小班互動式教學在《無機材料科學基礎》課程中的實踐

＊涂軍波 白瑞英 徐研 王建省 劉志剛

（華北理工大學材料科學與工程學院 河北 063210）

前言

小班化教學是控制一定班級人數，通過高效的課內、課外組織而實現的高度個性化和師生交互的一種新型教學模式。自20世紀90年代起，我國高校開始大學小班教學改革的探索。2012年教育部《關于全面提高高等教育質量的若干意見》明確提出將小班教學應用到高等教育中。在此背景下，我國高校紛紛開展小班互動式教學的實踐探索。張倩等[1]提出“效能效益”取向和“調適”取向互補的小班教學理論框架；吳天利等[2]就小班化教學進行SWOT分析，提出應對策略；張以皓等[3]探索了小班化教學的步驟并進行實踐，提出了具有啟發性的原則。

《無機材料科學基礎》是無機非金屬材料專業核心課程，涵蓋了專業的基本理論。目前，新材料和工程實踐領域信息量迅速增加，而本課程學時量卻呈減少的趨勢。小班互動式教學可能是提升教學質量，保障學生學習效率的一把鑰匙。2019年開始，課程組開展了小班化互動式教學實踐。

1.建設互動式課堂教學資源，豐富網絡教學平臺資源

本課程的教學原則是以學生為中心，培養學生研究能力、創新能力。因此減少課堂講授內容，增加重難點教學內容討論、互動的引導。相應資源建設從三方面展開：

(1)建設網絡教學資源，減少課堂講授時間

首先有利于學生從課程內容脈絡上總體把握，從脈絡上來看，課程從材料結構、材料熱力學和材料合成制備動力學三大方面來闡述無機材料的基本理論和基本規律，在完善課件、講稿、案例、試題庫等教學資源時加以注意；其次制作多媒體、小視頻等，力爭對重點內容剖析透徹；最后，及時總結鞏固提升。目前，已完成錄課視頻1160分鐘和全部課件教案的更新，為學生自主學習提供了較豐富的網絡資源。

(2)豐富拓展教學案例，增加課堂討論與互動

課程概括了無機材料的基本理論和規律，但概念抽象難懂，歷屆學生普遍反映學習難度大，存在畏難情緒。

課題組引入案例教學，選取重難點內容，依次進行主題分析-主旨選取－案例結構設計－素材收集/分析－案例編寫－案例的評價與修訂。案例選取不僅包含了耐火材料、水泥、陶瓷、玻璃等傳統硅酸鹽材料，也涉及光催化、鋰離子電池等新材料鄰域。目前，每章節至少具備一項教學案例。

(3)建設配套多樣試題，及時反饋教學效果

根據課程目標要求，結合小班互動式教學具體情況，按基本知識點的掌握、知識的運用能力、分析解決實際問題科學思維培養三個層次設計建設試題庫，題型涵蓋名詞解釋、填空、判斷題、單項選擇題、簡答題、計算題、綜合題和拓展閱讀文獻等形式。分別以課前自測、課中教學反饋、考前復習綜合測試和深度探索為目的，及時了解學情，進行教學策略調整，盡量做到因材施教。

2.互動式教學模式的課堂教學設計及教學方法改革

小班互動教學中，學生是教學活動的主體，學生的學習方式、學習態度對整個教學活動起著至關重要的作用。因此課程采用教學環節優化設計和教學方法多元化等多種途徑，提高學生的學習參與度，促進學生主動性的發揮。

(1)教學環節優化設計

課前：組織同學預習，并配套在線測試題，提升學習主動性；課中：教師集中講授重難點，以案例教學、課堂討論、在線小測等各種教學形式，提高學生的參與度、主動性；課后：及時通過互動平臺，答疑解惑。

(2)教學方法多元化

采用案例教學、分組討論、項目驅動、翻轉課堂等教學方法。以案例教學為例，設計一定深度和難度的討論題目，學生分組討論，教師引導學生發現問題，解決問題，突出重點、突破難點，進而實現教師主導與學生主體作用的統一。

3.理論聯系實際，培養學生科學思維

在講授燒結章節時，采用案例教學，結合板狀氧化鋁（Tabular aluminia）的國產化之路，不僅讓學生掌握燒結溫度對氧化鋁顯微結構的的影響，培養學生科學思維，而且通過介紹燒結致密氧化鋁的研制，激勵學生的創新精神。

首先簡要介紹板狀氧化鋁的定義、性能和應用情況，然后介紹板狀氧化鋁的制備過程，重點介紹板狀氧化鋁的顯微結構，如圖1所示，α-Al2O3結晶粗大，并包含大量的晶內封閉氣孔。由此顯微結構可以判斷：制備板狀氧化鋁時燒結溫度很高—在高溫快速燒結時，晶界遷移速率大，將氣孔包裹其中，形成如上顯微結構，其理化指標如表1。如若想進一步提高板狀氧化鋁的體積密度，制備燒結致密氧化鋁，在燒結工藝上應該如何實現呢？圖2是燒結致密氧化鋁的顯微結構圖，由圖可見，α-Al2O3晶粒尺寸減小，晶體內部氣孔很少，氣孔主要集中在晶界處。所以結合燒結理論，應該降低晶界遷移速率，通過適當降低燒結溫度和增大晶界遷移阻力等措施，確保氣孔盡量排除而實現。表2是燒結致密氧化鋁的典型理化指標，通過和板狀氧化鋁制備對比，不難發現：燒結致密氧化鋁體積密度增大，顯氣孔率減小，致密度明顯提高。

圖1 板狀氧化鋁的顯微結構圖

圖2 燒結致密氧化鋁的顯微結構圖

表1 板狀氧化鋁典型理化指標

表2 燒結致密氧化鋁典型理化指標

總之，采用案例教學，培養學生科學思維，不僅提升學生學習興趣，而且通過板狀氧化鋁的國產化之路和燒結致密氧化鋁的制備，激勵學生的進取心和創新精神。

4.互動式教學模式的考核評價體系改革

本課程小班互動式教學考核評價的改革，按以下階段進行：

(1)一張卷評價，小班教學和大班教學效果對比

課程小班互動教學、大班授課兩種教學模式同時進行。采用以往“一張卷”的評分方式，比對兩種授課模式的教學效果，為小班教學的合理評價提供依據。

從2019年秋季學期開始，三個學期的教學實踐，從期末成績來看，小班平均成績要高于大班，反映出小班互動式教學效果更好。

在小班教學實踐過程中，逐漸增加小組討論、隨堂測試等互動，從課堂反饋來看，小班學生對知識點的掌握更加清晰牢固，學習主動性和表達能力、合作能力也得到了加強；隨堂測試結果顯示，小班教學具有較高的參與度和答題正確率。

(2)小班互動式教學的多元評價模式

目前暫時采用“教師評分+期末成績”的評分標準，最終達到“教師評分+學生自評+學生互評+期末成績”的評分標準。

教師評分主要依據學生課堂表現（課堂參與度、隨堂測試、作業）、網絡平臺自主學習情況綜合給出，教師評分占比不低于30%，逐步增加學生自評、學生互評等評分項及比重，降低期末考試成績比重，最終建立過程和學習效果控制匹配的評價標準。

5.結語

通過教學網絡資源建設、課堂教學設計方法的合理運用、考核評價方式的改革等措施，小班互動式教學模式在《無機材料科學基礎》課程的教學模式實踐，有利于提升學生自主學習能力和學習效果，有利于培養科學思維方式，是一種行之有效的教學模式，值得進一步完善并推廣。