高等職業(yè)教育《工程材料》課程信息化教學(xué)改革與實(shí)踐

張愛菊 李子成 王麗潔

（石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北石家莊 050041）

1 引言

新科技時(shí)代下，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G等各類信息技術(shù)無處不在，職業(yè)教育教學(xué)模式在信息化背景下正在發(fā)生重要變革?！肮こ滩牧稀笔峭聊竟こ填悓I(yè)一門專業(yè)必修課，課程主要包括石灰、石膏、水泥、砂石、混凝土、砂漿、鋼材及瀝青等材料性能指標(biāo)的檢測(cè)及質(zhì)量控制，課程設(shè)置理論與實(shí)踐比例1:1。主要培養(yǎng)學(xué)生崗位任職必需的各種工程材料的檢測(cè)及質(zhì)量控制等技能，旨在為后續(xù)掌握專業(yè)技能達(dá)到崗位任職能力奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。新生代高職學(xué)生學(xué)習(xí)情緒化較高，對(duì)于難以理解的抽象知識(shí)，學(xué)習(xí)興趣不高，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，達(dá)不到理想的教學(xué)效果。

教育部印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》及《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》等文件，推動(dòng)智能環(huán)境下職業(yè)教育的信息化發(fā)展及改革創(chuàng)新[1-2]?！秶?guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》[3]提出：教育信息化的核心理念是促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，教育信息化是基于信息技術(shù)構(gòu)建適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”發(fā)展需要的新型教學(xué)模式。信息化背景下，高職教育信息化以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)新教育理念，構(gòu)建新型教學(xué)模式[4-7]，更符合新生代高職學(xué)生的特點(diǎn)。依據(jù)崗位任職要求進(jìn)行目標(biāo)定位，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，重構(gòu)理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)建理實(shí)一體化教學(xué)模式，提高教學(xué)資源利用率，提升教學(xué)水平，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到理想的教學(xué)效果。本文以“工程材料”課程為例結(jié)合高職學(xué)生特點(diǎn)，依據(jù)崗位任職要求，教師引導(dǎo)學(xué)生通過探究、分享、解決問題等方法掌握知識(shí)、提高技能，有效利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、虛擬仿真等技術(shù)構(gòu)建多元互動(dòng)，多元評(píng)價(jià)、理實(shí)一體化的網(wǎng)絡(luò)課堂，探索建立虛實(shí)融合的教學(xué)環(huán)境，初步形成線上線下混合式教學(xué)模式。

2 基于崗位需求，改革教學(xué)設(shè)計(jì)

習(xí)近平總書記對(duì)職業(yè)教育發(fā)展的要求中提到，堅(jiān)持產(chǎn)教融合、校企合作，堅(jiān)持工學(xué)結(jié)合、知行合一。加強(qiáng)企業(yè)深度參與協(xié)同育人，讓企業(yè)人才需求與職業(yè)教育零距離對(duì)接。采取雙元育人機(jī)制[8,9]，企業(yè)深度參與教學(xué)活動(dòng)，校企老師共同制定教學(xué)計(jì)劃，確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。

創(chuàng)建“以學(xué)生為本”的課堂，從高職學(xué)生實(shí)際特點(diǎn)出發(fā)，基于企業(yè)材料質(zhì)量檢測(cè)試驗(yàn)員、材料員的崗位需求，將常用工程材料的特點(diǎn)、選用、保管及檢測(cè)作為教學(xué)重點(diǎn)。以企業(yè)施工現(xiàn)場(chǎng)常用工程材料檢測(cè)為主線，結(jié)合學(xué)校與企業(yè)的檢測(cè)設(shè)備情況，以水泥、砂石、混凝土、砂漿、鋼材及瀝青等常用工程材料的檢測(cè)項(xiàng)目重構(gòu)課程模塊。通過云課堂平臺(tái)進(jìn)行課前引導(dǎo)掌握學(xué)生知識(shí)薄弱點(diǎn)，在課中采用案例、任務(wù)驅(qū)動(dòng)等教學(xué)方法；學(xué)生通過小組討論、自主探究的學(xué)法，自主分析問題并解決問題。課堂教學(xué)按照“引、演、做、析、評(píng)、測(cè)”六步法實(shí)施，以問題引領(lǐng)為主線解決為什么學(xué)、如何學(xué)、如何測(cè)定等內(nèi)容，完成每節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。

