版权信息
省级大型综合性科技类期刊
主管部门:自治区科技厅
主办单位:自治区科学技术信息研究院 
协办单位:自治区科学技术情报学会
编辑出版:科技期刊编译室
刊社地址:内蒙古呼和浩特新城西街149号本刊杂志社
邮政编码:100010
电      话:0471-2536371

E-mail  :

nmgkjzz@vip.163.com 

网站地址:www.nmgkjzz.com


往期杂志
当前位置: 首页>往期杂志>详细介绍

多种教学模式在材料类课程教学中的应用

时间:2016-09-05来源: 作者: 点击: 140次


黄 敏[1], 薛双喜, 赵先锐

(台州学院 物理与电子工程学院 浙江台州 318000

 

摘要:材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质基础,材料专业的人才培养质量与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。本文结合当代大学生的学习特点和材料类课程的特点,系统阐述了多种教学模式及其在材料类课程教学中的应用,对比分析了不同教学模式的局限性,以《材料现代研究方法》课程为例指出,综合使用多种教学模式才能有效提高材料类课程的教学效果。

关键词:教学模式  材料类课程  教学效果

作为新世纪高新科技的支撑,21世纪材料类专业人才必须具有良好的综合素质(包括文化素质、科学素质、工程素质及创新能力等),必须通晓材料的制备与加工、组成与结构、性能与应用的材料科学与工程的全面知识。然而,随着多媒体、网络等信息渠道的多样化,当代大学生对于传统的课堂学习兴趣严重降低,对于知识的快餐式接收更不可能做到课前预习,课后复习。另一方面,与大部分理工类专业课程相似,材料类课程内容缺乏直截了当的趣味性、通俗性和故事性,尤其是,通常材料类专业的同一门课程的不同章节都有可能具有完全不同的学习特点。显然,单一的教学模式很难使得课程的教学内容生动化、具体化、形象化、简单化,从而使课堂理论教学效果大打折扣。因此,对于材料类课程的教学应结合课程章节内容的具体特点,恰当运用包括案例教学、微课、翻转课堂等多种教学模式以保证有效的课堂教学。

一、   多媒体教学需有机组合图形图像影像

多媒体教学是特指运用多媒体计算机并借助于预先制作的多媒体教学软件来开展的教学活动过程。然而,多媒体教学在目前的实际应用过程中往往会存在以下几个特点:(1)直接采用教材的电子版。这样的多媒体教学,对于学生而言只是教材重新被投影到屏幕上,无法在课堂的有限时间内有主有次、有粗有细的提炼出课程的学习内容;(2)多媒体的ppt完全替代了传统板书。尽管通过播放速度改变、动画设计可以进行慢节奏的讲述,但从对知识接受的思维习惯来讲,板书推导、绘图和描述的过程更容易让学生跟紧老师讲授的节奏、集中精力,逐步建立并完善对原理内涵、结构设计、工艺流程的有机化、系统化接受。(3)多媒体教学内容过于框架化,如对工艺的描述,只是高度概括为几个词或一句话,对于其特点直接被总结为1,2,3,……,这样的多媒体教学往往给学生一种掌握好ppt上的内容就好,更不会深究概括总结背后的细节和分析过程,更有甚者会导致以点概面、以偏概全的错误。因此,针对材料专业的多媒体教学,应该在保留传统板书教学模式的前提下,通过色彩差异、字体大小差异提高ppt的趣味性之外,融入操作过程动画(flash)、现场加工录像(影音)、产品展示图片等多媒体元素,真正发挥多媒体的灵活性和生动性,增强课程内容的易接受性。

