劉晶晶 高吉成 李大玉 劉澄

[摘 要] 當今社會信息多樣化和時間模塊化的整體發(fā)展趨勢促使大學課程教學模式的不斷改革和創(chuàng)新。微課是一種新型的信息化教學手段，因其短小精悍、生動多樣等特點而受到廣大師生的普遍青睞，也有利于知識學習適應當今社會發(fā)展潮流。本文以材料科學基礎“晶體位錯”微課設計和應用為例，討論微課在大學課程教學模式改革與創(chuàng)新中的作用以及設計方法。

[關鍵詞] 大學專業(yè)基礎課;微課;材料科學基礎;晶體位錯

[基金項目] 2019年度揚州大學教學改革研究課題資助（YZUJX2019—19B）

[作者簡介] 劉晶晶（1987—），女，河北石家莊人，工學博士，揚州大學機械工程學院副教授，研究方向為儲氫材料和動力電池;高吉成

（1984—），男，河北保定人，工學博士，揚州大學機械工程學院講師（通信作者），研究方向為材料焊接技術。

[中圖分類號] G712? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）30-0200-02? ? [收稿日期] 2019-12-18

一、微課概況

微課是一種視頻錄制出來的教學過程。它是教師根據(jù)教學標準和教學實踐的要求，圍繞某一知識點（一般為某課程中的重點、難點、疑點）或教學過程進行的，它是各種教學資源的有機結合體。隨著當今社會信息多樣化和時間模塊化的整體發(fā)展趨勢，微課逐漸成為我國基礎教育信息化建設的一項重點工程，成為教育教學改革領域的熱點研究課題之一[1，2]。微課的核心內(nèi)容是課堂教學視頻，輔以教學設計、教材和課件、教學反思、測驗、反饋、教師點評等。它們以某種邏輯方式組織和呈現(xiàn)，創(chuàng)建一個小型的半結構化、基于主題的資源應用程序。因此，微課是在傳統(tǒng)教學方法的基礎上發(fā)展起來的一種新的教學資源。

從定義上講，微課的目的是讓學習者能夠獨立學習，獲得最好的學習效果。一般來說，微課只講授一兩個知識點，“碎片化”是其最明顯的特征[3]。但微課是針對特定的目標群體，傳遞特定的知識內(nèi)容。微課本身需要系統(tǒng)性，一套微課所表達的知識還需要綜合性?？偟膩碚f，微課主要有以下特點：教師不一定出鏡、可基于網(wǎng)絡媒體播放、課程時間短、教學設計嚴謹、經(jīng)典示范案例以及相關資源支持。

二、材料科學基礎“晶體位錯”知識點分析

“材料科學基礎”是一門系統(tǒng)性較強、邏輯思維嚴密、理論聯(lián)系實際的專業(yè)基礎課，也是考研的重要專業(yè)課程[4，5]。當今大學越來越教育注重素質教育，很多更新的培養(yǎng)方案縮短了教學學時，其中也包括材料科學基礎這門課。然而，學生自身的發(fā)展和社會的需求需要學生擁有堅實的專業(yè)知識基礎，這實質上提高了課程傳授的要求，要求教師注意重點和難點，引導學生思考問題、解決問題。教師需要在有限的課堂時間里傳授大量的知識。只有在傳統(tǒng)教學模式的基礎上，進行適當?shù)母母锖蛣?chuàng)新，才能適應當今的社會發(fā)展和材料科學基礎這門課程的教學需求。

位錯的形成是金屬等晶體材料中的常見現(xiàn)象，在工程應用中，位錯對材料的力學行為如塑性變形、強度、斷裂等起著決定性作用，同時對材料的擴散、相變過程也有很大影響，是材料科學基礎課程的重點之一。晶體位錯是晶體中局部滑移區(qū)域的邊界線，即是晶體中的一種線缺陷。典型的位錯有刃位錯和螺旋位錯兩種，這兩種位錯的基本概念不易區(qū)分，需要較強的幾何空間想象力。在基本概念描述清楚的基礎上，另一項更具難度的內(nèi)容就是幾何關系的區(qū)分，這兩種晶體位錯中都有以下幾種方向：位錯線方向、晶體滑移方向和位錯線移動方向，這幾種方向兩兩關系的判斷更是非動態(tài)過程難以解釋清楚的。最后晶體位錯到底對晶體的生長和應用產(chǎn)生了怎樣的影響呢？在這部分內(nèi)容如果配有圖像、動畫和實際例子，將會使學生更易理解。由此可見，該“晶體位錯”課程內(nèi)容適合采用多種教學手段相結合，充分調(diào)動學生的視覺、聽覺和注意力。結合上文提到的微課特點，把這部分內(nèi)容做成微課展示給學生，將會受到良好的教學效果。

