淺析當下理工類高校課堂教學中的一些問題及對策

張 華，程 亮，李 蛟，王衛偉，孫海濱

(1.山東理工大學 材料科學與工程學院，山東 淄博 255000； 2.蘇州大學 功能納米材料與軟物質研究院，江蘇 蘇州 215123)

近期，教育部發布了《關于一流本科課程建設的實施意見》，明確指出課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養質量[1]。為貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述和全國教育大會精神，落實新時代全國高等學校本科教育工作會議要求，必須深化教育教學改革，必須把教學改革成果落實到課程建設上[2]。實施意見要求各高校深入挖掘各類課程和教學方式中蘊含的思想政治教育元素，建設適應新時代要求的一流本科課程，讓課程優起來、教師強起來、學生忙起來、管理嚴起來、效果實起來，形成中國特色、世界水平的一流本科課程體系，構建更高水平人才培養體系。為貫徹實施意見的新理念和新要求，作為有著十幾年執教經驗的理工院校的教師，我們一直在總結教學工作中的一些經驗，同時也在反思現下高校本科教學中的種種不足。

1 當下高校課堂教學中的主要問題

1.1 課堂問題的表現形式與普遍性

為了提升自身的教學水平，筆者近幾年在國內多所高校參加過一些專業培訓和進修助課活動，活動內容包括課堂聽課等教學活動。隨堂聽課中發現學生曠課、課堂上刷手機等現象在各高校各專業都非常普遍。無論是“985”、“211”高校還是普通高校，也無論是南方高校還是北方高校，課堂不聽課和刷手機等現象都是普遍存在的。許多人認為現代教育的最大問題是學生們缺少學習的動力，那么，更進一步的，到底為什么學生會對校園里的學習失去了興趣和渴求呢？為什么大部分的學生會覺得學習枯燥乏味呢？德國頂級神經科學家曼弗雷德·斯皮策講過一句話，說“學生的大腦是教師們的工作場所”[3]。那么，作為教師就需要對自己的“工作場所”加深理解，弄清楚到底是什么阻礙了學生的學習興趣。課下筆者曾經與課堂不注意聽課的學生討論過這個問題，學生對此的解釋大多基于兩個原因：一是有些課程內容太難，例如一些理論性較強，對數理知識要求較高的課程內容，他們聽不懂；二是有一些課程內容趣味性較差，如一些通識類課程所講的發展史以及其它對知識簡單羅列和堆疊的課程內容，他們不感興趣。其實，這類問題在我們執教的材料專業本科課程上也長期存在，為了改善課堂質量并最終能解決這些問題，在多年執教中我們也做過很多的嘗試，包括對課堂教學方法的研究，也包括近期開始的課程建設。這里以筆者所在的材料化學教研組長期執教的《材料測試技術及方法》課程為例做出分析。

《材料測試技術及方法》屬于材料類基礎課程，開設對象是材料科學與工程學院材料專業的本科生，主要講解各種常用材料測試技術的原理、方法和應用，如X射線衍射技術、掃描電鏡和透射電鏡以及熱分析等常規的材料測試技術。要求學生掌握材料測試技術的基本原理和方法，具有針對不同檢測目標選擇測試技術的知識基礎和能力，為后期的學習、工作及科研打下一定的基礎。該課程中的X射線衍射方向與強度分布以及透射電鏡的電子衍射部分涉及正逆晶體結構點陣變換、衍射矢量方程推導和厄瓦爾德圖解等涉及較復雜的數理模型，該部分內容既是教學重點又是教學難點。之前的教學中，我們通常會從布拉格方程基礎和勞厄衍射方程等不同角度對該部分知識內容做出詳細講解，并討論不同模型對結果表述的同一性問題。但從教學效果上看并沒有達到預期效果，課堂上還是會有很多學生表示無法理解這些內容。課程的其它部分，從掃描電鏡開始基本符合通識教育課程的特點，主要知識套路就是信號源發出信號作用在被測物上，被測物給出反饋信號，對反饋信號進行收集和處理得到測試結果?？紤]到這些內容一般不涉及難理解的知識點，在課堂教學中我們一般會對信號源、樣品臺或樣品支架、信號探測器的結構進行簡單介紹，然后重點對被測樣品的制樣和測試要求做出詳細的講解。但實際教學中我們發現，學生對這種教學模式缺乏興趣，學生在課堂上聽課效果較差，課堂上刷手機等行為頻發?？紤]到本課程既包括學生難以理解的數理模型知識，又包括學生不感興趣的介紹敘述類知識點，因此，對本課程教學中所存在的問題的討論就比較具有代表性。

