新工科背景下線上教學的組織與思考

李亞敏 劉洪軍 楊貴榮

[摘 要]為了保證新冠疫情期間鑄造工藝學課程在線教學的效果，結合新工科建設的要求，課程組以 “QQ群課堂 + 超星學習通”為教學平臺，采用以學生為中心的教學理念進行了課程設計，重組了課程內容，改革了考核方式，構建了在線教學的新模式，并對在線教學的組織與實施進行了思考。文章可為工科實踐性強的專業課程的在線教學提供參考。

[關鍵詞]鑄造工藝學;在線教學;新工科

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）10-0047-03

受新冠疫情的影響，各地高校延期開學。按教育部 “停課不停教，停課不停學”的要求[1-2]，蘭州理工大學在疫情防控期間實施在線教學。

鑄造工藝學是材料成型與控制工程專業鑄造方向和卓越工程師班的主要專業課之一，是為培養適應現代鑄造技術人才的需要而開設的課程。該課程的任務是通過講授鑄造工藝的基本理論和基礎知識，使學生了解和掌握鑄型材料、鑄造工藝設計原理和方法、鑄型工藝裝備設計，最終經過課程設計訓練達到對學生進行分析和解決鑄造工程實際問題能力的培養。從該課程的性質和任務不難看出，這是一門實踐性很強的專業課。為適應新工科建設的要求，對于鑄造這種傳統工科專業來說，需要對課程體系、培養模式、教學方法等進行全方位的改革。專業課教師在教學過程中，除了傳授基本理論和基本知識之外，還應加強實踐教學，并在教學過程中注重對學生創新意識和創新能力的培養。我們在線下教學時采用的是項目制教學，而線上教學的模式對于這類實踐性較強的專業課來說非常具有挑戰性，因此需要重新對課程進行設計。

一、基礎問題

為了保證線上教學的質量，經過認真思考，我們認為線上教學首先要解決以下三個基礎問題。

第一，高等教育的本質是什么？如何在線上教學中體現？

高等教育的本質應該以“學生”為中心，積極探求如何提高學生的素質與能力[3]。高等教育的目的是把學生培養成為社會和未來發展所需要的人[4]。高等教育在培養學生表達與就業技能的同時，也要注重培養學生的批判性思維和邏輯思維[5]。因此，在進行線上教學課程設計時應首先做到以學生為中心，在教授基本知識的同時要注重培養學生分析問題和解決問題的能力，在組織教學內容時應從學生的視角出發，盡量多地采用思維導圖的形式引導學生形成自己的邏輯思維。

第二，教什么？線上教學如何體現新工科的理念？

新工科的育人理念是培養學生成為能夠服務企業和行業，并推動社會經濟發展的創新型的工程科技人才[6]。新工科培養的學生不僅要能運用所掌握的知識去解決現有的問題，也要有能力學習新知識、新技術，去解決未來發展出現的問題，對未來技術和產業發展起到引領作用，同時懂得經濟、社會和管理，兼具良好的人文素養[7]。新工科注重對學生工程實踐技能的培養，重點提高學生的動手能力和工程設計能力。鑄造工藝學是一門實踐性要求很強的專業課，那么線上教學如何才能彌補實踐教學的缺失并實現新工科對學生能力培養的要求？線上教學和線下教學最大的不同之處在于教師和學生處于不同的空間，教學內容如何設計才能吸引學生？要回答好這些問題都需要對線下教學內容進行重構，并對教學方式進行改革。

第三，在哪教？如何教？

在哪教的問題涉及線上教學平臺的選擇。依據簡單高效的原則，首選 “超星學習通”作為課程平臺，同時為了保證直播教學效果，我們又嘗試了“QQ群課堂”，最終采用了“超星學習通+QQ群課堂”組合的教學平臺。

