基于对分课堂教学模式的机械工程材料与热加工基础课程教学改革研究

摘"要：对分课堂是一种新型高效的教学组织模式。从对分课堂的教学模式设计、考核评价设计、实施步骤、教学过程中遇到的问题、思考与总结五个方面探讨机械工程材料与热加工基础课程的教学改革方法。实践发现，对分课堂教学模式在提高学生学习积极性方面卓有成效，是一种非常值得推广的教学模式。关键词：对分课堂；机械工程材料与热加工基础；教学改革；教学模式0"引言课程是实现人才培养的载体，课程改革是提高人才培养质量的重要途径。课程改革的方法有多种，如项目化教学、线上线下混合式教学、成果导向教学等。机械工程材料与热加工基础课程教学团队已经对前两种方法做过尝试，取得一定的成果，但是学生的学习积极性不高、学习效果差等问题仍然没有得到很好的解决。大家也在不断探索，其中复旦大学张学新教授提出的对分课堂教学模式受到人们的广泛关注，被认为是一种新型高效的教学组织模式。对分课堂把教学分为在时间上清晰分离的三个过程，分别为讲授（Presentation）、内化吸收（Assimilation）和讨论（Discussion），也可简称为PAD课堂[1]。讨论过程和讲授在同一节课发生的是当堂对分，讨论在下一次课进行的是隔堂对分。对分课堂强化了讲授，既提升了教的效率，又提高了讨论的质量，从而实现了高效课堂。对分课堂以脑科学为基础，以多种方式激励学生，让学生爱上学习，真正成为学习的主体。因此，开展基于对分课堂的教学改革探索是对解决学生学习积极性不足、学习效果差等问题的有效尝试。现详细介绍基于对分课堂教学模式的机械工程材料与热加工基础课程教学改革。1"对分课堂的教学模式设计对分课堂包括对分形式的选择、精讲的设计和任务的设计。对分形式主要根据内容的多少选择，单元内容如果少，在一次课程能完成，就选择当堂对分，否则就按照隔堂对分进行[2]。精讲的主线必须清晰，而且这条线在学生独立学习的过程中也容易找到，因此在内容的选取上就有了取舍。例如，表面热处理、铸铁和特殊性能钢等部分就不适合采取对分的教学模式。任务的设计也不是随意的，必须包括精讲没有覆盖的知识点[3]。本课程的对分设计如表1所示。2"考核评价设计对分课堂提倡的评价方式是过程考核，结合学校的实际，设计本课程的量化考核方案，具体如下：学习成绩=平时成绩（40%）+考试成绩（60%）平时成绩=对分平时成绩1（60%）+其他平时成绩2（40%）对分平时成绩1=考勤（20%）+平时作业1（80%）其他平时成绩2=考勤（10%）+课堂表现（课堂活动+平时测验）（60%）+平时作业2（30%）对分课堂教学原则上不依照对错打分，而是根据完成、态度和创新三个维度打分。课程设计10次对分（平时成绩1），考核评价侧重平时作业，作业有创意、有新意，平时成绩可以拿到满分；其他不适合对分教学模式的内容（平时成绩2），在学习通平台开展教学，课堂设计多种教学活动，如抢答、提问、随堂测验、讨论和头脑风暴等，平时成绩根据平台的实时统计为学生赋分。3"对分课堂的实施步骤以机械工程材料与热加工基础课程“钢的回火”这一单元为例，具体实施步骤如表2所示。这次对分课堂教学取得良好的学习效果，笔者认为本次对分课堂教学取得成功的原因主要是以下几点。1）在讲授环节，构建了引导性的、框架式的讲解学习目标、章节内容的逻辑结构，展示与其他内容的关联及其在整个课程中的地位等[4]，具体包括回火的原理、回火的工艺特点和应用。而之前传统的教学方法还要介绍回火过程中的组织转变、回火脆性等问题。抓住课程重点，给学生提供思考的空间，让他们在独立学习的过程中有所思、有所为。2）合理分组。在分组的时候，用学习通的统计功能对学生阶段性的学习进行统计，根据统计分数高低，把学生成绩分成四个段（A段是成绩最好的10名学生，综合成绩在29.45～32.45分；B段综合成绩在27.65～29.30分；C段综合成绩在22.85～27.50分；D段综合成绩在14.30～21.30分），然后对学生进行分组，每个小组四名学生，包括A、B、C、D四段成绩中各一名学生，最终全班37名学生分成九组。为什么要这样分组呢？分组时按能力水平采用1∶2∶1的比例，即一名好学生、两名中等生、一名差学生，各小组之间水平相当，这样便于全班交流。在分组过程中要注意以下问题。①分组不可以让学生自己选择组员，避免将同一宿舍的学生分为一组。当学生自己分组的时候，会出现有些人各组都不愿意吸收的情况，这会对学生的自尊心造成极大的打击。②分组后，组员不可频繁变动，以避免每次都需要适应不同组员的情况。但如果组员一直固定，可能会使学生产生倦怠感，建议一个学期调整2～3次分组[5-6]。3）做好独立学习过程的任务设计。独立学习主要是独立思考，完成相应的作业。理想的作业要具有相关性、开放性、个性化、梯度性等特点。另外，作业的结构化程度也是作业的重要维度。结构化程度越高，越能确保对既定内容的覆盖；结构化程度越低，越能为学生提供发挥个性化的空间[7]。