1.2 導致現下高校課堂問題的深層次原因分析

針對課堂上學生暴露出來的聽不懂和不感興趣兩種問題，教研組多位任課教師曾集中進行過討論和分析，我們認為學生聽不懂主要是因為當下的高校學生普遍基礎較差，而學生不感興趣則與我們長期采用的教學方法及當下教學模式的改變有關。眾所周知，隨著我國高校十幾年來的擴招，考大學變得容易很多。許多初高中階段學習基礎不扎實的學生也紛紛進入了大學校園，而我們的高校教育在課程難度和知識結構上并沒有為此做出相應調整，這就造成了這些基礎差的學生在課堂聽課上遇到很大的困難?；A差的學生平時學業成績普遍差，對自己要求比較低，學習主動性也較差，這就對我們的高校教學提出了很大的挑戰。其實，這是高等教育從精英教育轉向平民教育的普及過程中無法回避的矛盾，是高校生源質量與高等教育培養標準之間的矛盾?？紤]到高校的生源質量是客觀情況，高等教育培養標準也不允許降低，那么，如何通過課程建設和教案設置幫助這些基礎差的學生理解和掌握有一定理論深度的大學課程就是我們高校教師要解決的重要問題。另外，各高校當下普遍采用幻燈片輔助教學，這種教學方式雖然具有直觀高效等諸多優點，但如果不能合理運用也會給教學活動帶來很多不易察覺的問題[4]。那么，搞清楚幻燈片輔助教學在教學中可能產生的弊端從而合理使用這種教學方法也是一件值得關注的事情。

對比十幾年前，由于當今社會互聯網和智能終端技術的高度發達，傳統的黑板加筆記的舊教學模式已經基本被幻燈片加網絡課程的新模式所取代。十幾年前理工科高校教師上課主要靠板書輔以講解，一堂課專注講解兩三個知識點，從理論模型的建立到數學公式的層層的運算和推導，再到最終結果的得出都需要在黑板上一步步的推演。從一個角度去看，這種教學方法的缺點很明顯，它效率低、缺乏直觀的圖形、表格以及動畫視頻的輔助，學生理解起來不夠直觀，需要付出更多的努力去理解和掌握課堂知識；但從另一個角度看，優點也很明顯，它在一次授課中涉及的知識量少，結論的推導過程是逐步給出、層層遞進的，學生很容易記住這堂課主要講了什么內容，也很容易知道學習的重點和難點在什么地方。比較而言，當今的幻燈片輔助教學雖然具有圖像、表格及視頻等教學元素的展示便利，能夠使課堂授課更有效率，但現實教學中不結合高校學生實際情況的濫用也會使它的高效率成為一把雙刃劍。與黑板教學相比，幻燈片輔助教學的高效率使得教師可以在相同的授課時長內講授更多的課程內容，具體表現就是黑板時代的教學需要推演一堂課的內容在幻燈片輔助教學下只需要十分鐘左右就完成了。那么，在剩下的時間里教師作為課堂學習活動的組織者不能無所作為，繼續講授課程后續的知識內容就成了大多數教師的必然選項。從教師授課的角度來看，幻燈片輔助教學確實提高了授課效率，但我們必須明白，教師授課效率提高并不等同于學生學習效率的提高。長期以來人們對人類的學習規律的研究告訴我們，人在學習的時候能夠集中精力理解、記憶和關注的信息量是有限的，超出這個限量就會導致學習效果的嚴重劣化。具體在課堂教學中的表現就是，對于難度較高的課程內容學生對授課內容的理解速度跟不上教師的授課速度，聽課過程中會產生很多沒聽懂的點，而這些沒聽懂的知識又會影響到對課程后續知識的理解和掌握，從而形成惡性循環。對比黑板教學，學生起碼知道自己哪里沒聽懂；到了幻燈片教學，因為聽不懂的地方太多以致于學生都記不得自己有哪些內容沒聽懂。除了前面討論的有理解難度的課程內容外，對于沒有理解難度的通識類課程內容，幻燈片輔助教學的高效率灌輸所提供的過多的信息會沖淡學生對具體知識點的印象。眾所周知，學生相同時間內學習的知識點越多，每個知識點在大腦中被記憶和處理的時間就越短，學生對其印象就越模糊。另外，人的大腦在記憶過程中會產生疲勞，使人疲勞而無明確印象的知識點無疑會讓學生不感興趣。

除此之外，當下高校學生的學習習慣也存在一些問題。例如，多數學生在走進課堂前是不預習的，課后是不復習的，就是指望課堂上老師給他們講明白，像看文藝節目一樣以一種消費者的心態來對待教學過程。另外，由于網絡課程的普及，學生可以方便的從教務處網站上下載到老師的課件，因此連隨堂筆記都不做了，課堂參與欲望很低。在實際教學中很多學生在被教師點名回答問題的時候或者沉默不語，或者直接表示不會，課堂互動效果差。這些問題的產生也多與高校的擴招有直接的關系，是高等教育從精英教育向大眾教育普及過程中無法回避的問題。

