本文摘要:摘要:分包裝工程專業現有課程知識結構多為以章節為基礎編排的線型結構,學生在學習的過程中容易出現前后知識點的割裂,課程之間也缺乏有機聯系,容易造成學生學習目的的偏差,影響培養質量。這里提出對專業課程內容進行多層次3D模塊化重構,建立內外部接駁點,將課程
摘要:分包裝工程專業現有課程知識結構多為以章節為基礎編排的線型結構,學生在學習的過程中容易出現前后知識點的割裂,課程之間也缺乏有機聯系,容易造成學生學習目的的偏差,影響培養質量。這里提出對專業課程內容進行多層次3D模塊化重構,建立內外部接駁點,將課程內部知識體系、課程之間、課程與其他素質培養元素之間的聯系具象化,通過這一新型課程教學設計模式,重塑學生學習目的,提高專業培養質量。
關鍵詞:課程模塊化重構;接駁點;教學設計與實踐
包裝工程專業是多學科高度融合交叉的專業,其課程設置面廣,知識體系較為繁雜[1]。在培養計劃課程拓撲圖中,雖然指出了課程之間的聯系,但是聯系的緊密度不夠,而且在教學過程中,這樣的聯系并未得到很好的體現,造成的后果就是學生的學習目的與專業培養目標大相徑庭:大多數學生的學習目的是通過考試,而不是在本科階段構建專業基礎,能力也得不到真正的提高。
筆者針對上述問題,提出了對專業課程內容進行多層次3D模塊化重構,并通過建立課程內外部接駁點,使課程內部知識體系、課程之間、課程與其他素質培養元素之間的聯系具象化,旨在重塑學生學習目的,達到提高專業培養質量的目的。包裝工程專業基礎類課程《高分子科學基礎》和專業核心課程《包裝材料學2》聯系較為緊密,前者是后者的先導課程,這里以這2門課程為例,闡述3D接駁式模塊化課程教學設計和教學實踐過程。
1課程知識體系多層次3D模塊化重構
傳統的課程大多以線性模式進行教學,即按照章節順序循序漸進,最終構建串聯式的知識體系,教材的編寫也大都遵從上述模式。這種模式學生容易接受,但也容易造成章節之間的橫向聯系缺失,學生在學習過程中會出現前后知識點割裂的情況,學習效果值得商榷。模塊化的概念源于制造業,用于分割、組織和打包整個系統,每個模塊完成一個特定的子功能,所有模塊按照一定形式組裝起來,成為一個整體以完成整個系統要求的功能[2]。
模塊化的概念被引入課程教學后,各級學校的不同專業在該領域也進行了大量的研究工作[3-9],但這些研究大多限于對課程現有資源的重新組合。筆者對課程知識體系進行模塊化重構,以打破課程章節限制,對課程內容重新進行模塊化分解:首先構建數個聯系緊密的主要模塊,主要模塊再分解為不同層次子模塊,最終形成非線性網絡化的課程知識體系,同時引入其他相關素質培養模塊與課程知識體系對接。
根據上述模型,筆者將《高分子科學基礎》課程知識體系進行了模塊化重構,并與以章節分配的教學內容進行了對比。重構之前,《高分子科學基礎》教學內容為線性,主要分為高分子化學、高分子物理兩大部分,之間缺乏有機聯系。通過提煉各章節知識點,將課程體系重構后,組建了以“結構”和“性能”兩大概念為主模塊的知識體系。
“結構”特質決定了高分子的“性能”,2個主要模塊之間存在緊密的聯系。“結構”模塊將高分子基本概念、高分子合成、高分子聚集態結構等子模塊整合。“性能”模塊又將高分子力學性能、高分子熱性能等子模塊整合。知識體系經過重構,學生在初識該課程時會有視角的改變,由之前從局部到整體的線性視角轉換為從整體到局部的立體視角。學習時就存在清晰的數個抓手(主要模塊),然后逐步細化到各個子模塊,對課程知識的接受模式有新的變化,學習效果得到提升。
2多層次接駁點的設計
2.1《高分子科學基礎》課程內部接駁點的設計課程內部模塊之間的接駁點起到聯系重要知識點的目的,也是在教學中需要反復強調的內容,接駁點的強化可以幫助學生明晰知識體系網絡。“結構”和“性能”主模塊下各級子模塊之間的接駁點設計情況,其中各一級子模塊之間的接駁點設計為“結構單元”和“鏈段運動”。
“結構單元”接駁點反映了“結構”主模塊下各一級子模塊的內在聯系:“高分子基本概念”模塊中單體、結構單元種類、聚合度、共聚類型等知識點分別體現了結構單元的來源、組成、計數方法和組合形式;“高分子合成”模塊中自由基聚合、縮聚等知識點體現了結構單元的連接方法;“高分子聚集態結構”模塊中近程結構、遠程結構及聚集態結構等知識體現了結構單元及其鏈接的多級結構特點。
“鏈段運動”接駁點則反映了“性能”主模塊下各一級子模塊的內在聯系:“高分子的熱運動”模塊中熱運動特點、熱運動機理等知識點體現了鏈段運動這一高分子特有的分子內運動形式;“高分子力學性能”模塊中應力應變曲線、影響應力應變曲線的因素等知識點又反映了不同溫度和外力條件對鏈段運動的影響;“高分子黏彈性”模塊中黏彈性概念、黏彈性機理等知識點均體現了不同種類鏈段運動帶給高分子獨特的性能。
2.2《高分子科學基礎》與《包裝材料學2》之間接駁點的設計