二、   微课在深奥抽象理论教学中的应用

微课教学模式是指以视频为主要载体,记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点(重点、难点、疑点)或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程。随着手机、PAD、笔记本电脑等数码产品和无线网络的普及,当今大学生即使身处在全是纸质书本的藏书室,也会习惯性的结合网络学习,对于教师而言,必须借助微课革新传统的教学与教研方式,为学生提供更具有针对性和实效性的电子教案、课堂教学和课后整理资源。材料类不同课程中许多知识点具有交叉性,有时同一知识点在不同专业课程中的表达和应用又具有明显的差异性,授课教师或者重复强调或者容易以为这些彼此交叉的知识点已在其他相关课程中讲过而一带而过,比如气体放电曲线,在《大学物理》中只是在引入物质第四态这一概念时泛泛的提及,在《熔焊原理》、《焊接冶金》等课程中是不同焊接种类的理论基础,在《现代表面技术》、《薄膜的制备与应用》等课程中是离子渗氮、电弧喷焊、等离子喷涂、新型PVD技术等不同技术原理的理论基础,针对这样的知识点,就可以借助微课进行针对性的讲解,为学生提供进行该知识点理解和拓展的学习材料。另一方面,对于耗时长、工艺过程复杂、表征困难的实验也特别适合微课教学,既能让学生身临其境的熟悉实验环节,又能通过反复学习强化实验所包含的理论知识。

三、案例教学模式在系统性材料问题分析中的应用

案例教学法是一种以案例为基础的教学法(case-based teaching),教师提供案例材料,学生通过查阅资料、搜集信息,形成关于案例中的问题的原因分析和解决方案。成分-结构-工艺-性能是构成材料科学的四大要素,工程应用材料的安全评估或失效分析、新材料的设计和研发、材料工艺的合理化评价或改进都是围绕这四大要素开展不同顺序的研究,单一一门材料类专业课是对某一要素进行系统分析,《材料力学性能》、《材料腐蚀与防护》重点关注的是材料的力学性能和腐蚀性能,《材料分析方法》、《金相检验》、《理化分析》关注的是材料成分和结构如何测试,《材料加工工程》、《焊接工艺》着重与材料工艺研究,而实际应用中出现的问题往往需要运用上述不同专业课程的理论知识进行综合分析,在《材料失效分析》或是材料类专题实验课程中,可以针对具体的材料类问题运用案例教学模式培养学生综合分析解决问题的能力,如热处理厂家提出要对某一批阀门材料的脆断失效进行分析,这就属于真实的案例,教师可以分组让学生从原材料化验、热处理前后的力学性能分析、服役过程的模拟测试等多方面进行分析,然后通过组与组之间的讨论形成对整个案例的综合评定。显然,案例教学可以在一定程度上提高学生的岗位适应能力,方便学生在以后遇到类似的材料问题是可以更好地联系到曾经学习过的案例,简化分析探索过程。。

四、翻转课堂在重要基础性知识点教学中的应用

翻转课堂(Flipped Classroom,或Inverted Classroom),是指重新调整课堂内外的时间,将学习的决定权从教师转移给学生,它与混合式学习、探究性学习、其他教学方法和工具在含义上有所重叠,都是为了让学习更加灵活、主动,让学生的参与度更强。在单一的传统教学模式中,教师和学生具有明显的“教”“学”角色划分,教师利用有限的课内时间尽可能多的填塞给学生课程内容信息,学的过程只能通过简单的课堂提问、课后作业、期中考试等环节进行督促,最终学的效果往往只能用课程考试成绩来进行评定。显然,对于大学里任一一门课程,尤其是专业课程,如果缺少课前预习、课后复习的环节,有效消化理解教师讲授所有信息几乎是不可能的,诸如《材料科学基础》、《材料工程基础》、《材料热力学》、《工程材料》等这样支撑材料学科的几门重要专业课程,一次课程内容会涉及十几页以上的教材篇幅,只有通过在授课过程中融入翻转课堂的教学模式,利用教师与学生角色的互换,充分调动学生的积极性,关注教学重点,设计易于让同学们接受的教学方式,通过课前看视频讲座、听播客、看微课、阅读功能增强的电子书、借助网络交流、材料查阅充分备课,最终以教师的角色让自己和同学深刻消化课程内容。显然,通过上述教学模式的应用,才能有效促使、引导学生们深入掌握重要的材料类基础性知识点,并用这些知识进一步理解后续的专业课程内容。