教學(xué)過程中使用的工程材料除常規(guī)粗、細(xì)骨料等材料外，還包括來自企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的機(jī)制砂、再生粗骨料等環(huán)保材料產(chǎn)品，課堂教學(xué)中與企業(yè)工程師連線為學(xué)生介紹產(chǎn)品性能、制備混凝土后的性能差異，使學(xué)生了解實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)使用的材料與試驗(yàn)室環(huán)境下材料的差異。企業(yè)工程師進(jìn)課堂，并利用手機(jī)投屏將試驗(yàn)操作要領(lǐng)實(shí)時(shí)投放到大屏幕上，供大家學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生在材料檢測(cè)試驗(yàn)中的不規(guī)范操作予以指正。

教學(xué)設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念。課堂采用游戲、虛擬仿真、微課、動(dòng)畫及網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)等多種信息化教學(xué)手段，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行形象、直觀的展示，突破了教學(xué)重難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“教中做，做中學(xué)”。使學(xué)生掌握工程材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)指標(biāo)及檢測(cè)方法，獨(dú)立完成相關(guān)指標(biāo)的檢測(cè)，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)后達(dá)到建筑材料檢測(cè)員、試驗(yàn)員崗位需求和考核要求，實(shí)現(xiàn)從學(xué)校到企業(yè)的無縫銜接。

3 課程思政與專業(yè)知識(shí)有機(jī)融合

習(xí)近平總書記在全國(guó)教育大會(huì)上提出，要把立德樹人融入思想道德教育、文化知識(shí)教育、社會(huì)實(shí)踐教育各環(huán)節(jié)，教師要圍繞這個(gè)目標(biāo)來教，學(xué)生要圍繞這個(gè)目標(biāo)來學(xué)。為積極落實(shí)習(xí)總書記提出的指示，貫徹德技并修、工學(xué)結(jié)合的育人機(jī)制，全面梳理專業(yè)課程中的思想道德教育元素，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)將思想政治教育元素與技術(shù)技能培養(yǎng)形成有機(jī)統(tǒng)一，在課堂教學(xué)中為學(xué)生講述工程質(zhì)量的精益求精、優(yōu)秀行業(yè)的勞動(dòng)模范事跡、加強(qiáng)勞動(dòng)教育，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞、永不言敗的工匠精神及職業(yè)精神，并立志成為高素質(zhì)的技術(shù)技能型人才。

教學(xué)環(huán)節(jié)中除采用常用工程材料外，引入環(huán)保材料及再生材料。水泥材料的知識(shí)拓展通過采用新技術(shù)、新工藝降低生產(chǎn)能耗，強(qiáng)調(diào)降低工程中建設(shè)時(shí)能耗及使用時(shí)能耗。砂石材料除工程中常用的天然砂、石材料，還包括機(jī)制砂及再生骨料等綠色環(huán)保材料的性能指標(biāo)及檢測(cè)方法。一方面對(duì)促進(jìn)混凝土制品節(jié)約建設(shè)投資及工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)具有重要現(xiàn)實(shí)意義，另一方面增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

4 建設(shè)線上學(xué)習(xí)資源

在疫情防控的特殊時(shí)期，教育部印發(fā)《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學(xué)校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》[10]，意見指出積極開展線上授課和線上學(xué)習(xí)等在線教學(xué)活動(dòng)，保證疫情防控期間教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“停課不停教，停課不停學(xué)”。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)成為這一時(shí)期的主要教學(xué)模式，從而也推動(dòng)了信息技術(shù)在專業(yè)課程教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用。

