混合式教學視角下專業基礎課程五星教學模型構建

黃 霄 吐爾迪·吾買爾 尚志勇 紀 鋒 申帥輝

新疆工程學院數理學院 新疆烏魯木齊 830023

工程力學是高校絕大多數工科專業的必修專業基礎課程,它是公共基礎課程和專業工程課程之間的橋梁,通常包括靜力學和材料力學兩大部分,是一門應用一套理論分析和工程應用的專業基礎課程。從現階段教學中發現學生接受度較低,沒有學習興趣,學生缺乏將基礎知識與工程問題聯系起來的力學思維[1]。而在工程力學這門課程中教師如何能夠在講解理論知識時讓學生在腦海中建立實際工程模型,培養學生的實踐和創新能力,這是絕大多數力學教師面臨的挑戰。

近年來,“混合式教學”一詞作為對技術教學的特殊形式的描述,已經得到了廣泛的應用。五星教學模型近年來受到中國教育者的廣泛關注,有學者研究表明五星教學模型對于提高課程教學具有一定積極的作用。在工程力學這門課程中如何正確使用基于混合式教學的五星教學原理從而提高教學質量是亟待解決的問題。因此,本文基于混合式教學構建工程力學課程的五星教學模型以針對現階段所面臨的教學問題提供理論支持。

一、混合式教學中的五星教學原理

什么是混合式教學?一些研究人員定義了混合學習。例如,Driscoll(2002)將混合學習定義為任何教學形式的混合,以實現教育目標。而Garrison和Kanuka(2004)解釋說,混合僅僅意味著將課堂教學與在線體驗相結合[2]。Singh(2003)將混合學習視為結合不同的網絡技術,以促進有意義和激勵性的學習,現場聊天、社交網絡、論壇、應用程序和網絡研討會都是教師可以用來將在線機會納入課堂的工具示例,網絡技術的廣泛使用改變了教育的面貌[3]。高等教育應該順應學生日益增長的期望,幫助學生在這樣一個以技術為基礎的環境中有效生存。將技術與面對面教學相結合可以加強教師與學生互動和交流學習,并得到優質的學習成果。值得關注的是,混合式教學是多種多樣的,因此根據學習環境從多種選擇中進行選擇時取決于教師的決定,此前提是教師應確定學期結束時學生應掌握的目標技能。在工程力學這門課程中,考慮到不同班級學生的差異性以及高科技的快速發展,混合式教學的定義更趨向于將傳統的面對面教學與現代網絡科技混合激發學生的學習興趣;混合不同學習偏好和風格的學生使用多種學習模式。

五星教學的優勢在多媒體和網絡教學過程中,不能忘記教學過程中的“教學”主題。此模型有五個環節[4]:(1)關注問題,即針對教學目標獲得具體的預期學習效果。(2)激活原始知識,夯實基礎,即激發學生回憶以前的經驗或與課程相關的知識。(3)展示新知識,即學生獨立思考,從沒有認知或認知不足到形成完善的成熟系統認知。(4)學習新知識應用新知識,即學習者根據剛剛學到的新知識練習或解決問題。(5)綜合掌握,融會貫通,即將新學到的知識應用到生活和學習中。教師的教學過程和學生的學習過程一致性可以實現有效教學,可以被視為高效優質的教學[5]。

二、基于混合式教學工程力學課程的五星教學模型構建

在五星教學原理的指導下混合互聯網技術和不同學習偏好風格的學生使用多種學習模式,“以學生為中心”和教師“教學”為主題,以教師課前準備分析、教學過程中的課前準備活動、課中教學活動、課后輔導活動、課程結束的反思總結為主線,構建基于混合教學工程力學五星教學模型,如下圖所示。

