基于微课视角的大学专业基础课教学模式改革与创新

刘晶晶 高吉成 李大玉 刘澄

[摘 要] 当今社会信息多样化和时间模块化的整体发展趋势促使大学课程教学模式的不断改革和创新。微课是一种新型的信息化教学手段，因其短小精悍、生动多样等特点而受到广大师生的普遍青睐，也有利于知识学习适应当今社会发展潮流。本文以材料科学基础“晶体位错”微课设计和应用为例，讨论微课在大学课程教学模式改革与创新中的作用以及设计方法。

[关键词] 大学专业基础课;微课;材料科学基础;晶体位错

[基金项目] 2019年度扬州大学教学改革研究课题资助（YZUJX2019—19B）

[作者简介] 刘晶晶（1987—），女，河北石家庄人，工学博士，扬州大学机械工程学院副教授，研究方向为储氢材料和动力电池;高吉成

（1984—），男，河北保定人，工学博士，扬州大学机械工程学院讲师（通信作者），研究方向为材料焊接技术。

[中图分类号] G712    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）30-0200-02    [收稿日期] 2019-12-18

一、微课概况

微课是一种视频录制出来的教学过程。它是教师根据教学标准和教学实践的要求，围绕某一知识点（一般为某课程中的重点、难点、疑点）或教学过程进行的，它是各种教学资源的有机结合体。随着当今社会信息多样化和时间模块化的整体发展趋势，微课逐渐成为我国基础教育信息化建设的一项重点工程，成为教育教学改革领域的热点研究课题之一[1，2]。微课的核心内容是课堂教学视频，辅以教学设计、教材和课件、教学反思、测验、反馈、教师点评等。它们以某种逻輯方式组织和呈现，创建一个小型的半结构化、基于主题的资源应用程序。因此，微课是在传统教学方法的基础上发展起来的一种新的教学资源。

从定义上讲，微课的目的是让学习者能够独立学习，获得最好的学习效果。一般来说，微课只讲授一两个知识点，“碎片化”是其最明显的特征[3]。但微课是针对特定的目标群体，传递特定的知识内容。微课本身需要系统性，一套微课所表达的知识还需要综合性。总的来说，微课主要有以下特点：教师不一定出镜、可基于网络媒体播放、课程时间短、教学设计严谨、经典示范案例以及相关资源支持。

二、材料科学基础“晶体位错”知识点分析

“材料科学基础”是一门系统性较强、逻辑思维严密、理论联系实际的专业基础课，也是考研的重要专业课程[4，5]。当今大学越来越教育注重素质教育，很多更新的培养方案缩短了教学学时，其中也包括材料科学基础这门课。然而，学生自身的发展和社会的需求需要学生拥有坚实的专业知识基础，这实质上提高了课程传授的要求，要求教师注意重点和难点，引导学生思考问题、解决问题。教师需要在有限的课堂时间里传授大量的知识。只有在传统教学模式的基础上，进行适当的改革和创新，才能适应当今的社会发展和材料科学基础这门课程的教学需求。

位错的形成是金属等晶体材料中的常见现象，在工程应用中，位错对材料的力学行为如塑性变形、强度、断裂等起着决定性作用，同时对材料的扩散、相变过程也有很大影响，是材料科学基础课程的重点之一。晶体位错是晶体中局部滑移区域的边界线，即是晶体中的一种线缺陷。典型的位错有刃位错和螺旋位错两种，这两种位错的基本概念不易区分，需要较强的几何空间想象力。在基本概念描述清楚的基础上，另一项更具难度的内容就是几何关系的区分，这两种晶体位错中都有以下几种方向：位错线方向、晶体滑移方向和位错线移动方向，这几种方向两两关系的判断更是非动态过程难以解释清楚的。最后晶体位错到底对晶体的生长和应用产生了怎样的影响呢？在这部分内容如果配有图像、动画和实际例子，将会使学生更易理解。由此可见，该“晶体位错”课程内容适合采用多种教学手段相结合，充分调动学生的视觉、听觉和注意力。结合上文提到的微课特点，把这部分内容做成微课展示给学生，将会受到良好的教学效果。

三、微课在“晶体位错”知识点中的设计和应用

由于学习该部分内容具有一定的挑战性，所以片头设计比较轻松，展示漂亮的缺陷美动态镜头，同时说明一个问题：事物皆有缺陷，但是有时缺陷也可以成为一种特殊的美。同时提供舒缓的背景音乐，营造愉快的学习气氛。最后展示微课名称、课程名称和所属章节。

