基于能力和素质培养的工科课程混合式教学探索与实践

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  摘  要:混合式教学方法将MOOC和传统高等课堂教育的优势进行深度融合,是高校创新型工科人才培养的一种新模式。文章结合地下铁道课程,从知识、能力和素养三方面的培养目标出发,提出了混合式教学方法的整体框架设计,从五个方面确定了混合式教学模式的具体教学设计方案,进一步在混合式教学实践的基础上,提出了混合式教学的课堂教学策略,为高校工科课程混合式教学提供了参考。
  关键词:混合式教学;教学设计;教学策略;能力;素养
  中图分类号:G642      文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2021)29-0116-04
  Abstract: The blended teaching method deeply integrates the advantages of MOOC and traditional college classroom education, which is a new model for the cultivation of innovative engineering talents in colleges and universities. This paper combines the Subway course, starting from the training objectives of knowledge, ability and accomplishment, and proposes the overall framework design of the blended teaching method. And the specific teaching design plan of the blended teaching mode is determined from five aspects. Moreover, based on the mixed teaching practice, a classroom teaching strategy of blended teaching is proposed, which provides a reference for blended teaching of college engineering courses.
  Keywords: blended teaching; teaching design; teaching strategy; ability; literacy
  目前,我国正大力提倡从应试教育转变为素质教育,学校教育也由以传授知识为主转变为以培养能力和提升素养为主,高等学校在学生的培养目标中明确提出了知识、能力和素养三方面的要求。特别是在专业课程的学习阶段,学生即将离开课堂,走上工作岗位,为适应社会的需要,培养学生的能力和素养就显得更为重要。在教学方法上,现代教育已进入双主体时代,在教学过程中,表现为教师和学生共为主体,只有教师主体和学生主体在协调、融合、统一的前提之下,双主体互相作用、互相配合,共同发挥其主体性作用,才有可能获得良好的教学效果。
  随着信息技术的发展,互联网技术已被成功应用于教育当中,新的网络教育模式“慕课(MOOC)”近年来得到了大力发展。在慕课教学背景下,在工科教学体系中合理运用线上互联网在线教育平台,相对于传统教学模式突破了时间、空间的局限性,具有自由、开放、自主和交互的特点[1]。线上慕课为学习者提供了一个系统性、专业性、实时交互性的平台,能够丰富学生的学习资源及途径,有效降低学生对任课教师的依赖性,培养学生自主学习和探究性学习的能力。但慕课因其教学设计、教学方法等方面存在的局限性,其本质上仍是“以课程为中心”,而不是“以学习者为中心”的教学模式[2],要想完全取代传统高等教育模式也并不现实[3]。而传统教学课堂可采用启发式、问题式、尝试式、自学式、合作式等多种教学方法,教师言传身教其自身经历也有利于培养学生正确的人生观、价值观,有利于大学生养成良好的集体观念和团结协作精神。