“工程材料”課程線上資源依托高速鐵道技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)“高速鐵路工程材料”子課程，課程資源豐富，通過職教云SPOC課程新建班級(jí)，面向土木工程類專業(yè)學(xué)生，采用“學(xué)習(xí)通直播+SPOC”混合教學(xué)模式，極大地豐富了學(xué)生線上學(xué)習(xí)資源。2020年新冠疫情期間，學(xué)生通過線上資源的視頻、PPT、微課、動(dòng)畫、測(cè)試題等內(nèi)容，可以做到“手中無書，心中有書”，在家隨時(shí)隨地、靈活自學(xué)。截至2020年7月31日，職教云統(tǒng)計(jì)課程活動(dòng)分布情況如圖1，教師依托超星學(xué)習(xí)通、騰訊課堂等直播方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行線上直播輔導(dǎo)，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生起到積極的推動(dòng)作用。

圖1 “高速鐵路工程材料”資源庫(kù)課程活動(dòng)分布統(tǒng)計(jì)

5 信息化教學(xué)實(shí)施過程

5.1 課前依托云課堂平臺(tái)開展活動(dòng)

教師課前在云課堂發(fā)布學(xué)習(xí)要求、測(cè)試、課程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生進(jìn)行自測(cè)、意見反饋、師生交流。教師通過云課堂反饋的大數(shù)據(jù)，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，知曉學(xué)生的知識(shí)疑難點(diǎn)，針對(duì)疑難點(diǎn)重點(diǎn)講解。例如在混凝土配合比設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的課前數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)同學(xué)們的疑難點(diǎn)主要集中在配合比設(shè)計(jì)適配調(diào)整與試驗(yàn)規(guī)范操作方面，如圖2所示。針對(duì)疑難點(diǎn)，課堂環(huán)節(jié)采用視頻、游戲、虛擬仿真等信息技術(shù)手段進(jìn)行授課。課前有效數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，課中做到有的放矢。

圖2 統(tǒng)計(jì)學(xué)生數(shù)據(jù)得出知識(shí)疑難點(diǎn)

5.2 課中利用多種信息化手段

強(qiáng)化信息技術(shù)在教學(xué)過程中的實(shí)施，教師和學(xué)生利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)、媒體等信息資源和技術(shù)進(jìn)行教與學(xué)的融合。推動(dòng)教育理念更新，推進(jìn)教學(xué)改革的深度，積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展。信息化手段使教學(xué)內(nèi)容更豐富，教學(xué)設(shè)計(jì)更符合高職學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)。微課、動(dòng)畫、視頻等信息技術(shù)將知識(shí)動(dòng)態(tài)化，降低知識(shí)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；虛擬仿真軟件技術(shù)模擬真實(shí)混凝土攪拌工藝，使學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)混凝土的和易性測(cè)定方法及混凝土配合比適配調(diào)整的效果，虛擬仿真技術(shù)在線上教學(xué)階段猶如雪中送炭，使線上教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過虛擬仿真展示出來。通過運(yùn)用信息化手段，將各章節(jié)的難點(diǎn)知識(shí)化繁為簡(jiǎn)，云課堂作為評(píng)價(jià)的媒介，能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)情況及時(shí)反饋給教師，教師能及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案及進(jìn)度，達(dá)到“教、學(xué)、做、評(píng)”一體化。

圖3列出了課程中部分教學(xué)環(huán)節(jié)信息化手段的應(yīng)用。例如粗細(xì)骨料的顆粒級(jí)配及混凝土和易性評(píng)定教學(xué)環(huán)節(jié)的試驗(yàn)項(xiàng)目操作的規(guī)范性是教學(xué)難點(diǎn)，先利用微課或動(dòng)畫展示試驗(yàn)操作方法，然后教師實(shí)際操作并講解操作關(guān)鍵點(diǎn)，同時(shí)利用手機(jī)將教師操作過程實(shí)時(shí)投屏放大到大屏幕上，每個(gè)學(xué)生都能看清操作細(xì)節(jié)，學(xué)生觀看并記錄操作要點(diǎn)，實(shí)時(shí)進(jìn)行師生互動(dòng)。又如混凝土配合比設(shè)計(jì)的適配與調(diào)整也是教學(xué)難點(diǎn)之一，課中采用迷宮尋寶游戲使學(xué)生鞏固配合比設(shè)計(jì)步驟知識(shí)要點(diǎn)；教師發(fā)布配合比設(shè)計(jì)的適配與調(diào)整任務(wù)，學(xué)生分組討論將調(diào)整后的數(shù)據(jù)輸入虛擬仿真軟件，學(xué)生通過軟件清楚掌握不同調(diào)整方法得出的混凝土和易性效果不同，最終掌握配合比設(shè)計(jì)適配與調(diào)整的知識(shí)要點(diǎn)。