教學是一門“藝術”。線下教學時，教師可以發揮自身魅力，通過表情、聲音、手勢等將教學內容傳遞給學生，但線上教學很難做到師生實時互動，這會使教學效果大打折扣。因此，線上教學需要對教學形式進行改革。首先要在“超星泛雅平臺”上建立課程體系，通過設置任務點讓學生自主預習，課內在線實時互動則采用“QQ群課堂+超星學習通”組合的模式，實現在線授課、交流、測試、教學效果數據統計等。

二、課程設計與實施

理清三個線上教學的基礎問題后，我們對課程進行了大刀闊斧的改革。

第一，以學生為中心進行課程設計，設計思路如圖1 所示。為了保證教學效果，我們以學生的身份學習了西交大、哈工大、北科大等兄弟院校在網上開設的有關材料方面的精品課程，從中吸取了很多好的經驗和方法，并且切身體會了學生線上學習時的感受，發現在線學習缺乏學習氛圍、注意力很難集中是影響線上教學效果的最大因素。為了培養學生自主學習的習慣，方便學生預習，課程組在超星學習通上進行了課程建設。如何做到以學生為中心，我們采取了如下措施：為了保證授課質量，我們在課程內容設置時進一步簡化了教案，加入了一些能夠激發學生自主學習的案例，并以問題為導向重組了授課內容，盡可能做到邏輯清晰，重點難點突出;每個問題的講授時間小于10分鐘為宜;為了提高學生學習的積極性，我們采用引導啟發式教學方式，增加教學互動環節并提高學生的參與度，激發學生的學習興趣;在授課過程中增加了一些激勵措施，比如積極參與課堂討論、回答問題等可以獎勵適當的平時成績;同時新型冠狀病毒肺炎疫情對所有人的心理都造成了或多或少的沖擊，在授課間隙可以抽出一點時間和學生聊聊家常，緩解學生的緊張情緒;課前調查學生線上上課有無困難，引導學生正視疫情對生活的沖擊，看看父母如何挑起生活的重擔，引導學生對自己的未來進行規劃等，拉近和學生的心理距離。

第二，在網上搜集了大量與鑄造工藝相關的視頻，彌補線上教學與實踐教學相結合的困難。例如將熱門的3D打印技術在鑄造中的應用、寶馬發動機箱體的鑄造、消失模鑄造等視頻鏈接在學習通上，讓學生在理論學習的同時與實踐相結合，這既開闊了學生的視野，又提高了學生的學習興趣。同時，鼓勵有興趣的學生參加全國大學生鑄造工藝大賽，讓學生在鑄造工藝學課程理論學習的同時對工廠中實際生產的鑄件進行工藝設計，做到邊學邊用。這既加深了學生對理論知識的理解，又培養了學生的創新精神和工程實踐能力。學生在進行鑄造工藝設計時要綜合運用鑄造工藝學、鑄造合金及其熔煉、鑄件凝固原理等課程中的相關知識，既要注重作品工藝、結構上的創新性，又要注重安全、環保及經濟性。這些措施都有助于學生綜合能力的培養。

第三，設計綜合性訓練作業，培養學生分析問題和解決問題的能力。例如學習完造型材料后布置大作業：有兩個廠都需要制造汽車進氣歧管砂芯，一個要做單件小批生產，一個要做大批生產。共同要求砂芯尺寸精確，鑄件光潔。請分別為兩廠選定造芯材料及造芯工藝，寫出可行性報告（國內外發展動向、技術可行性、經濟合理性）。這種類型的作業注重對學生綜合能力的培養，引導學生主動思考、查閱文獻、歸納總結，最終做到學以致用。在設計每個作業時，始終以培養學生能力為目標，避免名詞解釋、簡單問答等傳統類型的作業。

第四，采用多樣化的線上教學形式。充分利用QQ群課堂直播與學習通中的小工具，在直播不掉線的情況下，不定時在學習通上發起簽到、討論、小測驗、搶答等活動，以與學生實時互動，吸引學生的注意力，同時也可以防止學生“刷課”的行為。其中的搶答環節還可以鍛煉學生的口頭表達能力。

