冶金传输基础课程教学方法改革

贾利晓 穆 欣 闫红彦

洛阳理工学院材料科学与工程学院 河南洛阳 471023

冶金传输基础是我校材料成型及控制工程专业的一门专业核心课程，是一门既有很强的理论性，又有重要工程实际意义的课程，以宏观化学反应为最终目标，将动量、热量、质量传输乃至化学反应有机地结合在一起[1]。该课程以高等数学、大学物理、物理化学等课程为基础，进一步向冶金应用理论延伸，作为深入理解和解释专业知识的理论与工具，起到了重要的承上启下作用[1]。课程内容庞杂，物理概念抽象，计算公式繁多，数学推导烦琐，一直被公认为“教师难教，学生难学”的一门专业基础课程[2,3]。

由于学校向应用型本科院校转型发展以及教学改革与发展的需要，课堂教学的理论课时不断减少，但课程主要内容却没有减少，这导致各部分内容讲授得不够深入，针对性不强，学生并没有根据专业知识的需要真正掌握问题的实质。同时，又因本课程内容中涉及了大量的数学和物理内容，使课程的学习难度明显增加，学生在学习中感觉学习难度太大，从而对课程产生了“反正学不会、干脆不去学”的现象[4]。针对这种现象，对该课程的教学方法进行了改革，以达到强化教学过程、优化教学效果的目的。采取的主要改革措施如下。

1 采用翻转课程的教学模式

为了提高教学质量，采用了新型教学方法，将翻转课堂应用到该课程的教学过程中。翻转课堂是指通过对知识传授和知识内化的颠倒安排，改变传统教学中的师生角色，并对课堂时间的使用进行重新规划的新型教学模式[5]。这种教学模式可以从课堂学习效率、沉浸感、教学满意度等多方面提高教学效果[6]。在上课之前教师将所讲授内容制作成微视频的形式放到UMU教学平台上，该平台有手机客户端和电脑客户端两种形式，学生可以在自己方便的时间和地点对所学内容进行课前预习，在学习视频过程中通过完成教师设置的问题加深理解所讲内容。然后在课堂教学时，先让学生通过分组讨论、抢答和辩论等方式对所讲授内容进行强化，然后教师再进行总结、分析和评价，并给以一定的示例和练习，以使学生充分理解所讲授的内容并能够学以致用。课后教师对学生在学习过程中存在的问题进行收集，补充到课件当中去，以方便后期教学效果的提高。通过使用翻转课堂的教学模式，可充分提高学生学习的主观能动性和课堂参与意识，电脑客户端和手机客户端两种学习模式，能够使学生随时随地根据自己的需要安排学习。课堂讨论不仅能够活跃课堂气氛，还可以使学生主动参与到教学环节中，提高学生的学习热情。

翻转课堂不仅仅是形式上的翻转，更重要的是让学生通过课堂的翻转能够在有限的时间内学到更多的知识，更加牢固地掌握本专业的基础知识。翻转课堂的重点是要充分实现课前的问题引导环节和课中的问题解决环节，通过这两个环节来实现知识的两次内化[7]。课前的问题引导对于学生的第一次知识内化非常重要，学生通过观看视频，初步解决教师提出的引导性问题，对课程的内容有了初步认识和理解，实现课程相关知识的吸收。对于一些难度较高的知识，学生还要进行必要的文献资料查阅，这既提高了学生学习的主动性，又能更多地了解专业相关知识，拓宽学生的知识面，奠定坚实的专业基础，提高其专业竞争力。课堂上的第二次知识内化主要通过讨论、互动的形式进行。教师在课前搜集学生不懂的问题，在课堂上引导学生进行讨论，由于学生已经观看过教学视频，所以是有基础、有准备的讨论，这种活跃的课堂气氛既可以提高学生的主动参与意识，又可以提高课堂的教学效果。

2 优化课程的教学设计

要想提高学生的学习热情，教学设计是个重要环节。为了便于学生理解课程内容，本课程采用模块式教学。模块式教学方法的提出始于20世纪70年代，是一种以现场教学为主，以技能培训为核心的教学模式，初期阶段主要应用于职业技能培训，后来逐渐应用于全日制本科教育教学中[8]。根据该课程的教学目标，首先将整个课程内容分为动量传输、热量传输和质量传输3大模块，然后对每个模块再进行细分，经过课题组的慎重思考和反复研究，确立了涵盖课程的核心知识点，表1列出了动量传输部分的三级知识点划分。在这些知识点中，难度低的部分上课直接讲授或由学生自学解决，对于难度较高的部分制作成教学视频，放在教学平台上，供学生课前和课后进行多次学习。

