付芳,李繼利,賈鐵昆
(洛陽理工學院 材料科學與工程學院,河南 洛陽)
混合式教學模式是將現代化教學方式與傳統的課堂講授式相結合所形成的多元課堂教學模式,在實施過程中,存在任務模糊化、教學資源相關度不高、時間控制不夠精準、輕忽效果評價和反饋等問題。本文嘗試在《材料合成與制備技術》課程的教學過程中引入企業管理理念——SMART原則,構建成套的教學模式,對課堂教學方法和教學手段進行改革、探索,使教學過程更加符合具體化、精細化要求,避免諸多傳統教學的弊病,達到有效提高教學質量和整體師生學習能力和教學水平的目的,改善教學效果。
SMART原則源自管理學大師Peter Drucker,首先出現于1954年出版的《管理實踐》(The Practice of Management)中,是企業目標管理的核心思想與準則。這一原則包含五個基本方面,即SMART中的五個字母:S,Specific(具體化)。指績效考核要設定具體的、能夠準確執行的指標,防止目標模糊化、籠統化;M,Measurable(可衡量)。指量化績效指標,能夠獲得績效指標的有效數據,根據數據對過程進度進行考核;A,Attainable(可實現)??冃е笜说碾y度適中,不能過高或過低,跳一跳即能夠到;R,Relevant(相關性)。目標應和最終考核結果相關,實現績效控制的目標;T,Timebased(時效性)。任務各環節需要設置時間節點,注重完成期限[1]。使用SMART原則,能夠將模糊的、籠統的目標變得具體可行,更高效地完成相應任務。
將SMART原則引入混合式教學模式的教學設計和實施環節,例如選擇網絡資源、設計案例情境、安排小組任務等,提高課程的質量,更好地幫助學生樹立正確的價值觀[2-3]。目前基于SMART原則教學方面的研究主要是理論層面的,或是停留在教學目標設定的層面,少有系統的、可操作性的教學模式運用于高校課堂的教學過程中。下面將探討SMART原則在教學各環節中的應用,提高課堂教學質量。
(1)教學設計
教學目標應該清楚、明確地傳達給每位學生,并貫穿于整個教學活動中。將教學目標或階段性目標量化,能更準確地評價目標實現的程度,要滿足SMART原則中的Specific(具體化)。布盧姆的教育目標分類學提出將教學目標具體化的做法是以學生要實現的行為為出發點,把教學目標分成認知、情感、動作技能三大領域,進一步把認知分成識記、領會、應用、分析、綜合、評價六個層次[4]。我們不僅需要把握教學目標的本質內涵,還要進行目標的分解、整理和歸類,從不同角度具體化教學目標內容。
制定教學目標還要Attainable(可完成的),這是教學工作的核心,反映在教育內容的合理性和易接受性兩個方面。教學目標的具體設定應基于學生的綜合能力、資源和優勢等,制定可以實現但又需要“跳一跳”才能夠到的挑戰性目標,保證杰出的學生可以輕松完成、努力的學生可以順利完成、一般的學生可以基本完成,實現“分層教學”[5]。教師的工作職責主要是引導學生“開竅”,調動學生獨立自主學習的積極性。教學目標立足于學生需求,要結合實際情況,通過調研學生對課堂教學和指導的滿意度及時進行合理調整。
教學任務也要滿足Specific(具體化)要求,即設計要明確、具體。教師要根據學情、課程特點布置明確的學習任務,在布置任務時要向學生清楚地表明任務目標、任務完成方法、任務相關參考資源等,防止學生出現理解上的偏差。
測試環節所涉及的知識點也應具體化(Specific),且知識點考核需要滿足Attainable要求。例如設置基礎知識題進行課前預習和課后復習檢查;采用難度較高的、易出錯和應用性的知識點進行課后考核,評估學生教學質量。
(2)教學資源