課程之間設置接駁點,是將培養計劃拓撲圖中課程之間的聯系具象化,增加學生對專業課程之間聯系的認識,從而在課程間的層面上保證教學的有機連續性,有利于學生構建專業基礎。先導課程《高分子科學基礎》(簡稱課程1)與后繼課程《包裝材料學2》(簡稱課程2)之間主要接駁點的主要設計情況。
通過設置接駁點,在《高分子科學基礎》課程的教學過程中將《包裝材料學2》的課程相關內容簡要介紹給學生,并給出相關思考題。學生通過對問題的查閱思考,自覺建立起2門課程之間的聯系,在反向鞏固《高分子科學基礎》課程知識點的基礎上,未來還會帶著問題進入《包裝材料學2》課程的學習,達到課程間知識體系緊密銜接的目的。
2.3《高分子科學基礎》、《包裝材料學》課程與其他素質培養模塊接駁點的設計
2.3.1與實踐課程模塊的接駁專業實踐課程中也會涉及高分子及材料的知識運用,在這些課程中建立與《高分子科學基礎》和《包裝材料學》課程的接駁點,有助于學生在實踐過程中對基礎理論的進一步理解,也有利于提高學生對實踐結果的分析總結能力。例如在《包裝工藝學課程設計》實踐課程中,對產品進行收縮包裝設計時,就需要了解特定高分子材料的玻璃化溫度、熔點和結晶溫度等參數,以選擇適宜的熱收縮工藝。此時可以在《高分子科學基礎》課程“高分子的熱運動”模塊設計關鍵溫度參數的接駁點,與《包裝工藝學課程設計》課程進行連接,為后者提供理論指引。
2.3.2與課程思政模塊的接駁
習近平同志在2016年12月召開的全國高校思想政治工作會議上指出“把思想政治工作貫穿教育教學全過程,實現全程育人、全方位育人”。
在“新工科”的背景下,把思政元素作為多學科融合育人的首要內容融入專業課程,將會幫助學生明確課程學習目的,把立德樹人做到實處[10-11]。由此,在模塊化課程設計中,筆者將課程思政內容與課外知識素材打包成思政模塊,與課程進行接駁,思政內容與專業知識之間平滑連接,可以增強學生對思政內容的接受效果。例如,把第1種人工合成高分子酚醛樹脂的發現過程、介紹導電高分子發明的視頻、介紹高分子理論創建過程的故事等課外知識素材進行整合,再與培養勇于探索、攻堅克難精神的思政元素進行結合,形成課程思政模塊,與高分子概念知識模塊接駁在一起,培養學生在自然科學領域勇于創新的精神。
再例如,把高分子材料合成時的單體選擇、工藝路線設計優化、三廢處理等課外知識素材進行整合,與樹立綠色化學理念的思政元素進行結合,形成另一課程思政模塊,與高分子合成知識模塊接駁在一起,可以引導學生思考在高分子材料合成中如何實現經濟效益和社會效益的有機統一,如何利用可持續發展和綠色化學的理念來解決目前高分子材料所帶來的問題。
3教學實施及評價
單一課程內容經過多層次3D模塊化設計后,內部知識體系通過知識模塊之間的接駁點連接更加緊密;先導課程與后繼課程之間也同樣通過課程接駁點加強了聯系。另外,多層次模塊化設計也有利于將課程領域內最新的科研成果打包成外部模塊,通過接駁點與課程知識模塊的接駁,方便對課程內容的更新與擴充,增加了課程設計的靈活度。在對《高分子科學基礎》課程模塊化重構后,筆者對學校2019級本科生采用新的課程內容架構進行了教學,并與2018級本科生的教學效果進行了對比。
結果表明,通過多層次3D接駁式模塊化課程設計,2019級本科生對《高分子科學基礎》課程知識體系的認識發生了較大改變,對知識掌握程度和應用能力較之2018級有較為明顯的提升。同時,《高分子科學基礎》與《包裝材料學》之間也建立了較為牢固的聯系,學生在掌握了《高分子科學基礎》這一先導課程的基礎之上,對《包裝材料學》這一后繼課程也有了整體的初步印象,先導課程的學習目的得到進一步明確。
4結語
在教師的教學方面,將課程知識體系進行模塊化重構,可以打破原有章節式知識體系的線性結構,讓知識“活”起來,再輔以多層次、多角度的知識接駁點對各級模塊進行鏈接,最終使教師的教學活動更加靈活多樣。在學生的學習方面,接駁式模塊化設計的課程在學習伊始就可以打開學生視野,先從較高的視角觀察課程內容,然后以課程主要知識模塊為“抓手”,通過各層次接駁點使知識脈絡逐步清晰化,可以有效增強對于知識的掌握程度。
展望未來,在新工科、工程教育專業認證的背景下,在多學科交叉的包裝工程專業培養中,專業基礎的構建愈加重要。可以推廣上述多層次模塊化構建方法,強化培養計劃中所列課程內部以及課程之間的聯系。更進一步地,可以推動有前后聯系專業課程的教師在同一課堂進行聯合教學,使課程之間的聯系更加緊密,這樣將有效提高專業課程教與學的效果,提高人才培養質量。
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作者:呂幼軍,于麗麗,馬曉軍,宋海燕,黃利強
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