  因此,在现阶段,将线上慕课和传统高等教育课堂教学的优势进行深度融合,采用线上、线下相结合的混合式教学模式,已成为当下高校教学改革的一个必然选择[4]。许多文献也对这種教学模式进行了研究[5-6]。文章结合地下铁道课程混合式教学的具体实践,对混合式教学中工科课程的应用进行了探讨。
  一、混合式教学模式设计
  混合式教学就是学生课余时间利用教师提供的教学视频和相关材料进行线上自学,课堂时间则用来进行概念深化,内容总结提升,解决问题,参与合作性学习等。因此,混合式教学中想要达到教学效果,其教学设计最为关键。
  结合地下铁道课程,从高等学校教学大纲中知识、能力和素养三方面的培养目标出发,进行了混合式教学模式设计的探讨,其整体框架设计见图1。
  (一)教学目标设计
  知识目标:系统了解和掌握地下铁道规划、设计相关的基本概念、基本结构构造、基本设计理论、计算方法以及地下铁道的各种施工技术。
  能力目标:具备应用所学知识解决地铁相关工程实际问题的能力,具备独立思考、团队协作和创新发展的能力,具备从事与城市地下铁道和轻轨工程有关的设计及修建技术的核心能力。
  素养目标:具备高尚的道德品质和良好的人文素养,具备地铁工程师爱岗敬业的工程素质以及开拓进取、攻坚克难、勇于创新的科学素质。
  (二)线上教学资源设计
  混合式教学包括线上教学资源和线下教学资源。线上教学资源包括:各知识点微视频、知识点教案和PPT、随堂测试、单元测试、论坛讨论、网络在线资源及期末考试等内容,涵盖教学的各个环节。   1. 精选核心知识点,优化重组课程内容
  针对新时期地铁行业快速发展对从业人员知识结构和职业素养的需求,课程团队遵循知识点分解、重难点聚焦的原则,以地铁建设全过程为主线,根据地铁规划、设计、施工三个阶段确定了三大核心知识模块,精选出相应的知识点,优化重组了在线课程内容,实现了课程内容模块化、知识结构体系化、认知过程逻辑化,课程内容适应新工科对人才培养的要求。
  2. 精制课程资源,形象阐释教学难点
  根据在线课程内容要求,精心制作了大量体现知识点的课程视频、施工录像、施工动画、工程案例等多种类的信息化课程资源,直观形象地阐释了复杂地铁结构的力学分析过程、施工工艺工法和关键构造细节等教学难点,提升了课程教学与学生的学习效率。
  3. 精挑工程案例,提升学生综合素养
  结合课程内容,精心挑选了大量的地下铁道典型工程案例作为教学辅助资料,特别阐释了每个地铁工程案例所采用的新结构、新方法、新措施,其与自然环境、人文环境的协调发展关系,以及其背后所蕴含的地铁建设者严谨求实的科学态度和开拓进取的专业精神,提升了学生的综合素养。
  (三)线下教学资源设计
  线下教学资源包括线下课程PPT及教案,课堂讨论专题及案例,课堂讨论总结等。
  1. 精制课堂教案,构建学生知识体系
  线上慕课受时间限制每个视频一般在10分钟左右,因此线上慕课所展示的知识点是碎片化的,学生通过线上自学所获得的也是一个个碎片化的知识,难以对整个课程或某一课程模块形成一个整体和系统的认识,更无法达到融会贯通和工程应用的目的。同时,通过学生在线答题也可以反馈出某些没有完全掌握的知识重点和知识难点。
  2. 精设专题案例,培养学生创新能力
  结合课程核心教学内容,精心设计课堂教学专题和案例,如“地铁换乘站优化设计”“地铁新型防水体系与方法”“盾构法和沉管法适用性”等,引导学生应用新知识、新成果,多维度、多角度开展在线分析讨论,帮助学生构建科学的、系统化的批判性思维方式,培养学生的创新意识和创新能力,提升学生解决工程实际问题的能力。
  (四)教学过程设计
  针对课程教学内容和教学目标,具体教学过程设计如下:
  (1)学生进行课前线上各知识点视频自学,并完成各知识点后的随堂测试。
  (2)教师进行课内课程模块体系内容串讲,并针对课程重难点内容进行精讲,并布置相应的专题或案例研讨内容。
  (3)针对布置的专题或案例,每个学生在课外进行现场调查或文献调研。
  (4)在个人调研的基础上,各组学生进行小组研讨式学习,共同完成小组任务。
  (5)各小组在课堂展示各自小组的研讨成果,进行课堂互动式研讨教学。
  (6)针对课堂各小组讨论情况,教师进行总结提升,并结合具体工程将课程内容进一步升华。
  (7)学生完成线上课外辅助资料学习,拓展扩充知识面。
  (8)学生完成线上课外拓展案例分析等内容,全面提升综合素质和能力。
  (9)适时进行单元测试,反馈提升学习效果。
  (五)学习评价设计
  本课程构建了线上线下综合考核学习评价方法,线上考核包括随堂测试、单元测试、论坛讨论及期末考试,线下则包括课堂参与,小组讨论表现及期末考试,从基础知识、应用能力、綜合素养三方面对学生进行考核。
  (1)线上随堂测试:在每个视频之后,采用选择题或判断题,帮助学生进行课后复习及自测,不计入总评成绩。
  (2)线上单元测试:重点考查学生对各知识点基本概念和基本方法的掌握情况以及对章节知识的融会贯通情况,占最后考核的10%。
  (3)线上论坛讨论:采用专题讨论与案例分析方式,内容跨章节设置,重点考查学生调研、分析和解决工程实际问题的能力以及批判性思维的能力,占最后考核的10%。
  (4)线上期末考试:覆盖基本概念、基础理论以及设计计算和案例分析等综合性内容,重点考查学生对整个课程知识体系的掌握程度,以及运用知识解决实际工程问题的能力,占最后考核的10%。
  (5)线下课堂参与度:重点考查学生的课堂参与情况,占最后考核的5%。
  (6)线下课堂讨论:和线上讨论类似,重点考查学生调研、分析和解决工程实际问题的能力,同时考查总结、表达以及小组协作等能力,占最后考核的15%。
  (7)线下期末考试:采用主观题形式,重点考查学生运用知识解决实际工程问题的能力和素养,占最后考核的50%。
  二、混合式教学模式具体实践
  根据以上教学设计,本课程采用课前线上教学视频自学、课上重点内容精讲、课后学生调研、小组交流研讨、典型案例分析、课堂讨论发言、教师总结提升等多种灵活教学手段进行了教学实践,引导学生自主进行学习,提高课堂教学效果。
  在教学过程中,充分利用开放式的资源共享平台、实现教学课件、典型案例、各类教学文档、课堂教学录像及各类参考资料等的资源共享,充分利用网络信息技术,让学生可随时随地进行预习、复习、讨论和查阅各种资料。并通过课后自测题随时了解学生对基本知识的掌握程度。
  (一)课前线上教学视频自学
  利用团队建设的地下铁道在线开发课程,提前给学生布置任务,要求学生通过在线学习,完成与本课程相关的基本概念和基本计算方法等学习任务,并通过学生的在线答题掌握学生对各知识点基本概念和基本方法的掌握情况。
  (二)课内课程串讲及重点内容精讲
  该阶段主要是课内教师在课内对重难点内容进行精讲,并对课程内容分模块进行串讲,一方面使学生对课程重难点内容有更深入的理解和掌握,另一方面也使学生对课程整体内容有一个系统的认识,从而掌握课程内容。   (三)结合工程案例,进行课外研讨式教学
  在课堂讲授的基础上,根据具体的教学内容和教学目标,给学生提供大量的现场工程案例,根据学生的学习情况进行分组(每个小组3-4人),让学生以工程技术人员的角色介入其中,在课余时间利用所学的知识,并通过查阅文献资料、小组讨论、计算分析等方法来找到这些案例的解决方法。
  (四)结合工程案例,进行课堂互动讨论式教学
  在课外调研和小组研讨的基础上,每个小组选派1-2名代表,在课堂上通过PPT或黑板等多种方式对案例的解决方案进行讲解呈现,并在课堂上进行相互讨论,教师在此过程中对学生的讨论结果进行点评,并引导学生从多角度、多方面来解决实际问题。
  (五)采用现代化的教学手段,适时总结提高
