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基于金屬材料課程探索實際教學問題及其解決方法*

2023-01-16 11:09:00賀君敬秦海英
廣州化工 2022年10期
關鍵詞:金屬材料教學方法專業(yè)

賀君敬,秦海英

(杭州電子科技大學材料與環(huán)境工程學院,浙江 杭州 310018)

1 實際教學問題

隨著教學理論與信息化教學科技的發(fā)展,越來越多的新教學理念、教學方法和教學技術可供教師選擇。2019年以來,受疫情影響,線上教學或線上線下混合式教學得到了較大的發(fā)展。雨課堂、騰訊學堂、騰訊會議、釘釘直播等也見證了線上教學的繁榮發(fā)展歷史[1]。另一方面,國內外涌現(xiàn)的各種新的教學理論也讓教師不斷的探索和改進教學方法。如以OBE為導向的教學改革探索[2],由國外引進的BOPPS理念和方法在不同課程中的應用[3],翻轉課堂的研究和運用[4]以及最新的結合MOOC和翻轉課堂的教學探索和改革等[5]。其中,翻轉課堂、BOPPS方法在我國舉辦的各種教學技能競賽中,是一種常見的教學方法和技巧。眾多新的教學理論和教學方法的出現(xiàn),在很大程度上使教學更加便捷,效率更高。其設計初衷都是為了提高教學質量和教學效果。如BOPPS方法,很大程度上可以實現(xiàn)以學生為中心的課堂教學活動,讓學生更多的參與到課堂教學活動中;并且可以拓展教學內容與當前的科學研究相結合等。翻轉課堂則對學生的參與學習和自主學習提出了更高的要求。MOOC提供了一種全民都可以自由、自主學習的平臺,囊括了眾多先進、便捷的教學資源,包括我國正在建設的國家級精品課程[6],可以讓學習者接受到更廣泛專業(yè)知識。

雖然有上述眾多教學理論和教學技巧等,在實際教學過程種,一線教師仍然面臨一個重要問題,即學生不愿意聽課,學生抬頭率低,課堂參與度低等。筆者在教學過程種也面臨這一問題,盡管筆者嘗試了上述的較多的教學理論和教學方法。在我國舉辦的各種教學技能競賽活動種都用到了較多新穎的教學理論和教學方法。然而,這些競賽式的教學理論和方法并未能解決一線教師面臨的實際教學問題。當我們看到大學教師在課堂上上網(wǎng)搜索“為什么現(xiàn)在的大學生上課都不聽講”這一報道時,不禁讓人心寒。每一位教師都希望學生是在認真聽課的,這也是教師人生價值的實現(xiàn)。很多教學理論、教學技巧和方法,無一例外的前提是學生會100%配合課堂教學活動,尤其是翻轉課堂,然而實際教學情況卻并非如此。這也是為什么雖然有眾多層出不窮的教學理論、技巧和方法,我們仍然面臨學生不愿意聽課的事實。其原因是多方面的,實際的教學過程受很多因素影響。從學生方面來說,主要的消極因素有:(1)學生對自己所學的專業(yè)不感興趣;(2)學生對課程內容不感興趣;(3)學生對任課教師不感興趣等。除此之外,還有教師本身的因素,如教師教學經(jīng)驗較少,教學水平能力不足等。本文探討的是如何解決這些實際教學問題,能考慮到這一問題并進行探索的教師,其對教學和學生的認真負責的態(tài)度是毋庸置疑的。因此,教師對教學和學生的態(tài)度應排除在外。如何切實的解決這些問題,是大學教師真正應該做的和關心的問題。

本文將以此為目的,基于金屬材料課程,探索解決一線教師教學過程中所面臨的實際教學問題的方法。然而,這一實際教學問題并不局限于金屬材料這一門課程,眾多專業(yè)課程和一線教師都會面臨同樣的問題。

2 金屬材料教學現(xiàn)狀

《金屬材料》是聯(lián)系材料科學基礎理論與材料實際生產(chǎn)應用的一門專業(yè)選修課程,內容包括鋼鐵材料和有色金屬兩大部分,系統(tǒng)地講解了鋼鐵材料及有色金屬材料的合金化原理及應用等。該課程涵蓋知識點廣泛,包括金屬學原理與材料加工工藝,材料應用等,如材料的化學成分、合金化、鑄造、鍛壓、焊接、塑性成形、熱處理、實際應用領域等。且該課程涉及材料種類繁多,包括工程結構用鋼、機器零件用鋼、工模具用鋼、不銹鋼、耐熱鋼、耐熱合金、鑄鐵、鋁及鋁合金、銅及銅合金、鎂及鎂合金、鈦及鈦合金等金屬材料。該課程的主要目標包括以下方面:(1)了解各種金屬材料及其應用場景。(2)掌握與金屬材料相關的基礎理論知識,如金屬材料的合金化原理等。(3)掌握分析問題的思路和方法,具有一定的解決實際工程問題的能力。(4)能夠依據(jù)所學專業(yè)基礎知識,對當前科學問題進行探索和分析,具備基本的科研素養(yǎng)。