三、微課在“晶體位錯”知識點中的設計和應用

由于學習該部分內(nèi)容具有一定的挑戰(zhàn)性，所以片頭設計比較輕松，展示漂亮的缺陷美動態(tài)鏡頭，同時說明一個問題：事物皆有缺陷，但是有時缺陷也可以成為一種特殊的美。同時提供舒緩的背景音樂，營造愉快的學習氣氛。最后展示微課名稱、課程名稱和所屬章節(jié)。

片頭播放結束后進入正題，由缺陷美引入一種特殊的缺陷——位錯，并提出位錯相關的四個基本問題：什么是位錯、位錯的分類、位錯的幾何關系以及位錯的應用，該部分是導入部分。接著進入正文講解，首先，提出晶體位錯的概念，前提是闡明什么是晶體，原子從四面八方飛過來，有規(guī)則的排列組成晶體，隨后晶體中動態(tài)出現(xiàn)缺陷，排列成為位錯。進一步延伸，位錯的基本類型分為刃位錯和螺位錯，以動態(tài)受力過程和最終產(chǎn)生的結構特征來說明二者的形成過程和主要區(qū)別。這兩種位錯包含的幾何關系是一個難點，需要著重展示。在講解過程中，建立一個直角坐標系。首先，反復展示位錯形成過程的原子移動方向;隨后闡明位錯線概念，同時位錯線高亮閃爍;隨著應力不斷施加，位錯線產(chǎn)生移動，用箭頭指出位錯線移動方向;在闡明以上方向時，配備的直角坐標系的相應方向上的坐標軸高亮閃爍。以上方向都明確后，它們的兩兩關系也就自然分明了。至此，兩種位錯的特點便可以總結出來。隨后以表格形式綜合對比兩種位錯的異同。

最后是小結和延伸，展示晶體位錯在實際中的應用，呼應開頭——缺陷有時也是一種美，進行教學回顧，總結所學的知識點→引出三個思考題：1.刃型位錯和螺型位錯如果同時出現(xiàn)會是怎樣的結構呢？2.晶體位錯是不是也有危害呢？3.實際生產(chǎn)中怎樣制造或避免晶體位錯呢？結尾說明我們下次課會回到上述的三個問題，以激發(fā)學生繼續(xù)跟進的興趣。

結合材料科學基礎課程系統(tǒng)性強、邏輯思維嚴密、理論聯(lián)系實際的專業(yè)基礎課特點，加之“晶體位錯”是該課程中學習難度較大的一部分，要求學生具有較強的空間想象力以及相應的材料物理和化學知識，教學過程適合采用多種教學手段，以便為學生提供良好的視覺、聽覺效果，賦予學生想象空間;在教學過程中，適合通過提問回答和精講多練調(diào)動學生積極性和注意力，堅持“學生為主體，老師為主導”;此外，通過實例引導學生利用所學知識分析問題，并形成解決問題的思路;綜合課程講授要求，微課在形象易懂的圖像、動畫和模擬圖的支持下，可使學生掌握晶體位錯的概念、學習判斷兩種位錯的基本原則、步驟和方法，區(qū)分其基本特征，幫助學生掌握晶體位錯基本理論。無論是作為學生的自學材料、預習材料或是課后復習材料，都大有益處。

四、小結

本文以材料科學基礎“晶體位錯”微課設計為例，探討了微課在大學專業(yè)基礎課教學模式改革與創(chuàng)新中的作用，微課適當?shù)脑O計和應用是微課這種教學形式發(fā)揮其作用的關鍵。

參考文獻

[1]梁樂明，曹俏俏，張寶輝.微課程設計模式研究——基于國內(nèi)外微課程的對比分析[J].開放教育研究，2013（1）：65-73.

[2]游波平.基于微課的高職數(shù)學教學改革研究[J].山東工業(yè)技術，2019（1）：197.

[3]張一春.微課建設研究與思考[J].中國教育網(wǎng)絡，2013（1）：28-31.

[4]高吉成，劉晶晶，李大玉.基于工程教育認證背景下的材料類學科基礎課程教學研究——以《材料科學基礎》為例[J].當代教育實踐與教學研究，2019（1）：64-65.

[5]李艷霞，翟紅雁.《材料科學基礎》小班授課的教學模式改革研究與實踐[J].北華航天工業(yè)學院學報，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