混合式教學視角下五星教學模型構建圖

(一)教師課前準備

1.開課前教學準備分析

(1)分析教材。教師在開課前細致分析教材中以下幾方面內容:分析每章節教學目標、教學重點和教學難點、主要教學內容、實際工程案例與教材的契合點等。

(2)分析學生。在課堂教學前,教師從四個方面著重分析授課學生:分析授課班的學習氛圍;分析學生高數和物理成績,該課程的學習內容與高等數學和大學物理密切相關;分析班級男女生比例;分析學生的學習態度。根據以上分析結果教師提前劃分好學習小組,后期可根據實際教學情況進行微調。

(3)搜集實際工程案例。根據教材分析結果,采用互聯網、走訪調研、企業掛職鍛煉等方法大范圍搜索與教學內容相關的工程案例,教師盡可能從以下四方面搜集案例。首先,搜集的每一個案例盡可能貼切實際生活,讓學生感觸到生活中處處有力學;其次,搜集著名水利、土木工程建筑物,如趙州橋、大昭寺、港珠澳大橋等,讓學生在理解工程力學知識的基礎上樹立民族自豪感;再次,搜集學生實習的廠房圖片,加深力學知識點的理解;最后,在學校與企業合作的過程中,教師通過實地拍照或者請教一線工作者搜集案例。

(4)搜集試題集。教師在課前搜集完成大量的試題集,根據每章節教學內容和教學重難點整理歸類試題集,用于在課堂教學中的練習題、課后作業布置以及期末考試。

2.實際工程和生活案例設計與制作

基于課前教學準備搜集的實際案例,教師需根據每章節的教學目標整理歸類所有的工程案例。最終以兩種形式呈現給學生,整理成word文檔+圖片及工程案例視頻。分析每個教學案例與教學內容的結合點,并通過實際工程案例設計多個問題,讓學生們帶著問題和案例學習新知識點。下表為工程案例舉例。

工程案例舉例表

(二)教學過程

1.課前準備活動

課前準備活動主要分為課前劃分小組、發布問題、激活原始知識夯實基礎三部分任務。

(1)課前劃分小組。班級人均數為45人,授課教師根據課前分析學生的結果將一個班平均劃分成四至五組。為混合不同學習偏好和風格的學生使用多種學習模式,每組約為9人,這9人中3人學習程度好,3人為中等水平,3人為較差水平。在平時學習過程中,大家互幫互助,小組合作學習為學生們創造了相互了解、相互交流的好機會,同時也更有助于個人的獨立思考,避免了教師傳統機械性灌輸知識。

(2)發布問題。課前教師利用智課堂、釘釘或雨課堂發布問題。發布問題的形式可多樣化,主要有“工程實例視頻+力學簡圖+問題”“工程實例圖片+力學簡圖+問題”“力學簡圖+問題”、僅為“問題”。需注意的是,教師發布的問題可有兩種類型,第一種類型是:設置的問題需由淺入深,問題中既需要包括舊知識也需要引發新知識,如“請大家列舉出此視頻(圖片)應用了之前所學習的哪些知識點,并請大家思考此結構為什么會斷裂,如何干預斷裂現象的發生?”第二種類型是:拋出兩個問題,第一個問題是回顧性的問題,第二個問題與工程實例有關,如“請大家認真回顧靜力學篇的所有知識點并以思維導圖的形式呈現結果;請思考該圖片(視頻)中工程結構為什么歷經多年依然很安全”。

(3)激活原始知識,夯實基礎。學生接受教師發布的問題后,大家以小組為單位聚焦問題,解決問題。以“問題”為中心,引導學生們回憶舊知識點、梳理舊知識點,同時在以解決問題的前提下,引入新知識點。以小組為單位,大家集思廣益,將最終的結果匯總成圖表或思維導圖的形式在課堂中匯報。

2.課中教學活動

(1)聚焦問題,匯報成果。每個小組選一名成員匯報成果或者以頭腦風暴的形式展示課前教師布置問題的結果,學生集中精力,不僅能鍛煉膽量和勇氣同時也能發現自己不足,查漏補缺、加深記憶、拓展思維。