金屬材料課程的顯著特點是知識體系龐大,課程中約50%的內容與鋼鐵材料有關,包括耐熱鋼、不銹鋼、工具鋼、機器零件用鋼、工程結構鋼等。第二部分鑄鐵雖然與鋼鐵材料有一定聯(lián)系,但是也引入了新的理論和知識體系。可以讓學習者進一步更好的理解鐵碳相圖和鐵石墨相圖。第三部分主要包括一系列有色金屬材料,如鋁及鋁合金、銅及銅合金、鎂及鎂合金、鈦及鈦合金等。分布廣泛且相對分散的知識點,一方面可以使學習者較為廣泛的了解的不同的金屬材料的特點及其應用;另一方面也增加了課程的授課和學習難度。金屬材料課程當前主要的教學方法是通過PPT等形式講解相關知識點。由于上述特點,本課程知識體系龐大,單獨的通過PPT講授等形式難免會枯燥;學生聽課過程中也容易失去興趣。因此,有必要對教學方法進行探索和改革,培養(yǎng)學生主動學習相關知識的能力。此外,作為一門聯(lián)系基礎理理論與實際應用的課程,不能只圍繞教材內容進行講解,應該更多的引入當前國內外的研究進展,科學研究突破等,將其與基礎理論結合起來,拓展學生的國際視野。

3 解決方案探索

如上所述,很多教學理論和教學方法都有一個與實際教學過程沖突的前提,即學生會100%配合課堂教學活動的進行,如翻轉課堂;然而,進行教學和授課的一線教師都有深刻體會,事實并非如此。在實際教學教研活動的探討種,眾多教師反應的問題是,學生不愿意配合翻轉課堂,無法按理論和假設展開課堂教學活動。另一方面,假設學生可以全部配合課堂教學活動的進行,并且有非常強烈的求知欲,我們可以想象得到,此時,即便沒有那些先進的教學工具和教學方法,教學質量和教學效果也會遠好于預期。前提是教師具有高的教學水平,淵博的知識,對科學研究前沿的充分了解并能夠旁征博引。在此情況下如果能夠結合先進的教學理念、教學工具、教學技巧和方法,則可以達到較好的教學效果。因此,先進的教學理念、教學技巧等會起到錦上添花的作用,卻并非可以改善教學實際問題的本質工具。

教學過程種遇到的學生課堂參與度低或者不愿意聽課等實際教學問題,其原因可能來源于學生對專業(yè)不感興趣。“本專業(yè)”就像是一座圍城,部分學生可能會不喜歡自己的專業(yè),認為其他的專業(yè)反而是更好的。專業(yè)的選擇通常與專業(yè)的就業(yè)前景,受社會認可度和國家的政策導向有關。對于部分專業(yè)和高校出現(xiàn)此類原因,可以通過以下四個方面進行改善:(1)通過輔導員的課堂宣傳進行宣講和介紹本專業(yè)的優(yōu)勢。(2)增設本科生科研導師和生活導師,負責關注學生的生活問題和對本專業(yè)的問題,如科學研究,考研等問題進行更專業(yè)的解答。(3)開設專門的專業(yè)導論課程,如《材料專業(yè)導論》,使學生可以全面的了解本專業(yè)。(4)專業(yè)任課老師在講課過程中,更多的介紹到本專業(yè)在社會服務、工業(yè)生產(chǎn)、國民經(jīng)濟、國家關鍵技術等領域的重要作用,使學生認識到本專業(yè)的重要型。

實際教學問題也可能來源于學生對本門課程的內容不感興趣。雖然可能有部分學生是自己選擇的選修課,但更多的可能是為了學分。在此情況下,可以通過不同的方式來改善和解決這一問題:

(1)可以采取先進的教學理念、教學方法和教學工具等,來豐富課堂教學活動,包括上課方式和內容的講解。如前文所述,《金屬材料》是一門知識點較多,且分布相對分散的課程,涉及鋼鐵、鑄鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金及鈦合金等多種不同的體系。學生在學習過程中也很容易分心。筆者在試驗過程中發(fā)現(xiàn),把教學課堂換成我校多功能智慧教室之后,學生表現(xiàn)出了很大的興趣和活躍性以及課堂參與度。因此,先進的教學理念、設備和技巧,在一定程度上可以激起學生的興趣和課堂參與度。

(2)筆者通過組織一個分組任務,讓學生自行調查、閱讀文獻,并講解所選材料的特點和應用。試驗結果發(fā)現(xiàn)學生會對此項工作進行非常充分的準備工作,并且在講解過程中,90%的學生表現(xiàn)十分優(yōu)異。因此,把課堂主動權交給學生,施行以學生為中心的教學活動,可以起到很好的課堂教學效果。然而,當需要學生進行的活動過度時,也會得到學生的抱怨。與枯燥的“滿堂灌”相比,讓學生適度參與,可以更好的實現(xiàn)課堂教學目標并解決學生課堂教學活動參與度低的問題。