圖3 多種信息化教學(xué)手段的應(yīng)用

5.3 課程構(gòu)建多元考核評(píng)價(jià)體系

“工程材料”課程采用學(xué)評(píng)同步、以評(píng)促教過程性多元考核評(píng)價(jià)體系，其中包括課前討論、問卷調(diào)查及測(cè)驗(yàn)占10%、課中簽到、提問、討論、小組PK及測(cè)驗(yàn)占70%、課后作業(yè)、考試、問卷調(diào)查占20%的多維度評(píng)價(jià)；評(píng)價(jià)主體有專職教師、企業(yè)老師、學(xué)生和小組成員，教師對(duì)學(xué)生的綜合表現(xiàn)評(píng)價(jià)、企業(yè)老師對(duì)學(xué)生的實(shí)操結(jié)果評(píng)價(jià)、學(xué)生對(duì)教師及教學(xué)效果評(píng)價(jià)、學(xué)生自我評(píng)價(jià)總結(jié)，實(shí)行多元評(píng)價(jià)考核體系。并且將學(xué)校與企業(yè)的評(píng)價(jià)相結(jié)合，使學(xué)生能力達(dá)到任職崗位技能要求。圖4是多元考核評(píng)價(jià)結(jié)果，教師查看成績(jī)冊(cè)，掌握學(xué)生的綜合表現(xiàn)情況。

圖4 考核評(píng)價(jià)結(jié)果

5.4 課后追蹤學(xué)習(xí)情況及問卷調(diào)查

教師通過云課堂平臺(tái)發(fā)布課后作業(yè)或測(cè)驗(yàn)，使學(xué)生能夠?qū)φn程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效的課后鞏固及拓展，加強(qiáng)知識(shí)要點(diǎn)的掌握。課后通過云課堂平臺(tái)進(jìn)行問卷調(diào)查及學(xué)生評(píng)價(jià)。圖5是學(xué)生對(duì)教學(xué)手段滿意度問卷調(diào)查及教學(xué)手段的評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)微課、虛擬仿真、線上互動(dòng)等信息化教學(xué)手段滿意度較高，利用信息技術(shù)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而達(dá)到理想的教學(xué)效果。

圖5 學(xué)生對(duì)教學(xué)手段的滿意度

6 結(jié)語(yǔ)

新科技時(shí)代背景下，教育理念和教育模式要不斷更新，才能跟上時(shí)代的步伐，先進(jìn)的教育模式及教學(xué)改革才能培養(yǎng)出符合時(shí)代發(fā)展的人才。在“工程材料”課程教學(xué)中進(jìn)行信息化教學(xué)改革與實(shí)踐，以學(xué)生為本，以崗位需求為導(dǎo)向，有效利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、虛擬仿真等技術(shù)構(gòu)建多元互動(dòng)，多元評(píng)價(jià)、理實(shí)一體化的網(wǎng)絡(luò)課堂，探索建立虛實(shí)融合的教學(xué)環(huán)境，初步形成線上線下混合式教學(xué)模式。利用微課、動(dòng)畫、視頻、游戲、虛擬仿真等多種信息化教學(xué)手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，解決課程中的重難點(diǎn)。初步探索了“工程材料”課程信息化教學(xué)改革的實(shí)施過程。采用信息化手段教學(xué)打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，發(fā)揮了學(xué)生認(rèn)知主體的作用，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主動(dòng)性，達(dá)到良好的教學(xué)效果?！肮こ滩牧稀闭n程的信息化教學(xué)改革與實(shí)踐適應(yīng)現(xiàn)代職業(yè)教育高水平發(fā)展的方向，為建筑工程領(lǐng)域助力培養(yǎng)專業(yè)知識(shí)、職業(yè)技能和信息素養(yǎng)三位一體的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。