基于微課視角的大學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)模式改革與創(chuàng)新

劉晶晶 高吉成 李大玉 劉澄

[摘 要] 當(dāng)今社會(huì)信息多樣化和時(shí)間模塊化的整體發(fā)展趨勢(shì)促使大學(xué)課程教學(xué)模式的不斷改革和創(chuàng)新。微課是一種新型的信息化教學(xué)手段，因其短小精悍、生動(dòng)多樣等特點(diǎn)而受到廣大師生的普遍青睞，也有利于知識(shí)學(xué)習(xí)適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展潮流。本文以材料科學(xué)基礎(chǔ)“晶體位錯(cuò)”微課設(shè)計(jì)和應(yīng)用為例，討論微課在大學(xué)課程教學(xué)模式改革與創(chuàng)新中的作用以及設(shè)計(jì)方法。

[關(guān)鍵詞] 大學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課;微課;材料科學(xué)基礎(chǔ);晶體位錯(cuò)

[基金項(xiàng)目] 2019年度揚(yáng)州大學(xué)教學(xué)改革研究課題資助（YZUJX2019—19B）

[作者簡介] 劉晶晶（1987—），女，河北石家莊人，工學(xué)博士，揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)閮?chǔ)氫材料和動(dòng)力電池;高吉成

（1984—），男，河北保定人，工學(xué)博士，揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院講師（通信作者），研究方向?yàn)椴牧虾附蛹夹g(shù)。

[中圖分類號(hào)] G712? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）30-0200-02? ? [收稿日期] 2019-12-18

一、微課概況

微課是一種視頻錄制出來的教學(xué)過程。它是教師根據(jù)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)實(shí)踐的要求，圍繞某一知識(shí)點(diǎn)（一般為某課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)）或教學(xué)過程進(jìn)行的，它是各種教學(xué)資源的有機(jī)結(jié)合體。隨著當(dāng)今社會(huì)信息多樣化和時(shí)間模塊化的整體發(fā)展趨勢(shì)，微課逐漸成為我國基礎(chǔ)教育信息化建設(shè)的一項(xiàng)重點(diǎn)工程，成為教育教學(xué)改革領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題之一[1，2]。微課的核心內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻，輔以教學(xué)設(shè)計(jì)、教材和課件、教學(xué)反思、測(cè)驗(yàn)、反饋、教師點(diǎn)評(píng)等。它們以某種邏輯方式組織和呈現(xiàn)，創(chuàng)建一個(gè)小型的半結(jié)構(gòu)化、基于主題的資源應(yīng)用程序。因此，微課是在傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的教學(xué)資源。

從定義上講，微課的目的是讓學(xué)習(xí)者能夠獨(dú)立學(xué)習(xí)，獲得最好的學(xué)習(xí)效果。一般來說，微課只講授一兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，“碎片化”是其最明顯的特征[3]。但微課是針對(duì)特定的目標(biāo)群體，傳遞特定的知識(shí)內(nèi)容。微課本身需要系統(tǒng)性，一套微課所表達(dá)的知識(shí)還需要綜合性。總的來說，微課主要有以下特點(diǎn)：教師不一定出鏡、可基于網(wǎng)絡(luò)媒體播放、課程時(shí)間短、教學(xué)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)、經(jīng)典示范案例以及相關(guān)資源支持。

二、材料科學(xué)基礎(chǔ)“晶體位錯(cuò)”知識(shí)點(diǎn)分析

“材料科學(xué)基礎(chǔ)”是一門系統(tǒng)性較強(qiáng)、邏輯思維嚴(yán)密、理論聯(lián)系實(shí)際的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是考研的重要專業(yè)課程[4，5]。當(dāng)今大學(xué)越來越教育注重素質(zhì)教育，很多更新的培養(yǎng)方案縮短了教學(xué)學(xué)時(shí)，其中也包括材料科學(xué)基礎(chǔ)這門課。然而，學(xué)生自身的發(fā)展和社會(huì)的需求需要學(xué)生擁有堅(jiān)實(shí)的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，這實(shí)質(zhì)上提高了課程傳授的要求，要求教師注意重點(diǎn)和難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生思考問題、解決問題。教師需要在有限的課堂時(shí)間里傳授大量的知識(shí)。只有在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母母锖蛣?chuàng)新，才能適應(yīng)當(dāng)今的社會(huì)發(fā)展和材料科學(xué)基礎(chǔ)這門課程的教學(xué)需求。