  通过前面几个阶段的学习,学生对各知识点的掌握已经非常透彻,但学生在对整个教学内容的串联理解上还不能形成一个整体。本阶段进一步通过多媒体课件直观地提供某些图像、现场案例信息,使学生能更充分的理解教学内容,再结合互动形式,这样就大大提高了学习的效率,增强了学习的效果。适当时也可让学生自己进行总结,以培养他们综合分析问题的能力。
  (六)利用线上资源共享平台,及时进行资源共享学习与课后交流
  在整个教学过程中,教师在课前通过资源共享平台将辅助教学的典型工程案例下发给学生,学生通过课余时间进行自学,同时完成资料收集整理和分析等任务。此外,通过资源共享平台,学生和教师以及学生和学生之间也可以在课后进行互动,及时解决学生在课后学习过程中存在的各种问题。
  三、混合式教学中教师的课堂教学策略
  混合式教学模式能达到较好的教学效果,但混合式教学对教师课堂教学策略、课堂教学内容、课堂教学方法等也提出了更高的要求,在拥有地下铁道课程混合式教学的多年具体教学实践中,认为应在课堂教学实践中把握以下几种策略[7]。
  (一)精心组织课内串讲内容,注意和线上教学内容的区分和衔接
  混合式教学中学生课前已通过线上教学视频自学,掌握了课程的基本概念、基本知识点和基本计算方法,教师在课内组织教学内容时如果还是按照传统的教学方法进行讲解,学生会失去学习的兴趣。因此,混合式教学教师在组织课堂教学内容时一定要注意和线上教学内容的区别,重点针对线上教学各个知识点之间相互割裂、系统性不强的特点,强调各个知识点之间的相互联系和衔接,以提升学生学习的积极性。
  (二)精心挑选典型工程案例,激发学生学习的兴趣
  工程类专业课程中典型工程案例最能引起学生的兴趣,激发学生学习的积极性。在实际教学中,一定要结合课程的各个知识点,精心挑选典型的工程案例,通过实际案例抓住学生对新鲜事物的强烈好奇心、求知欲等心理特征,加以适当的引导,培养学习兴趣。在工程案例的解决过程中,引导学生以工程技术人员的身份深入其中,从多方面、多角度思考问题,在此过程中增强创新意识。
  (三)运用“一分为二”的辩证观点,培养学生科学分析问题、解决问题的能力
  “一分为二”是马克思主义哲学的核心内容,是科学的世界观和方法论。运用“一分为二”的观点,有助于培养学生从对立中寻找统一性,从而更全面的看待和解决问题。
  在地下铁道课程教学过程中运用“一分为二”的观点,认真组织课堂教学。以地下铁道车站方案选型的教学内容为例,按传统教学方法就是将不同地铁车站方案的特点和适用条件讲解一遍,学生考试时也能得到很好的成績,但遇到实际问题时学生还是一筹莫展,不知道具体采用哪种方案。而运用“一分为二”的辨证观点,就可以确定不同方案各自的优缺点,从而根据具体的地质条件和周边的环境条件,在不同方案的对立中抓住主要矛盾,寻找一种特定条件下合适的解决方案。学生在学习过程中运用“一分为二”的眼光看待问题,有助于突破传统思想的束缚,培养学生的创新能力。
  (四)加强综合性教学,培养学生的综合分析能力
  地下铁道课程所包含的内容庞杂,涉及到规划、设计、施工、管理等多方面的内容,每个内容里面又都涉及到地铁车站和区间隧道。在进行混合式教学时,教学内容被划分成一个个教学点,在课堂教学中若不及时总结,学生很难将教学内容形成一个整体。在教学中既要根据不同的主线对教学内容进行总结,又要强调规划、设计、施工、管理各个教学内容之间的关联性,引导学生从整体上去思考问题,从而提高学生综合分析问题的能力。
  四、结束语
  混合式教学方法作为课堂教学的一种延续性创新,兼具传统面对面课堂教学和网络慕课教学的优势。文章以地下铁道课程为例,基于知识、能力和素养三方面的教学目标,对混合式教学方法的教学设计进行了深入探讨,并在课程教学中进行了具体的实践,混合式教学方法对培养和提高学生的综合素质作用明显,可在高校课堂教学中大力提倡和推广。
  参考文献:
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