第五，改革考核方式（如圖2所示）。注重培養過程，加大形成性考核，提高平時成績的比重。本課程的考試形式為閉卷考試，線下教學時，考試成績占到了60%，采用線上教學后，課程組將考試成績調整為40%，這樣既可以督促學生重視平時的學習，提高線上教學的學習效果，又可以避免學生靠考前“臨時突擊”考過的現象，真正讓學生在平時學習的過程中就掌握枯燥的專業知識。同時，要求學生在聽課時做筆記，將筆記質量納入平時成績中，這樣做既可以解決學生注意力不集中、“刷課”的行為，又可以控制線上教學的節奏，避免線上授課講得過快、內容過多的弊端，讓學生及時總結，消化、吸收當天的課堂知識。高質量的筆記可以鍛煉學生歸納總結的能力。

第六，加強在線評價與反饋，強化在線督學。充分發揮超星學習通學情分析的強大功能，及時評價線上教學的效果并改進，對于上課不太積極的學生進行學習預警。在超星學習通課程建設時，可以充分利用“統計”模塊中的各種功能，其中的“成績管理”模塊可以對各部分平時成績所占比重進行設置，教師可以實時分析教學效果并及時改進。對于平時成績較差的學生，可以利用“教學預警”模塊發布警示，實現在線督學。

第七，營造上課氛圍，采用多種方式進行師生互動。嚴格按照蘭州理工大學2020年春季學期課程任務安排，授課教師盡量按時到辦公室或教室進行直播教學。教師在上課時出鏡，讓學生切實感受到面對面教學的氛圍;同時采用啟發引導式教學方式，教師在講授知識的時候多提問題，以加強師生間的溝通與互動。學生有問題可以申請排麥或打字提問，教師應及時做出反饋;教師要不定時發起搶答、選人等活動，并在學生自愿的前提下安排他們出鏡。由于引導性問題較多，為了保證教學進度，絕大多數提問在QQ群課堂直播時讓學生做二選一回答，例如講完鑄鋼件冒口設計后，針對某一特定鑄鋼件讓學生按步驟進行冒口設計，要求有設計思路的學生在鍵盤上打“1”，沒有設計思路的學生在鍵盤上打“2”，教師可以實時掌控學生對知識的掌握程度，及時調整教學內容和進度。

第八，引導學生主動思考，增加課堂討論環節。充分利用超星學習通討論模塊的功能，教師可以在課前提前布置討論話題，學生通過上課、查閱資料獲得相應的知識和信息，然后就某一問題展開有意義的討論，這樣可以引導學生養成主動思考的習慣。其中一部分優秀的學生還會自己發起討論話題。這個教學環節還可以鍛煉學生的語言表達能力和批判性思維。課堂討論實施結果表明，有些學生的見解還是有一定深度的。

第九，既授之以魚，又授之以漁。多年的教學經驗使筆者深刻體會到授課是一門藝術。教師講課一般分三個層次，第一層次的教師“講書”，第二層次的教師“講課”，第三層次的教師“教書育人”。教師在教書育人的過程中實現對學生的塑造，其中便包括知識的傳授與經驗、方法的傳授。線上教學要想達到第三層次的教學是有一定困難的，我們目前能做到的是在傳授基礎知識的同時也傳授一些思維方法。例如在講鑄型與金屬液之間的界面反應會造成一些鑄件缺陷時，我們首先會給出實際鑄件缺陷的例子（提出問題），然后引導學生提出哪些因素會導致這種鑄件缺陷（分析問題），能不能把鑄造缺陷問題歸納為化學問題、物理問題和數學問題（提升到缺陷產生的機理層面），最后引導學生提出預防缺陷的措施（解決問題）。經過幾次這樣的反復訓練，可以實現在授課過程中培養學生的工程思維能力，最終實現新工科以學生為中心的教學理念，達到對工科學生解決復雜工程問題能力的鍛煉。

