??傊?,適合材料表面工程學(xué)課程特點(diǎn)的混合式教學(xué)改革能夠最大限度地發(fā)揮課程的育人作用。
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*項(xiàng)目來源:湘潭大學(xué)第十二批教學(xué)改革研究項(xiàng)目“‘金課’建設(shè)背景下《材料表面工程學(xué)》教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐”(湘大教發(fā)〔2022〕22號)。
作者簡介:李發(fā)國,副教授;岳慧君,湘潭大學(xué)教務(wù)處副處長,講師。