除此之外,基于问题的教学也是一种培养学生主动学习能力的教学模式。采用该模式进行理论教学时,在教师提出问题之后,学生必须回顾并查找相关的资料知识,才能解决相应的问题,通过问答促使学生复习与巩固专业知识,提高学生举一反三的能力,能在解决实际问题的同时加深对理论的消化和灵活运用。

与传统教学模式相比,上述现代化的教学模式都可以起到提高理论教学效果的目的,但过于复杂动感的多媒体教学,容易使学生丧失阅读教材、自己动手查阅资料的原始兴趣;微课教学使学生接受的知识过于片段化,缺乏整体性和系统性;案例教学通常只适用于对课程基础内容已经有了一定掌握的基础上才能开展;翻转课程往往由于学生个体差异大,认真程度不同,费时长等原因会使实际运用效果大打折扣。在实际教学过程中,只有结合课程内容、理论学时数、上课学生的知识基础、学习能力及校园免费提供的学习资源等多方面因素,有针对性、选择性的做出部分调整和应用,才能充分发挥多种教学模式的对课堂教学效果的促进作用。比如,《材料现代研究方法》这门课程,课程内容涉及X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)、透射电子显微分析(TEM)、能谱分析、热分析、原子力显微分析、红外和拉曼光谱分析等多种材料分析测试方法的理论基础、仪器原理与组成、试样制备、实验结果分析。目前,针对所有章节的教学均是采用常规的ppt课件加讲授教学模式,有的章节所涉及的仪器具备实验条件,而有的章节所涉及的仪器并无法开展针对性的实验课程。显然,单一的教学模式不利于学生对不同章节课程内容的掌握。因此,对于材料类课程的教学应结合课程章节内容的具体特点,采用包括案例教学、微课、翻转课堂等多种教学模式保证有效的课堂教学。

总的来说,多种教学模式在材料专业理论课程中的应用应该与具体某一门材料类课程内容相结合,不同的课程内容适用不同的教学模式。对于所选用的教学模式是否有利于提高材料类课程教学效果的综合性评价,一方面要通过理论考察,另一方面还应结合材料专业学生的实际实验操作能力。目前,这些新的教学模式不仅颠覆着传统的理论教学行为习惯,更愈来愈影响着现代和未来大学教学的存在形式,只有从意识形态上首先接受这些新的教学模式,才能不断适应诸如大型开放式网络课程(Massive Open Online Courses,简称MOOC)、小规模限制性在线课程(Small Private Online Course,简称SPOC)等互联网+时代的网络教育形式,提高当代大学生学习效果。

参考文献

[1]     佘元冠,杜立辉等.对我国材料类专业课程设置及就业状况的调查与思考[J],北京科技大学学报(社会科学版),2009,25(3),140~146.

[2]     林健.卓越工程师培养目标下的材料类本科专业课程体系建设[J],教育教学论坛,2014,16,237~239.

[3]     熊华军. 教学模式_运用中的综合性[J],高教发展与评估,2009,25(2),86~123.

[4]     陈拂晓,郭俊卿等.普通工科院校材料类专业实践教学体系的创新与实践[J],中国科教创新导刊,2014,10,10~11.

[5]     曾幸荣,欧阳斌等.基于培养创新人才的材料类专业本科教学改革的探索与实践[J],科教创新,2010,5,23~24.

 

 



基金项目:台州学院校级课程教学模式改革项目(编号:0015151),通讯作者:黄敏,副教授,主要从事材料物理专业、材料科学与工程专业的教学及科研工作

本刊创刊于1982年,是由自治区科技厅主管、自治区科技信息研究院主办,由自治区科技情报学会协办、国内外公开发行的省级综合性科技刊物,是反映内蒙古自治区科技与经济发展的窗口。杂志入选《中国期刊全文数据(CJFD)》全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据(CAJCED)统计刊源期刊,《中国核心期刊(遴选)数据库》收录。本刊是公开发行的综合性科技期刊,为月刊,大16开本。本刊坚持以科技创新为目标,融科技、经济、信息、产业、市场为一体,是促进科技成果转化、推动科技进步、加强技术创新,促进经济发展的专业性期刊。