基于点数-徽章-排行榜机制的《材料腐蚀与防护》线上+线下混合教学模式初探

    陈肯 祝闻 李康 金硕勋 易爱华

    

    摘 要：《材料腐蚀与防护》课程因专业名词数量众多，知识点逻辑联系紧密，抽象公式与计算多，专用符号和图表繁杂，传统的线下课堂讲授过程中学生存在明显的畏难情绪，学习态度消极。基于点数-徽章-排行榜机制，构建了完备的激励系统，加上线上线下混合教学模式的应用，极大地提高了学生的学习积极性和学习效果。

    关键词：点数-徽章-排行榜;混合教学;腐蚀与防护

    1 课堂特点及调查结果

    《材料腐蚀与防护》课程作为材料学科重要的專业课之一，主要教授腐蚀与防护的基本原理，对腐蚀过程的热力学和动力学进行系统阐述。课程的教学目的和任务是使学生能够掌握腐蚀与防护基本原理，并为学生在一定层次上从事腐蚀与防护相关工作储备必要的基础知识和奠定相应能力。

    学生在本课程中进入心流的状态较难。所谓心流指的就是人将注意力完全投注入到某种实践中，会感到高度的兴奋感与充实感的心理状态[1]。造成这种现象的原因一方面在于前期的专业基础课，如材料科学基础、材料热力学等，很少涉及该部分内容。在课程开始前对学生的调查显示，对于腐蚀与防护课程中的一些基本专业名词，如极化、电极电位等，学生从未听过的名词占到了90%。另一方面，该课程逻辑联系多，抽象公式多，计算多，专用符号多，图表多，学生天然地存在着畏难情绪。这种特殊的情况导致以往传统的线下课堂讲授中学生的积极性不高：在调查以往上过该课程的学生中，65%的学生反映，课程太难，公式太多。42%的学生反映，老师授课过程新的专有名词出现频率高，很难跟上节奏。10%的学生反映，稍不注意错过知识点后，后面的课程很难跟上。

    随着信息技术的不断发展，线上教育已经成功应用于高等教育教学中。同时，线上+线下混合式教学模式既具备线下教学的实时反馈，便于统一推进教学进度等优点，又具有线上学习的个性化，可重播，拓展性强等优点，从而被广泛应用在教学实践中。

    2 基于点数-徽章-排行榜机制的教学设计

    2.1 学习者类型与团队的建立

    基于八角行为机制[2]，即使命、成就、授权、拥有、社交、稀缺、未知、亏损八种核心驱动力，设计调查问卷判断学生四大学习者类型（成就型、目标型、互动性、探索型），并根据类型的不同合理搭配组建团队。将全班分为10个小组，以互动型学习者担任小组长，保证每个小组各型学习者都有一人的条件下，再随机分配剩余学生。以此机制建立的学习小组，保证了每个团队内都有各型学习者，从而可以在教学实践过程中，各小组内的成员都会积极参与，同步竞争。运用点数（point）、徽章（badge）、排行榜（leaderboards）的PBLs机制[3]持续刺激学生获得心流体验。

    2.2 点数机制的建立

    点数的设置不但包括最终的课程分数，也包括独立于课程分数之外的评价点数，例如对课堂上某个环节的评分，以此激励学生完成特定任务，或与团队内的学生协作换取点数。其作用可以具体细分为以下6种：（1）有效记分：以此让学生了解他们做得有多好。点数也可以以进度条的形式反映从课程开始到完成最终课程目标任务的进程。（2）确定获胜状态：在有输赢机制的课堂团队抢答环节中，点数可确定教学过程中“获胜与否”的状态。（3）在课程进程和外在奖励间构建联系：课程系统为达到一定程度的学生提供了实体的奖品，或是可用虚拟点数换取，例如：团队获得了100点，就可以获得一次免除写作业而直接得优秀的机会;如果你获得了1500点，就可以获得老师的实体奖励等。（4）提供即时反馈：点数可快速、简单地实现明确而频繁的反馈。例如，签到获得点数奖励，而每次点数的变化都能给学生提供反馈，提醒学生可以学得更好。（5）彰显成就的方式：在课堂上，能看到其他学生团队得分的环境中，点数可向他人展示自身团队做得怎样，也是作为学生地位的标志。（6）为教师提供分析数据，便于改进课程：教师可追踪学生获得点数的情况，进而通过各项指标准确分析课程的相关信息。