教學資源要符合SMART原則中的Relevant(相關性),與學生認知水平密切相關[6]。教師選用的資源可包括視頻、文獻、課程相關網站等。選擇教學知識點相關的微課、新聞、動畫等,提高學生的積極性,有助于掌握專業知識;閱讀拓展材料,指導學生自主學習,擴充知識面;借助專業網站,追蹤行業動態,為進入專業相關崗位奠定基礎。精心選擇教育云平臺等課程資源或制作知識點微課,支撐學生課后反復學習,有效提升教學質量。
教學內容之間存在一定的關聯性,某些章節的知識和定理有可能是另外章節的知識基礎,可以通過回顧進行知識梳理和強化,對已學知識進行不斷的細化和融會貫通,實現由點到線、由線到面的知識網學習;教學內容在不同學科專業及生活實踐中的實際應用也具有一定的相關性,能夠有效增進對不同知識點的深入理解和認識;工科課程所涉及到的愛國主義、民族自豪感、工匠精神等,都離不開思想意識和價值觀念的引導。通過將思想政治文化教育理論及實踐研究成果融入課程,幫助學生形成正確的三觀,深化理解社會主義核心價值觀。
(3)教學反饋和評估
教學效果和教學目標達成與否需要通過教學反饋和評估來體現。學習效果的反饋評估應有明確的描述,即要符合SMART原則中Measurable(可衡量)[7]。選用合適的網絡工具進行數據統計和分析,根據數據診斷教學效果,評價學生各階段的學習情況。
鼓勵學生課后反思所學到的知識、仍存在疑惑的問題等,教師通過反思跟蹤學生的學習狀況,及時進行回復、調整。學生反思的過程使他們主動參與到學習過程中,提高學習的積極性。反饋和評估還應注重時效性,即受到SMART原則中Time-based(時效性)約束[8-9]。沒有規定期限的學習任務通常會被擱置,無法按時完成。為了教學目標及時實現,可以有計劃、分步驟地細化教學方案,每個階段目標完成后按時進行考核,規定好完成目標的具體時間點和要求,對考核結果進行及時的分析和總結,掌握學生知識點的學習情況,因人施教。
本文基于SMART原則設計《材料合成與制備技術》課程的教學方案。《材料合成與制備》是具有較強的理論深度以及較高的實際操作的課程,這一課程涉及溶膠-凝膠、水熱合成、電解合成、化學氣相沉積、定向凝固技術等多種技術方法的原理、設備及流程,如果對于教學的要求和任務沒有清晰的界定,在教學過程中沒有調動和發揮學生的主動性,對于教學效果沒有正確的評估,會使教學失效。
洛陽理工學院開設的《材料合成與制備技術》課程于2017年開始啟用網絡平臺輔助教學,經過五年的更新、迭代形成了如今集多種教學模式和教學手段為一體的教學體系。在教學準備過程中使用SMART原則,有效地幫助教師理清了教學思路,確定了合理的教學目標,設定了科學的教學活動。
(1)教學目標設計——“S”和“A”的應用
教學目標的完成者是學生,把課程內容分成識記、領會、應用、分析、綜合、評價六個層次,要設計學生能夠完成的任務,明確任務達成的各種過程與方法[10]。教學目標設計要科學、合理,能夠可測、可評價。
例1:《溶膠-凝膠法》教學目標設計
(a)識記溶膠、凝膠、溶膠-凝膠法等基本概念和優缺點,識記生產設備及其基本結構,完成習題一;識記溶膠-凝膠法的基本原理和合成工藝過程,完成習題二;
(b)應用溶膠穩定機制分析如何控制溶膠的穩定性,完成討論主題一;根據溶膠-凝膠法的合成工藝設計溶膠-凝膠法合成SiO2氣凝膠的實驗方案,明確原料、溫度與時間等工藝參數并能夠進行優化、調控。
(c)溶膠凝膠法制備TiO2粉體的顏色與工藝條件息息相關,討論從中可以得到什么啟示?(參考:工匠精神、精益求精、細節決定成敗等。)
從例1中可以看出教學目標的設計整合了知識目標、能力目標和情感目標,明確了學生在各個方面的目標,即能通過知識點識記獨立完成習題、討論和方案設計,指向清晰而明確。該目標給出了任務達成的各種過程與方法,如通過知識點的識記完成習題、應用溶膠穩定機制理論完成討論主題一等,促進學生科學思維能力的發展。只有通過合理、具體、可操作的教學目標,才能有效落實教學政策。
(2)教學資源篩選——“R”的應用