(3)采取適當?shù)募顧C制,來促進學生的自主學習和參與式學習。設置合理的成績考核方法,包括過程考核的平時成績的細化和期末成績。期末成績的設定可以設置為考核方式或考查方式。平時成績的設置可以細化、具體化分配。例如,可以設置學生通過參與課堂互動獲得一定的課堂積分,并且將課堂積分對應到本門課程的平時成績。課堂活動的進行,可以是隨機選人回答問題、課堂測試、話題討論等活動。目前借助于各種網(wǎng)絡教學平臺,如超星學習通,教師可以設置詳細的平時成績評分標準,并且系統(tǒng)會自動記錄成績。多數(shù)學生對成績較為在乎,這也是教學過程中的事實。建立詳細具體的平時成績評定標準和方案,可以在很大程度上激勵學生參與課堂教學活動。筆者通過建立詳實的平時成績評定系統(tǒng),并將此方法用于《金屬學原理》、《金屬材料學》、《材料專業(yè)英語》和《材料結構與性能表征》等課程上,起到了較好的教學效果,并得到學生的認可。學生的課堂參與度也得到了極大的提高。因此,合理的激勵機制和適當難度的課堂參 是解決實際教學問題的可選擇的方法。并且在此基礎上教師可以進一步提高難度,實現(xiàn)高階性,創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的課堂教學活動。

實際教學問題也可能來源于學生對老師不感興趣,此種情況下,教師可以通過學習先進的教學理念、教學方法和教學工具,來實現(xiàn)課堂教學的豐富多樣化和趣味性,增加教師的個人氣質。教師可以通過不斷提高自身水平,來提高教學質量和效果。例如在講解金屬材料課程時,在講解晶格常數(shù)這一基本概念時,介紹當前可以通過第一性原理計算得到不同材料的晶格常數(shù),這也是進行新的高性能合金材料設計和研發(fā)的基礎和優(yōu)勢。不僅可以激發(fā)學生的興趣,也可以提高學生對教師的水平的認可。其次,讓學生意識到基礎理論知識的重要性,基礎理論知識是創(chuàng)新的源泉。在講解晶體缺陷如晶界、堆垛層錯與材料性能的關系時,不只圍繞教材知識進行講解,引入當前發(fā)表在如《Nature Materials》等的最新科學研究成果來講解這些知識的應用和當前研究的問題。讓學生意識到自己學到的不是書本上的“古老”的知識,而是當前的世界研究前沿,這會使得學生對學習更感興趣,對教師更感興趣。在講解材料的強韌化時,可以首先提出一個當前金屬材料面臨的問題,即強度和韌性的矛盾,這一問題是否可以解決,如何解決等。進而講到材料的四種強韌化機制:位錯強化、析出強化、固溶強化和細晶強化。之后引入我國香港大學科學家發(fā)表在Science上的成果,新研發(fā)出的一種低成本鋼鐵,其強度和韌性同時得到了提高[7]看,并且提出了新的理論機制。針對這一最新研究成果,要求學生在已經(jīng)學習的基礎理論知識的基礎上進行閱讀和討論。不僅可以培養(yǎng)學生的用于創(chuàng)新的精神,同時也培養(yǎng)學生的愛國主義情懷。這也讓教師的課堂教學活動變得生動有趣。

此外,可以通過學校的政策或國家的政策導向,進一步嚴格要求本科生的學習質量和教學質量。促使學生和教師都能夠認真對待教學活動。如前所述,目前多數(shù)教學技能競賽活動,都流于技巧的展示而非真正的重視解決實際教學問題。目前由西交利物浦大學主辦的西浦全國大學教學創(chuàng)新大賽,則提出了不同的競賽機制和方法。更注重以學生為中心的教學活動的進行,其重要的特色是進行線下實地調研和考查真實的的課堂教學活動[8],而非僅僅是通過一節(jié)表演式的技巧展示來評價教學質量。未來通過進一步正確引導教師去解決真正的實際教學問題而非僅僅是教學技能的表演式展示,也將有助于提高課堂教學質量。

4 結 語

雖然有眾多先進的教學設備,新穎的教學理念和教學方法等,卻并未能解決一線教師在教學過程中所面臨的實際教學問題,即學生的課堂參與度低或不愿意聽課等。本文從多方面探討了這一問題的解決方法:(1)可以通過強化專業(yè)的社會地位及重要性,使學生更為全面的了解本專業(yè)。(2)充分利用目前先進的教學設備、教學理念和教學方法等來豐富課堂教學的形式和內容;讓學生適度的參與課堂活動;制定合理的平時成績評定方法作為激勵機制,促使學生積極的參與課堂活動等。其(3)教師可以通過不斷提高自身水平,得到學生認可,在課程中引入最新科學研究動態(tài)等。(4)通過政策合理引導,使學生和教師都重視并認真對待教學活動。

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