基于金屬材料課程探索實際教學(xué)問題及其解決方法*

賀君敬，秦海英

(杭州電子科技大學(xué)材料與環(huán)境工程學(xué)院，浙江 杭州 310018)

1 實際教學(xué)問題

隨著教學(xué)理論與信息化教學(xué)科技的發(fā)展，越來越多的新教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)技術(shù)可供教師選擇。2019年以來，受疫情影響，線上教學(xué)或線上線下混合式教學(xué)得到了較大的發(fā)展。雨課堂、騰訊學(xué)堂、騰訊會議、釘釘直播等也見證了線上教學(xué)的繁榮發(fā)展歷史[1]。另一方面，國內(nèi)外涌現(xiàn)的各種新的教學(xué)理論也讓教師不斷的探索和改進教學(xué)方法。如以O(shè)BE為導(dǎo)向的教學(xué)改革探索[2]，由國外引進的BOPPS理念和方法在不同課程中的應(yīng)用[3]，翻轉(zhuǎn)課堂的研究和運用[4]以及最新的結(jié)合MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)探索和改革等[5]。其中，翻轉(zhuǎn)課堂、BOPPS方法在我國舉辦的各種教學(xué)技能競賽中，是一種常見的教學(xué)方法和技巧。眾多新的教學(xué)理論和教學(xué)方法的出現(xiàn)，在很大程度上使教學(xué)更加便捷，效率更高。其設(shè)計初衷都是為了提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。如BOPPS方法，很大程度上可以實現(xiàn)以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)活動，讓學(xué)生更多的參與到課堂教學(xué)活動中；并且可以拓展教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)前的科學(xué)研究相結(jié)合等。翻轉(zhuǎn)課堂則對學(xué)生的參與學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)提出了更高的要求。MOOC提供了一種全民都可以自由、自主學(xué)習(xí)的平臺，囊括了眾多先進、便捷的教學(xué)資源，包括我國正在建設(shè)的國家級精品課程[6]，可以讓學(xué)習(xí)者接受到更廣泛專業(yè)知識。

雖然有上述眾多教學(xué)理論和教學(xué)技巧等，在實際教學(xué)過程種，一線教師仍然面臨一個重要問題，即學(xué)生不愿意聽課，學(xué)生抬頭率低，課堂參與度低等。筆者在教學(xué)過程種也面臨這一問題，盡管筆者嘗試了上述的較多的教學(xué)理論和教學(xué)方法。在我國舉辦的各種教學(xué)技能競賽活動種都用到了較多新穎的教學(xué)理論和教學(xué)方法。然而，這些競賽式的教學(xué)理論和方法并未能解決一線教師面臨的實際教學(xué)問題。當(dāng)我們看到大學(xué)教師在課堂上上網(wǎng)搜索“為什么現(xiàn)在的大學(xué)生上課都不聽講”這一報道時，不禁讓人心寒。每一位教師都希望學(xué)生是在認真聽課的，這也是教師人生價值的實現(xiàn)。很多教學(xué)理論、教學(xué)技巧和方法，無一例外的前提是學(xué)生會100%配合課堂教學(xué)活動，尤其是翻轉(zhuǎn)課堂，然而實際教學(xué)情況卻并非如此。這也是為什么雖然有眾多層出不窮的教學(xué)理論、技巧和方法，我們?nèi)匀幻媾R學(xué)生不愿意聽課的事實。其原因是多方面的，實際的教學(xué)過程受很多因素影響。從學(xué)生方面來說，主要的消極因素有：(1)學(xué)生對自己所學(xué)的專業(yè)不感興趣；(2)學(xué)生對課程內(nèi)容不感興趣；(3)學(xué)生對任課教師不感興趣等。除此之外，還有教師本身的因素，如教師教學(xué)經(jīng)驗較少，教學(xué)水平能力不足等。本文探討的是如何解決這些實際教學(xué)問題，能考慮到這一問題并進行探索的教師，其對教學(xué)和學(xué)生的認真負責(zé)的態(tài)度是毋庸置疑的。因此，教師對教學(xué)和學(xué)生的態(tài)度應(yīng)排除在外。如何切實的解決這些問題，是大學(xué)教師真正應(yīng)該做的和關(guān)心的問題。

本文將以此為目的，基于金屬材料課程，探索解決一線教師教學(xué)過程中所面臨的實際教學(xué)問題的方法。然而，這一實際教學(xué)問題并不局限于金屬材料這一門課程，眾多專業(yè)課程和一線教師都會面臨同樣的問題。