片头播放结束后进入正题，由缺陷美引入一种特殊的缺陷——位错，并提出位错相关的四个基本问题：什么是位错、位错的分类、位错的几何关系以及位错的应用，该部分是导入部分。接着进入正文讲解，首先，提出晶体位错的概念，前提是阐明什么是晶体，原子从四面八方飞过来，有规则的排列组成晶体，随后晶体中动态出现缺陷，排列成为位错。进一步延伸，位错的基本类型分为刃位错和螺位错，以动态受力过程和最终产生的结构特征来说明二者的形成过程和主要区别。这两种位错包含的几何关系是一个难点，需要着重展示。在讲解过程中，建立一个直角坐标系。首先，反复展示位错形成过程的原子移动方向;随后阐明位错线概念，同时位错线高亮闪烁;随着应力不断施加，位错线产生移动，用箭头指出位错线移动方向;在阐明以上方向时，配备的直角坐标系的相应方向上的坐标轴高亮闪烁。以上方向都明确后，它们的两两关系也就自然分明了。至此，两种位错的特点便可以总结出来。随后以表格形式综合对比两种位错的异同。

最后是小结和延伸，展示晶体位错在实际中的应用，呼应开头——缺陷有时也是一种美，进行教学回顾，总结所学的知识点→引出三个思考题：1.刃型位错和螺型位错如果同时出现会是怎样的结构呢？2.晶体位错是不是也有危害呢？3.实际生产中怎样制造或避免晶体位错呢？结尾说明我们下次课会回到上述的三个问题，以激发学生继续跟进的兴趣。

结合材料科学基础课程系统性强、逻辑思维严密、理论联系实际的专业基础课特点，加之“晶体位错”是该课程中学习难度较大的一部分，要求学生具有较强的空间想象力以及相应的材料物理和化学知识，教学过程适合采用多种教学手段，以便为学生提供良好的视觉、听觉效果，赋予学生想象空间;在教学过程中，适合通过提问回答和精讲多练调动学生积极性和注意力，坚持“学生为主体，老师为主导”;此外，通过实例引导学生利用所学知识分析问题，并形成解决问题的思路;综合课程讲授要求，微课在形象易懂的图像、动画和模拟图的支持下，可使学生掌握晶体位错的概念、学习判断两种位错的基本原则、步骤和方法，区分其基本特征，帮助学生掌握晶体位错基本理论。无论是作为学生的自学材料、预习材料或是课后复习材料，都大有益处。

四、小結

本文以材料科学基础“晶体位错”微课设计为例，探讨了微课在大学专业基础课教学模式改革与创新中的作用，微课适当的设计和应用是微课这种教学形式发挥其作用的关键。

参考文献

[1]梁乐明，曹俏俏，张宝辉.微课程设计模式研究——基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究，2013（1）：65-73.

[2]游波平.基于微课的高职数学教学改革研究[J].山东工业技术，2019（1）：197.

[3]张一春.微课建设研究与思考[J].中国教育网络，2013（1）：28-31.

[4]高吉成，刘晶晶，李大玉.基于工程教育认证背景下的材料类学科基础课程教学研究——以《材料科学基础》为例[J].当代教育实践与教学研究，2019（1）：64-65.

[5]李艳霞，翟红雁.《材料科学基础》小班授课的教学模式改革研究与实践[J].北华航天工业学院学报，2018（5）：45-47.

Teaching Model Reform and Innovation of College Basic Courses in Specialty from the Perspective of Micro-lectures：Taking the Design of "Crystal Dislocation" Micro-lecture of Materials Science Foundations as an Example

LIU Jing-jing，GAO Ji-cheng，LI Da-yu，LIU Cheng

（School of Mechanical Engineering，Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu 225127，China）

Abstract：The overall development trend of information diversification and time modularization in today's society promotes the continuous reform and innovation of university curriculum teaching model.As a new type of information teaching method，micro-lecture is widely favored by students and teachers due to its concise，vivid and diverse features，which is also conducive to making knowledge learning adapt to the current social trend.Taking the design and application of "Crystal Dislocation" micro-course in Materials Science Foundations as an example，this paper discusses the role of micro-lecture in the reform and innovation of university course teaching model and their design.

Key words：college basic professional courses;micro-lecture;Materials Science Foundations;Crystal Dislocation