第十，教會學生建立自己的專業知識體系，及時進行歸納總結。在授課過程中與學生交流時發現，大多數學生到畢業時都沒有建立起自己的專業知識體系，既沒有“融會”，更談不上“貫通”。因此，我們在線上課程設計時單獨加入了一章“鑄造工藝基礎”，目的是將鑄造工藝所需的專業基礎課融入鑄造工藝中來，幫學生建立起自己的專業知識體系，并引導學生對所學知識及時歸納總結，盡可能在學校就做到將書“讀厚”，再“讀薄”，用時再“讀厚”，讓學生所學與企業所需實現“平滑對接”，解決大學培養的學生與企業需求的人才相脫節的問題。

三、教學效果反饋

線上教學任務完成后，我們借助超星學習通學情分析的強大功能，對線上教學效果進行了實時評價以便不斷改進。超星學習通學情分析結果表明線上教學取得了較好的效果：線上作業平均完成率達到39.5%，平均分為91.3;課堂學情實時最終統計結果平均分為28（滿分30）;課程知識點掌握情況匿名投票結果表明，88.1%的學生都達到了教學目標。

四、結束語

線上教學可以實現遠程教學，這是優勢，同時也是劣勢。教學是一門藝術，是一個春風化雨、潤物細無聲的過程。教師在線下講授知識的同時，可以通過肢體語言、面部表情、處理問題的方式方法等完成對學生的塑造，但是線上教學時教師的激情不太容易被調動起來，學生也缺乏學習的氛圍和環境。為保證線上教學的質量，我們充分考慮了新工科建設的要求，進行了線上教學的改革和探索：在教學設計上以學生為中心，注重培養學生分析問題和解決問題的能力;對課程內容進行了重組，精簡了教學內容;對考核方式進行了較大的改革，加大了形成性考核;教學形式采用“超星學習通+QQ群課堂”多平臺相結合的方式，可以實時掌握學生的學習情況;充分發揮網絡教學的優勢，鏈接網上最新的專業視頻，開闊學生視野，提高學生的學習興趣。通過前期線上教學的實踐，本課程取得了預期的教學效果，達到了教學培養目標的要求。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 教育部關于2020年春季學期延期開學的通知[EB/OL].（2020-01-27）[2020-05-16].http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-01/28/content_5472571.htm.

[2] 教育部：利用網絡平臺，“停課不停學”[EB/OL].（2020-01-29）[2020-05-17].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202001/t20200129_416993.html.

[3] 安強身. 高等教育觀照與反思：本質、價值與人才培養[J]. 現代教育科學， 2018 （10）： 7-10+17.

[4] 周涌. 對高等教育本質的探究[J]. 吉林醫藥學院學報， 2019（3）：237-238.

[5] 方園，張繼河. 我國高等教育目的的制定與反思[J]. 教書育人（高教論壇）， 2018 （36）： 36-38.

[6] 趙青云，崔艷，劉帥. 新工科理念下普通高校工科專業教與學的探索[J]. 大學教育， 2020 （5）： 40-42.

[7] 李翠敏，王曉春. 新工科背景下地方高校人才培養新模式探索[J]. 大學教育， 2020 （4）： 154-156.

[責任編輯：陳 明]

[收稿時間]2020-05-20

[基金項目]2019年蘭州理工大學示范性項目式教學課程《鑄造工藝學》，269082;蘭州理工大學高等教育研究項目，GJ2020C-24。

[作者簡介]李亞敏（1973-），女，河北蠡縣人，博士，副教授，研究方向：材料加工。劉洪軍（1974-），男，河北景縣人，博士，教授，研究方向：3D打印。楊貴榮（1976-），女，河北棗強縣人，博士，教授，研究方向：金屬材料表面改性。