2 金屬材料教學(xué)現(xiàn)狀

《金屬材料》是聯(lián)系材料科學(xué)基礎(chǔ)理論與材料實際生產(chǎn)應(yīng)用的一門專業(yè)選修課程，內(nèi)容包括鋼鐵材料和有色金屬兩大部分，系統(tǒng)地講解了鋼鐵材料及有色金屬材料的合金化原理及應(yīng)用等。該課程涵蓋知識點廣泛，包括金屬學(xué)原理與材料加工工藝，材料應(yīng)用等，如材料的化學(xué)成分、合金化、鑄造、鍛壓、焊接、塑性成形、熱處理、實際應(yīng)用領(lǐng)域等。且該課程涉及材料種類繁多，包括工程結(jié)構(gòu)用鋼、機器零件用鋼、工模具用鋼、不銹鋼、耐熱鋼、耐熱合金、鑄鐵、鋁及鋁合金、銅及銅合金、鎂及鎂合金、鈦及鈦合金等金屬材料。該課程的主要目標(biāo)包括以下方面：(1)了解各種金屬材料及其應(yīng)用場景。(2)掌握與金屬材料相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識，如金屬材料的合金化原理等。(3)掌握分析問題的思路和方法，具有一定的解決實際工程問題的能力。(4)能夠依據(jù)所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識，對當(dāng)前科學(xué)問題進行探索和分析，具備基本的科研素養(yǎng)。

金屬材料課程的顯著特點是知識體系龐大，課程中約50%的內(nèi)容與鋼鐵材料有關(guān)，包括耐熱鋼、不銹鋼、工具鋼、機器零件用鋼、工程結(jié)構(gòu)鋼等。第二部分鑄鐵雖然與鋼鐵材料有一定聯(lián)系，但是也引入了新的理論和知識體系?？梢宰寣W(xué)習(xí)者進一步更好的理解鐵碳相圖和鐵石墨相圖。第三部分主要包括一系列有色金屬材料，如鋁及鋁合金、銅及銅合金、鎂及鎂合金、鈦及鈦合金等。分布廣泛且相對分散的知識點，一方面可以使學(xué)習(xí)者較為廣泛的了解的不同的金屬材料的特點及其應(yīng)用；另一方面也增加了課程的授課和學(xué)習(xí)難度。金屬材料課程當(dāng)前主要的教學(xué)方法是通過PPT等形式講解相關(guān)知識點。由于上述特點，本課程知識體系龐大，單獨的通過PPT講授等形式難免會枯燥；學(xué)生聽課過程中也容易失去興趣。因此，有必要對教學(xué)方法進行探索和改革，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)相關(guān)知識的能力。此外，作為一門聯(lián)系基礎(chǔ)理理論與實際應(yīng)用的課程，不能只圍繞教材內(nèi)容進行講解，應(yīng)該更多的引入當(dāng)前國內(nèi)外的研究進展，科學(xué)研究突破等，將其與基礎(chǔ)理論結(jié)合起來，拓展學(xué)生的國際視野。

3 解決方案探索

如上所述，很多教學(xué)理論和教學(xué)方法都有一個與實際教學(xué)過程沖突的前提，即學(xué)生會100%配合課堂教學(xué)活動的進行，如翻轉(zhuǎn)課堂；然而，進行教學(xué)和授課的一線教師都有深刻體會，事實并非如此。在實際教學(xué)教研活動的探討種，眾多教師反應(yīng)的問題是，學(xué)生不愿意配合翻轉(zhuǎn)課堂，無法按理論和假設(shè)展開課堂教學(xué)活動。另一方面，假設(shè)學(xué)生可以全部配合課堂教學(xué)活動的進行，并且有非常強烈的求知欲，我們可以想象得到，此時，即便沒有那些先進的教學(xué)工具和教學(xué)方法，教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果也會遠好于預(yù)期。前提是教師具有高的教學(xué)水平，淵博的知識，對科學(xué)研究前沿的充分了解并能夠旁征博引。在此情況下如果能夠結(jié)合先進的教學(xué)理念、教學(xué)工具、教學(xué)技巧和方法，則可以達到較好的教學(xué)效果。因此，先進的教學(xué)理念、教學(xué)技巧等會起到錦上添花的作用，卻并非可以改善教學(xué)實際問題的本質(zhì)工具。