(2)課堂傳授,接收新知。這一環節是需要學生積累新知識點,由“薄”到“厚”的過程,為下一環節做鋪墊。在課堂教學中,適度的課堂講授在課堂教學中也是必要的。一味地采用多種方法有可能也會適得其反。在小組匯報完成后,教師總結各小組匯報的結果引入新的知識點。主要涵蓋教學內容,教學重難點,最后聚焦問題,突出教學目的,完成新知識點的傳授。

(3)展示新知,指導拓展。這一環節對于學生理解和掌握知識點至關重要。學生需總結概括教師講解的重點知識,是由“厚”到“薄”的過程,學生需要不斷地做減法從而鞏固課堂中接收的知識點。在課堂教學中主要的教學活動任務;有學生自我概括簡化新知識點,教師需針對不同的學生進行指導;學生根據自己概括的知識點建立與舊知識之間的聯系,學以致用;教師需最后總結重點知識,強化記憶。

(4)嘗試應用,目標操練。這一環節是通過操練鞏固學生接收到的新知識點。本環節需要完成三項任務:第一,教師需提前將應用題、計算題、畫圖題等多種類型的題目發布在釘釘、智課堂或雨課堂中,這樣做的好處是既能節約上課的時間,又能留給學生充分思考的時間;第二,教師需要幫助和指導在計算過程中遇到困難的同學,最終教師須完整詳細地講解每道題目;第三,接收并會應用理論知識后迅速讓學生操作實驗,如軸向拉伸/壓縮的力學性能的內容,當學生已經通過理論的學習對軸力、線應變、應力等知識點掌握后,通過學生自己實操實驗觀察塑性材料和脆性材料的力學特性,進而理論與實踐結合加深知識點的理解。

(5)引入案例,融會貫通。學習工程力學的最終目的是解決工程中的實際問題。在學生已經熟練應用工程力學相關知識計算的基礎上,教師需將實際工程案例按照由簡單到復雜的順序發布在釘釘、智課堂或雨課堂中,以小組為單位解決案例中的問題。學生的目標一致,解決問題的過程中激發學生探究欲望,學生們互相查漏補缺,共同進步,最后由教師精細講解,給出正確答案。該環節的主要目的是通過案例引導學生結合之前學習過的所有的知識點,激發學生迫切解決問題的欲望;讓學生認識到該課程的重要性,課本上的知識是可應用到實際工作中;培養學生嚴謹的學科態度和愛國主義情懷。

3.課后輔導教學活動

(1)布置作業。教師利用釘釘、智課堂或雨課堂下發作業,并將作業成績列為期末綜合成績的考核指標,提前設置好作業提交截止時間,課后進一步快速鞏固知識點。學生提交完作業后,教師第一時間公布正確答案,教師與學生一起利用課后輔導時間答疑解惑。

(2)持續鞏固。新知識點對于部分學生的記憶力是短暫的,因此,學生需定期回顧復習把短期記憶及時轉化成長期記憶。

4.反思與總結

課程結束后,學生根據對這門課程的掌握程度進行反思總結,同時,學生需指出在這門課程學習過程中的不足,最后將自己的反思總結的結果及建議提交至釘釘作業中。教師針對教學質量、教學過程、教學效果等方面進行反思總結。針對互聯網技術與傳統教學相結合在教學中發揮的作用、小組劃分的合理性、工程案例設置的合理性、五星教學模型構建等方面內容,教師需持續修改完善。教師也要根據學生的反思情況,找出自己在教學中的不足和可取之處,為今后高質量的教學奠定牢固的基礎。

結語

以解決實際教學問題為導向,探索創新教育和專業基礎教育的有機融合,定義了在工程力學教學中的混合式教學,混合互聯網技術和不同學習偏好風格的學生使用多種學習模式以達到有效教學的初衷。將五星教學模式中的五個環節應用到整個教學環節中,構建基于混合式教學的五星教學模式,力求發揮混合教學和五星教學模式的優勢,避免了傳統機械性教學,實現高效優質的教學,體現出該專業基礎課從課前、課中、課后流程的創新性,培養出應用型和創新型人才。