位錯(cuò)的形成是金屬等晶體材料中的常見現(xiàn)象，在工程應(yīng)用中，位錯(cuò)對(duì)材料的力學(xué)行為如塑性變形、強(qiáng)度、斷裂等起著決定性作用，同時(shí)對(duì)材料的擴(kuò)散、相變過程也有很大影響，是材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的重點(diǎn)之一。晶體位錯(cuò)是晶體中局部滑移區(qū)域的邊界線，即是晶體中的一種線缺陷。典型的位錯(cuò)有刃位錯(cuò)和螺旋位錯(cuò)兩種，這兩種位錯(cuò)的基本概念不易區(qū)分，需要較強(qiáng)的幾何空間想象力。在基本概念描述清楚的基礎(chǔ)上，另一項(xiàng)更具難度的內(nèi)容就是幾何關(guān)系的區(qū)分，這兩種晶體位錯(cuò)中都有以下幾種方向：位錯(cuò)線方向、晶體滑移方向和位錯(cuò)線移動(dòng)方向，這幾種方向兩兩關(guān)系的判斷更是非動(dòng)態(tài)過程難以解釋清楚的。最后晶體位錯(cuò)到底對(duì)晶體的生長和應(yīng)用產(chǎn)生了怎樣的影響呢？在這部分內(nèi)容如果配有圖像、動(dòng)畫和實(shí)際例子，將會(huì)使學(xué)生更易理解。由此可見，該“晶體位錯(cuò)”課程內(nèi)容適合采用多種教學(xué)手段相結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺、聽覺和注意力。結(jié)合上文提到的微課特點(diǎn)，把這部分內(nèi)容做成微課展示給學(xué)生，將會(huì)受到良好的教學(xué)效果。

三、微課在“晶體位錯(cuò)”知識(shí)點(diǎn)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

由于學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容具有一定的挑戰(zhàn)性，所以片頭設(shè)計(jì)比較輕松，展示漂亮的缺陷美動(dòng)態(tài)鏡頭，同時(shí)說明一個(gè)問題：事物皆有缺陷，但是有時(shí)缺陷也可以成為一種特殊的美。同時(shí)提供舒緩的背景音樂，營造愉快的學(xué)習(xí)氣氛。最后展示微課名稱、課程名稱和所屬章節(jié)。

片頭播放結(jié)束后進(jìn)入正題，由缺陷美引入一種特殊的缺陷——位錯(cuò)，并提出位錯(cuò)相關(guān)的四個(gè)基本問題：什么是位錯(cuò)、位錯(cuò)的分類、位錯(cuò)的幾何關(guān)系以及位錯(cuò)的應(yīng)用，該部分是導(dǎo)入部分。接著進(jìn)入正文講解，首先，提出晶體位錯(cuò)的概念，前提是闡明什么是晶體，原子從四面八方飛過來，有規(guī)則的排列組成晶體，隨后晶體中動(dòng)態(tài)出現(xiàn)缺陷，排列成為位錯(cuò)。進(jìn)一步延伸，位錯(cuò)的基本類型分為刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)，以動(dòng)態(tài)受力過程和最終產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)特征來說明二者的形成過程和主要區(qū)別。這兩種位錯(cuò)包含的幾何關(guān)系是一個(gè)難點(diǎn)，需要著重展示。在講解過程中，建立一個(gè)直角坐標(biāo)系。首先，反復(fù)展示位錯(cuò)形成過程的原子移動(dòng)方向;隨后闡明位錯(cuò)線概念，同時(shí)位錯(cuò)線高亮閃爍;隨著應(yīng)力不斷施加，位錯(cuò)線產(chǎn)生移動(dòng)，用箭頭指出位錯(cuò)線移動(dòng)方向;在闡明以上方向時(shí)，配備的直角坐標(biāo)系的相應(yīng)方向上的坐標(biāo)軸高亮閃爍。以上方向都明確后，它們的兩兩關(guān)系也就自然分明了。至此，兩種位錯(cuò)的特點(diǎn)便可以總結(jié)出來。隨后以表格形式綜合對(duì)比兩種位錯(cuò)的異同。