教學(xué)過程種遇到的學(xué)生課堂參與度低或者不愿意聽課等實際教學(xué)問題，其原因可能來源于學(xué)生對專業(yè)不感興趣。“本專業(yè)”就像是一座圍城，部分學(xué)生可能會不喜歡自己的專業(yè)，認為其他的專業(yè)反而是更好的。專業(yè)的選擇通常與專業(yè)的就業(yè)前景，受社會認可度和國家的政策導(dǎo)向有關(guān)。對于部分專業(yè)和高校出現(xiàn)此類原因，可以通過以下四個方面進行改善：(1)通過輔導(dǎo)員的課堂宣傳進行宣講和介紹本專業(yè)的優(yōu)勢。(2)增設(shè)本科生科研導(dǎo)師和生活導(dǎo)師，負責(zé)關(guān)注學(xué)生的生活問題和對本專業(yè)的問題，如科學(xué)研究，考研等問題進行更專業(yè)的解答。(3)開設(shè)專門的專業(yè)導(dǎo)論課程，如《材料專業(yè)導(dǎo)論》，使學(xué)生可以全面的了解本專業(yè)。(4)專業(yè)任課老師在講課過程中，更多的介紹到本專業(yè)在社會服務(wù)、工業(yè)生產(chǎn)、國民經(jīng)濟、國家關(guān)鍵技術(shù)等領(lǐng)域的重要作用，使學(xué)生認識到本專業(yè)的重要型。

實際教學(xué)問題也可能來源于學(xué)生對本門課程的內(nèi)容不感興趣。雖然可能有部分學(xué)生是自己選擇的選修課，但更多的可能是為了學(xué)分。在此情況下，可以通過不同的方式來改善和解決這一問題：

(1)可以采取先進的教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)工具等，來豐富課堂教學(xué)活動，包括上課方式和內(nèi)容的講解。如前文所述，《金屬材料》是一門知識點較多，且分布相對分散的課程，涉及鋼鐵、鑄鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金及鈦合金等多種不同的體系。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中也很容易分心。筆者在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，把教學(xué)課堂換成我校多功能智慧教室之后，學(xué)生表現(xiàn)出了很大的興趣和活躍性以及課堂參與度。因此，先進的教學(xué)理念、設(shè)備和技巧，在一定程度上可以激起學(xué)生的興趣和課堂參與度。

(2)筆者通過組織一個分組任務(wù)，讓學(xué)生自行調(diào)查、閱讀文獻，并講解所選材料的特點和應(yīng)用。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)學(xué)生會對此項工作進行非常充分的準(zhǔn)備工作，并且在講解過程中，90%的學(xué)生表現(xiàn)十分優(yōu)異。因此，把課堂主動權(quán)交給學(xué)生，施行以學(xué)生為中心的教學(xué)活動，可以起到很好的課堂教學(xué)效果。然而，當(dāng)需要學(xué)生進行的活動過度時，也會得到學(xué)生的抱怨。與枯燥的“滿堂灌”相比，讓學(xué)生適度參與，可以更好的實現(xiàn)課堂教學(xué)目標(biāo)并解決學(xué)生課堂教學(xué)活動參與度低的問題。

(3)采取適當(dāng)?shù)募顧C制，來促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和參與式學(xué)習(xí)。設(shè)置合理的成績考核方法，包括過程考核的平時成績的細化和期末成績。期末成績的設(shè)定可以設(shè)置為考核方式或考查方式。平時成績的設(shè)置可以細化、具體化分配。例如，可以設(shè)置學(xué)生通過參與課堂互動獲得一定的課堂積分，并且將課堂積分對應(yīng)到本門課程的平時成績。課堂活動的進行，可以是隨機選人回答問題、課堂測試、話題討論等活動。目前借助于各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，如超星學(xué)習(xí)通，教師可以設(shè)置詳細的平時成績評分標(biāo)準(zhǔn)，并且系統(tǒng)會自動記錄成績。多數(shù)學(xué)生對成績較為在乎，這也是教學(xué)過程中的事實。建立詳細具體的平時成績評定標(biāo)準(zhǔn)和方案，可以在很大程度上激勵學(xué)生參與課堂教學(xué)活動。筆者通過建立詳實的平時成績評定系統(tǒng)，并將此方法用于《金屬學(xué)原理》、《金屬材料學(xué)》、《材料專業(yè)英語》和《材料結(jié)構(gòu)與性能表征》等課程上，起到了較好的教學(xué)效果，并得到學(xué)生的認可。學(xué)生的課堂參與度也得到了極大的提高。因此，合理的激勵機制和適當(dāng)難度的課堂參 是解決實際教學(xué)問題的可選擇的方法。并且在此基礎(chǔ)上教師可以進一步提高難度，實現(xiàn)高階性，創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的課堂教學(xué)活動。