表1 动量传输模块知识点的划分

采用翻转课堂的教学模式，课堂教学依然是非常重要的环节。首先，教师要认真准备所授内容。对于一些简单的、容易理解的知识点，可以让学生自学，节约下来的课堂时间可以用来讨论一些难度大、学生自学有困难的知识点。在课堂讨论环节，教师要精心设计所讨论的问题，既要有一定的难度，也要能够充分帮助学生理解相关的知识点。讨论过后，教师还要给以适当的总结和评价，以便学生巩固所学内容。其次，课堂教学要充分调动学生的积极性，争取让每个学生都参与到课堂讨论中。学生的自我参与，有助于提高其主人翁意识，学生会认为在为自己学习，教师是为了帮助解决难题，这样有利于提高学习效率。只有通过深入细致的讨论，才能使学生更加深刻地理解所学内容，从而可以牢固掌握所学知识。讨论之后教师进行点评和总结，使学生可以简明扼要地掌握重点内容，有效提高教学效果。

启发式教学是一种有效的课堂教学方法，所谓启发式教学是针对传统的填鸭式教学而言的。这种教学方法对于调动学生的学习热情和积极性、增强学生分析问题的能力具有重要的作用。冶金传输基础课程比较难学而且枯燥，在授课过程中如果以学生为中心，从工程应用背景出发启发学生思维, 有针对性地按课程的重点和难点分层次设问，从而引导、调动学生的学习积极性。这种目的明确、灵活多变的教学方式很受欢迎, 可有效提高学生的学习自主性，培养学生的创新能力。教师的课件对于提高教学效果也是非常重要的，单一的文字会让学生产生视觉疲劳，所以任课教师应将文字、图片、声音、动画、视频有机地融为一体，制作出图文并茂、有声有色的多媒体课件，可以使传统教学中枯燥抽象、用单一语言文字和图形讲解难以理解的概念和公式变得生动具体，令学生耳目一新、印象深刻，加深了对课程内容的理解和记忆。同时也可以激发学生的学习兴趣，提高授课效率。

3 完善考核机制

对学生进行合理的考核是教学环节的重要组成部分，考核有助于提高学生的主动学习意识，如果没有考核，学生的学习动力将会减退，教师也不方便了解学生对课程知识的掌握情况。传统的考核方法是采用闭卷的形式对课程进行考核，而冶金传输基础这门课程中涉及的基本概念、基本定律、基本准数和基本方程很多，这些内容虽然形式简单，但内涵非常丰富。仅就一张考卷进行考查很难了解学生的掌握程度, 也不利于学生综合运用所学基本原理和知识解决实际生产中的相关问题。并且，这门课程有很多公式，公式中的相关参数都是实验结果，其具体数值需要查表得到。如果采用闭卷考试，这些参数值就必须在试卷上列出，这样就降低了考核难度，使考核变得形式化。对学生进行考核的目的在于考查学生对基本概念、基本定律、基本准数和基本方程的具体应用，以及运用所学知识解决实际问题的能力，学生只有经过认真思考和熟练的运用所学知识才能完成。因此，为了对学生进行有效的考核，经过课题组的反复讨论和仔细斟酌，改成了综合考核方式。所谓的综合考核是指不仅在期末对学生进行试卷考核，而且在学习过程中增加了过程考核。首先，在应用翻转课堂教学时，给学生的视频中附加一些简单的考核题目，让学生在观看视频过程中通过回答问题强化视频中的简单知识点。在课后还要留一些有一定难度的作业题让学生进行练习，加深基本概念、基本公式等的应用，教师通过批改和点评学生的作业了解学生对所教内容的掌握程度。其次，在每一章结束后进行一次总结测评，考查学生对本章的掌握情况，每一模块再进行一次测评，考查对本模块的掌握情况，最后期末时再进行整体测评，考查对本门课程的整体掌握情况。通过多层次的测评，可以使学生反复复习所学知识，从而牢固掌握课程重要知识点。第三，针对一些与生产和生活中的实际事例结合紧密的内容，增加实践环节，以考查学生对所学知识的综合运用能力。例如，在动量传输模块的学习过程中，让学生解释为什么水总是往低处流，从而理解为什么伯努利方程从实质上说是能量守恒方程。在学习热量传输模块时，要求学生根据所学基本理论和基本知识，解释空调和暖气片安装位置不同的原因，以考查学生对自然对流本质的理解。在质量传输模块，可以让学生解释日常生活中的泡茶、炒菜等现象的理论基础，考查对扩散传质的掌握情况。

4 结语

为适应学校转型发展需要并提高学生的学习效率，对冶金传输基础课程的教学方法进行了改革，首先采用了翻转课堂的新型教学模式，让学生在课前、课中和课后进行多重学习，并通过自主积极参与来提高知识内化效率；其次，通过对课程教学内容和教学环境的精心设计，提高课程教学的趣味性和活跃化；最后，通过采用过程考核和结果考核相结合的综合考核方式，来提高学生学习的主动性。