最后是小結(jié)和延伸，展示晶體位錯(cuò)在實(shí)際中的應(yīng)用，呼應(yīng)開頭——缺陷有時(shí)也是一種美，進(jìn)行教學(xué)回顧，總結(jié)所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)→引出三個(gè)思考題：1.刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)如果同時(shí)出現(xiàn)會(huì)是怎樣的結(jié)構(gòu)呢？2.晶體位錯(cuò)是不是也有危害呢？3.實(shí)際生產(chǎn)中怎樣制造或避免晶體位錯(cuò)呢？結(jié)尾說明我們下次課會(huì)回到上述的三個(gè)問題，以激發(fā)學(xué)生繼續(xù)跟進(jìn)的興趣。

結(jié)合材料科學(xué)基礎(chǔ)課程系統(tǒng)性強(qiáng)、邏輯思維嚴(yán)密、理論聯(lián)系實(shí)際的專業(yè)基礎(chǔ)課特點(diǎn)，加之“晶體位錯(cuò)”是該課程中學(xué)習(xí)難度較大的一部分，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象力以及相應(yīng)的材料物理和化學(xué)知識(shí)，教學(xué)過程適合采用多種教學(xué)手段，以便為學(xué)生提供良好的視覺、聽覺效果，賦予學(xué)生想象空間;在教學(xué)過程中，適合通過提問回答和精講多練調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性和注意力，堅(jiān)持“學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)”;此外，通過實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析問題，并形成解決問題的思路;綜合課程講授要求，微課在形象易懂的圖像、動(dòng)畫和模擬圖的支持下，可使學(xué)生掌握晶體位錯(cuò)的概念、學(xué)習(xí)判斷兩種位錯(cuò)的基本原則、步驟和方法，區(qū)分其基本特征，幫助學(xué)生掌握晶體位錯(cuò)基本理論。無論是作為學(xué)生的自學(xué)材料、預(yù)習(xí)材料或是課后復(fù)習(xí)材料，都大有益處。

四、小結(jié)

本文以材料科學(xué)基礎(chǔ)“晶體位錯(cuò)”微課設(shè)計(jì)為例，探討了微課在大學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)模式改革與創(chuàng)新中的作用，微課適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和應(yīng)用是微課這種教學(xué)形式發(fā)揮其作用的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]梁樂明，曹俏俏，張寶輝.微課程設(shè)計(jì)模式研究——基于國內(nèi)外微課程的對(duì)比分析[J].開放教育研究，2013（1）：65-73.

[2]游波平.基于微課的高職數(shù)學(xué)教學(xué)改革研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（1）：197.

[3]張一春.微課建設(shè)研究與思考[J].中國教育網(wǎng)絡(luò)，2013（1）：28-31.

[4]高吉成，劉晶晶，李大玉.基于工程教育認(rèn)證背景下的材料類學(xué)科基礎(chǔ)課程教學(xué)研究——以《材料科學(xué)基礎(chǔ)》為例[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2019（1）：64-65.

[5]李艷霞，翟紅雁.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》小班授課的教學(xué)模式改革研究與實(shí)踐[J].北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018（5）：45-47.

Teaching Model Reform and Innovation of College Basic Courses in Specialty from the Perspective of Micro-lectures：Taking the Design of "Crystal Dislocation" Micro-lecture of Materials Science Foundations as an Example

LIU Jing-jing，GAO Ji-cheng，LI Da-yu，LIU Cheng

（School of Mechanical Engineering，Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu 225127，China）

Abstract：The overall development trend of information diversification and time modularization in today's society promotes the continuous reform and innovation of university curriculum teaching model.As a new type of information teaching method，micro-lecture is widely favored by students and teachers due to its concise，vivid and diverse features，which is also conducive to making knowledge learning adapt to the current social trend.Taking the design and application of "Crystal Dislocation" micro-course in Materials Science Foundations as an example，this paper discusses the role of micro-lecture in the reform and innovation of university course teaching model and their design.

Key words：college basic professional courses;micro-lecture;Materials Science Foundations;Crystal Dislocation