實際教學(xué)問題也可能來源于學(xué)生對老師不感興趣，此種情況下，教師可以通過學(xué)習(xí)先進的教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)工具，來實現(xiàn)課堂教學(xué)的豐富多樣化和趣味性，增加教師的個人氣質(zhì)。教師可以通過不斷提高自身水平，來提高教學(xué)質(zhì)量和效果。例如在講解金屬材料課程時，在講解晶格常數(shù)這一基本概念時，介紹當(dāng)前可以通過第一性原理計算得到不同材料的晶格常數(shù)，這也是進行新的高性能合金材料設(shè)計和研發(fā)的基礎(chǔ)和優(yōu)勢。不僅可以激發(fā)學(xué)生的興趣，也可以提高學(xué)生對教師的水平的認可。其次，讓學(xué)生意識到基礎(chǔ)理論知識的重要性，基礎(chǔ)理論知識是創(chuàng)新的源泉。在講解晶體缺陷如晶界、堆垛層錯與材料性能的關(guān)系時，不只圍繞教材知識進行講解，引入當(dāng)前發(fā)表在如《Nature Materials》等的最新科學(xué)研究成果來講解這些知識的應(yīng)用和當(dāng)前研究的問題。讓學(xué)生意識到自己學(xué)到的不是書本上的“古老”的知識，而是當(dāng)前的世界研究前沿，這會使得學(xué)生對學(xué)習(xí)更感興趣，對教師更感興趣。在講解材料的強韌化時，可以首先提出一個當(dāng)前金屬材料面臨的問題，即強度和韌性的矛盾，這一問題是否可以解決，如何解決等。進而講到材料的四種強韌化機制：位錯強化、析出強化、固溶強化和細晶強化。之后引入我國香港大學(xué)科學(xué)家發(fā)表在Science上的成果，新研發(fā)出的一種低成本鋼鐵，其強度和韌性同時得到了提高[7]看，并且提出了新的理論機制。針對這一最新研究成果，要求學(xué)生在已經(jīng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上進行閱讀和討論。不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的用于創(chuàng)新的精神，同時也培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷。這也讓教師的課堂教學(xué)活動變得生動有趣。

此外，可以通過學(xué)校的政策或國家的政策導(dǎo)向，進一步嚴(yán)格要求本科生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和教學(xué)質(zhì)量。促使學(xué)生和教師都能夠認真對待教學(xué)活動。如前所述，目前多數(shù)教學(xué)技能競賽活動，都流于技巧的展示而非真正的重視解決實際教學(xué)問題。目前由西交利物浦大學(xué)主辦的西浦全國大學(xué)教學(xué)創(chuàng)新大賽，則提出了不同的競賽機制和方法。更注重以學(xué)生為中心的教學(xué)活動的進行，其重要的特色是進行線下實地調(diào)研和考查真實的的課堂教學(xué)活動[8]，而非僅僅是通過一節(jié)表演式的技巧展示來評價教學(xué)質(zhì)量。未來通過進一步正確引導(dǎo)教師去解決真正的實際教學(xué)問題而非僅僅是教學(xué)技能的表演式展示，也將有助于提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié) 語

雖然有眾多先進的教學(xué)設(shè)備，新穎的教學(xué)理念和教學(xué)方法等，卻并未能解決一線教師在教學(xué)過程中所面臨的實際教學(xué)問題，即學(xué)生的課堂參與度低或不愿意聽課等。本文從多方面探討了這一問題的解決方法：(1)可以通過強化專業(yè)的社會地位及重要性，使學(xué)生更為全面的了解本專業(yè)。(2)充分利用目前先進的教學(xué)設(shè)備、教學(xué)理念和教學(xué)方法等來豐富課堂教學(xué)的形式和內(nèi)容；讓學(xué)生適度的參與課堂活動；制定合理的平時成績評定方法作為激勵機制，促使學(xué)生積極的參與課堂活動等。其(3)教師可以通過不斷提高自身水平，得到學(xué)生認可，在課程中引入最新科學(xué)研究動態(tài)等。(4)通過政策合理引導(dǎo)，使學(xué)生和教師都重視并認真對待教學(xué)活動。