除了传统形式的作业外，对分作业还包括一个新部分，称为“亮考帮”：学生在完成常规作业后，要总结学习过程中的收获，称为“亮闪闪”；要把自己弄明白了但是觉得别人可能还存在疑惑的地方，向别人提问，用来挑战别人，称为“考考你”；要把自己不懂、不会的内容，形成问题，求助于同学，称为“帮帮我”[1]。在考虑了这些原则后，笔者设计了回火这一节的任务作业。首先从任务的设计上体现理工科作业要求的梯度性和选择性，其中五个小组完成所有的任务，两个小组完成其中的三个任务，两个小组完成其中的两个任务。根据小组讨论的情况，笔者发现这一部分设计得相对比较好。一是九个小组的“亮考帮”差异比较大，形成的“亮闪闪”包括：①热处理工艺真的比较强大；②之前认为这门课程完全是靠记忆，通过对分的学习，认识到自己的局限性；③体会到学专业课的方法就和做人一样。二是让学生认识到材料性能不同是由于内部结构不同造成的，通过探索内部结构的规律，知道在实际生产中如何利用规律指导生产，使得生产朝着人们希望的目标发展。必须强调，作业和“亮考帮”一定要在小组讨论前上交，因为对分强调有准备的讨论，没有作业，不能保证学生是有备而来的，就不适合组织讨论[8]。4）大部分学生积极参与讨论。由于这样的授课方式学生之前没有体验过，好奇心驱使他们积极参与。在传统的课堂里，37人的班级里常常只有几个人专心听讲，效果太差，而运用对分教学法后，积极参加讨论的学生人数已经过半，这个进步很大。教师不要期望每个学生都能有同样的进步，可能有的组做得好一些，有的组做得差一些，学生间有差异是正常的。随着课程的推进，不积极的学生也会被有趣的讨论所吸引，逐渐加入讨论[9]。5）任务完成后及时作出评价。这门课以学习通作为学生和教师之间互动的平台，教师可以及时对学生的表现作出评价并反馈给学生。4"教学过程中遇到的问题4.1"对分组有意见学生之间的交流比较少，一开始对分组意见比较大，有的学生要求同一个宿舍的人分到一组，有的学生甚至半年没有和班级的部分同学说过话，所以希望和比较熟悉的人分在一起，后来经过教师和班干部的协调，克服了这个困难。因此，开展对分课堂改革对锻炼学生的人际交往能力也是有很大帮助的。4.2"对教室环境有一定要求第一次开展对分课堂教学时，笔者想着对座位的安排没什么特殊要求，只是安排小组同学坐在一起，结果发现，本身是四个人的讨论会变成两个人或三个人的讨论，每组都有一两个学生掉队，全班将近半数掉队，所以必须四个人围坐一起，不给开小差的学生留机会。如果有可能，可向学校提前争取有活动座椅的教室，便于分组讨论。小组讨论的过程就是分享学习心得、互相答疑解惑的过程。4.3"“亮考帮”开展得不好只有部分学生形成了“亮闪闪”，而“考考你”和“帮帮我”都没有。“亮考帮”的作用非常强大，把自己学明白的部分讲给别人听，这是一种非常好的输出方式，也是费曼学习方法的精髓。但是大部分学生还停留在传统的学习模式中，按部就班地完成传统的作业。在对分课堂教学模式下，教学的第一目标不是让学生学多少、学多好，而是要激发学生的学习积极性，让他们爱学习。对分课堂主张学生提问，与教师提出的问题相比，学生自己提出的问题更能反映他们的困惑。教师为学生准备的题目未必能针对学生的需求，其效果远不如学生自己的提问[1]。在“亮考帮”环节，学生提不出“考考你”的问题，不能把知识还原为问题，说明他们没有与现实生活接轨，没有真正理解知识的意义。如果学生提不出“帮帮我”的问题，说明他们没有把自己放到真实的现实场景中去。知道得越多越无知，如果学习新知识之后不能与现实结合，不能提出新的问题，说明学生并没有学到有用的知识。这时候教师就需要反思，运用对分课堂教学的过程就是一个了解学生的过程，要学会与学生合作，共同解决问题[10]。5"结束语虽然在实施对分课堂教学过程中遇到一些问题，但是学生的学习积极性有所提高，参与学习的人数明显增加。如表3所示，通过对采用对分课堂教学模式和传统教学模式的两个班级的末考成绩进行对比，发现前者的平均成绩较后者提高近七分，及格率比后者高出七个多百分点。在2023年中国大学生机械工程创新创意大赛材料热处理创新赛（高职高专组）中，有学生获得三等奖的好成绩。要增强对分课堂的效果，教师必须在以下两方面做好充分的准备。1）适合对分的内容必须具有结构化的体系，这样在精讲的时候学生才容易理清学习的思路。内容要与时俱进，多用案例，以此来吸引学生，提高学生的学习积极性，这样才能为后面学生的独立学习奠定基础。教师呈示框架和脉络，把具体问题留给学生，让学生去发现自己的精彩。2）给学生布置的作业和任务要及时反馈，从而使学生产生自主学习的动机，加深对学习内容的理解。教师也可获得学生对教学效果的反馈，从而合理调整教学策略。对于高职学生而言，最关键的就是教师做好以上准备，让学生走进课堂，开展学习。教师在讲授阶段讲得越凝练、重点越突出，任务布置得越合理，对分的效能就越大。总之，对分