2 結合實例闡述課堂教學問題的解決方案

根據前文對當下高校理工類教學中存在的問題分析，我們在《材料測試技術及方法》課程的課時分配、教學方法及課堂組織形式上做出了相應的調整。針對學生基礎差導致的聽不懂問題，我們首先在理論性較強的X射線衍射分析和透射電鏡電子衍射部分設置了較多的學時數，本著寧缺毋濫的原則嚴格控制單堂課講授的知識量，給每堂課留下充足的時間進行答疑和討論，最大程度的保障學生在課堂上對所授知識的理解和掌握。其次，我們在課程中加入大量晶體結構和正逆點陣轉換知識的介紹，以解決基礎差的學生因為這部分知識的缺失而導致對衍射模型理論理解上的困難。再次，合理的使用幻燈片輔助教學，晶體結構和點陣模型等充分利用幻燈片直觀展示的優點，公式推導則采用傳統板書的有序遞進的慢節奏層層展開。最后，在講清楚最后結論后在課堂上及時練習鞏固。題材選擇最基礎最簡單的模型，由教師做開始階段的分析，由學生沿襲這個思路做后續的分析并得到最終結論，通過師生合作來完成一個最簡單的案例。之后舉一反三、從易到難，通過這種練習最終鞏固學生對該部分知識內容的掌握程度。

針對《材料測試技術及方法》課程涉及的測試方法多、知識點多且凌亂導致的學生對課堂授課不感興趣的問題，我們在課程設計中力求在知識點之間建立關聯。為《材料測試技術及方法》課程中本來毫不相關的各測試方法和知識點建立關聯最好的方法莫過于生產實踐和科研實踐。一項材料類的科學研究或者企業對一種新產品的開發工作中對材料的表征和測試往往能成為我們教學中很好的案例。以我們當前正與周村一家磨料企業聯合開發的一項氧化鋁陶瓷磨料產品為例，該氧化鋁磨料的晶格結構需要X射線衍射來確定；它的前驅體顆粒必須是納米級別，這需要透射電鏡來表征；它的燒制溫度需要通過熱分析來確定前驅體向剛玉晶型的轉化溫度等等。再例如，淄博地區一種銷量不錯的汽車潤滑油產品，它是通過在常規發動機潤滑油中摻入少量比例的石墨微球開發出來的，其原理在于石墨微球可以填補發動機氣缸壁和活塞摩擦所造成的坑洞損傷中，一方面提高了氣缸壁與活塞的密封性，另一方面加強了潤滑。那么這款產品所涉及的測試表征就包括透射電鏡觀察產品中石墨球的顆粒大小及粒度分布；熱分析評估發動機工作過程中石墨球的熱穩定性；掃描電鏡觀察使用石墨球潤滑填補前后氣缸內壁的微觀狀態等。像這樣一個案例就把諸多類型

的測試很好的整合在一起，使原本無關的測試方法通過一種具體產品的研發的過程建立了關聯。這樣的例子還有很多，只要有利于提高學生的學習興趣，讓他們感覺到課堂上講授的知識和實際的生產生活是如此貼近，他們就會有學習的動力，我們都可以用在課堂教學上。

為了改善學生的課堂互動和參與感，我們采取讓學生自由結合編成小組的策略。所有的課堂互動活動都是基于教師與學生小組或學生小組之間，各小組派出自己的代表，發表本小組對于課堂討論問題的分析和處理意見，發言完畢之后發言人要接受其他小組成員的訊問并作出解釋，此時本小組的其他成員可以代替發言人回答問題。小組集中討論的這一過程為學生自由發揮的過程，用來擴展和深化學生對課堂知識的理解程度的。然后教師針對討論中意見比較集中的問題組織各個小組進行重點討論，這樣做就可以提高全體學生的課堂參與感，提高學生參與課堂討論的主動性，從而產生一種良性互動的課堂氣氛。

3 結語

作為教育工作者必須明白，沒有任何一種普適的方法可以一勞永逸的解決課堂教學的所有問題。隨著時代的發展新的問題一定會不斷的涌現，而無論采用什么樣的解決方案，作為教師的我們必須牢記，教學的目的不僅僅在于向學生傳授新的知識，更重要的在于培養學生的學習能力，讓學生在課堂教學中得到一種良好的情感體驗并產生一種積極的學習欲望，并最終養成良好的學習習慣。這是教育部關于課程建設和人才培養的重要論述和要求，也是所有課程建設和教學改革的最終目標。