《材料合成與制備技術》課程內容包含溶膠-凝膠法、水熱法、定向凝固、化學氣相沉積等共九章內容,闡述了目前常見合成與制備技術的基本原理、工藝流程和適用范圍。該課程這些章節看似是割裂的、互不相干的,容易忽視其實際存在的內在聯系和整體性。從形式來說,每章介紹一種合成與制備技術,章節結構相似,均由概述和歷史發展、原理、合成工藝和應用實例四節構成;從內容上來說,可以根據這些制備技術所制備的材料種類進行串聯,由近及遠、推己及人,結合實時發生的新聞或者社會問題,調動學生的積極性和創造性,開拓學生的思維。
例2:分組作業——從所學內容中選取合適的制備方法,設計Sialon陶瓷的制備方案,詳細闡述其原料、制備過程及表征方法。
針對例2中Sialon陶瓷的制備,縱觀課程全部內容,篩選能夠制備陶瓷的技術,包括溶膠-凝膠+燒結法、熱壓燒結和等離子體燒結技術,從中可任選一種進行方案設計,開闊學生的思維,培養學生的綜合素質。
該課程主要內容為材料制備,以滿足生產、生活需求為原則,包含著與生產、生活密切相關的知識。例如傳統多線切割硅片生產中用到的PEG+SiC切削液,可以采用溶膠穩定機制分析其穩定性,保證形成穩定的懸浮液,不會造成SiC磨粒聚集,導致大量的硅片線痕。
該課程與學生的素質培養也息息相關。例如以新材料和新技術的開發作為切入點,將材料相關的科研動態、應用實例引入課堂,能夠激發學生的愛國熱情和自豪感;通過制備技術發展過程的學習,培養學生執著堅持、專注、創新的工匠精神及腳踏實地、精益求精的職業素養,為國家的工業發展做出應有的貢獻。
例3:閱讀第四章拓展資源中的“電解鋁如何火中取栗”,學習討論如何將碳中和、碳達峰落實到該行業。
電解鋁是第四章電解合成的重要應用實例,該行業為高能耗產業,生產中消耗的能源86%來自碳排放最大的火電,如何降低碳排放量,實現碳達峰、碳中和目標是該行業發展的趨勢。根據本章所學內容及本專業(新能源)的狀況,解析電解合成的工藝過程,探尋落實碳達峰目標的具體措施。一方面培養學生將所學知識用于實際工程問題的能力,另一方面學習國家政策,強化綠色環保觀念。
(3)教學評價和反饋——“M”和“T”的應用
《材料合成與制備技術》課程采用過程化考核,平時成績占比50%,期末占比50%。一方面,利用網絡教學平臺評定平時成績,設定各部分活動的權重(見圖1),通過網絡平臺計分、統計(見圖2),得到較科學的平時成績,滿足“M”的要求。另一方面,通過教學效果調查表、隨堂測驗等手段獲得學習反饋,及時調整課程進度,提高課堂的有效性。

圖1 網絡教學平臺平時成績權重設置

圖2 網絡教學平臺平時成績統計
“T”表示時效性,在教學中體現在所安排的教學活動,包括隨堂練習、討論、作業等的時間限制。時間長會影響教學進度,時效短達不到教學效果。課堂時間有限,教學內容僅靠課堂接收是完全不夠的。在課程設計時要利用學生的課后時間,并通過作業、分組任務、文獻閱讀任務等渠道實時地對學生的線上學習進行管理,有效確保達到教學要求。課后訓練的時間把控是對課堂教學內容的鞏固和教學效果的保證。
SMART原則中,“S”是引領,“M”“A”“R”和“T”是具體指導,環環相扣才能形成完整的教學活動體系。SMART原則的應用能夠在《材料合成與制備》課程中合理使用“SMART”原則,既保證學生學到專業技能知識,又能通過線上教學的管理,保證學生得到必要的技能訓練、完成知識拓展,實現科學思維和創新精神的培養,提高了教學質量,最終實現教學的根本目標。
綜上所述,通過《材料合成與制備》課程教學目標設定,定時、定量考核,內容設計等方面引入SMART原則,有助于高效管理課堂,提升教學質量和滿意度,強化學生的自學能力。經過兩年的教學實驗,該模式具體的應用過程中依然有很大的完善空間,在以后的教學實踐活動中仍需不斷地進行探索和嘗試,以達到更好的教學效果。