    点数机制的设计，可以分成线上和线下两部分。线下部分，包括每次课堂上的考勤，上课的状态，回答问题的质量，团队讨论的成果等由教师实时地给出。线上部分则可以根据学生观看课程视频、话题讨论、小节测试，以及课后作业由优学院系统统计分数点。

    2.3 徽章机制的建立

    徽章可以看成点数的综合体，通过颁发徽章可以简单地划定学生团队或个人的点数级别，同时，不同的徽章也代表着不同种类的活动。

    一种行之有效的徽章系统具有以下4种特征：（1）徽章使学生有一个努力向前的目标，而这将会对学生的学习动机产生积极影响。（2）徽章会为学生提供一种指示，使其了解课程的核心机制如何实现的，以及课程系统是用来做什么的。（3）徽章是一种信号，通过获得徽章可以向其他小组展示自身及团队的能力。（4）徽章是一种虚拟身份的象征，是对学生在课程系统中个人学习过程的一种肯定。

    此外，徽章具有很大的灵活性。教师可以为多种的教学过程颁发相应的徽章，没有局限，进而使课程能够满足更加多元化的学习类型者，如此可以通过点数系统无法实现的另一种方式激发学生的学习兴趣。

    在材料腐蚀与防护课程中，为以下行为设立了徽章：其中线下部分包括：签到次数，回答问题次数，抢答成功次数，团队展示优胜次数，作业满分次数，线上部分包括：预习学案优秀次数，讨论中精彩发言次数，课后复习学习课程视频时长，完成课程小结进度等。

    2.4 排行榜机制的建立

    排行榜是PBLs三要素中最难应用的要素。当学生想知道相比于其他学生自己达到了什么水平时，排行榜便能发挥它的作用。如果在课堂上取得的成绩很重要，排行榜可以公开这一成绩让大家都看到。如果运用得好，排行榜能够发挥非常有效的激励作用。但排行榜也会造成严重的消极影响。如果学生看到自己与他人的巨大差距，可能会望而却步，不再去做任何尝试。为此，不必把排行榜当成是一种最终成绩的静态的记分牌，也不必只追踪一种特征。

    在材料腐蚀与防护课程中，线上部分的排行榜由优学院直接给出，在设置好各部分的所占比例后，学生通过学习行为积累学习点数，从而实时地刷新自己的排名。在线下部分，教师以团队为对象，在每次上课之前会将上次课的团队排名展示于黑板，并在下课前统计本次课各团队的分数并更新排名榜。

    PBLs系统结构如下图所示。

    3 PBLs系统线上+线下混合课堂教学探索

    3.1 课前预热

    在优学院上提前公布课程的预习学案，目的是使学生对下节课要讲授的内容有一个大致的了解，有利于课堂教学的顺利开展。学案内容的设置应该由易到难，且容易的部分应该居多，例如大量设置专业名词的定义、选择题及判断题，而设置少量的启发性问答题。各同学通过预习教材和在网络查找资料完成学案。预习学案应在上课之前线上提交。教师通过查看学生学案的完成程度，可了解学生对知识点的熟悉程度，进而对课程内容时长安排作出相应的调整。同时，学生完成预习学案的情况也将加入到课程考核中，由教师评分记录到优学院系统中，实时显示分数及排名。对预习学案完成较好的学生，当评分优秀次数达到某一阈值时获得“有备无患”徽章，且可通过获得优秀次数的增加来提高徽章等级。

    3.2 课堂竞争

    上课前，使用优学院签到功能，可限定200m范围内签到有效，免去点名占据课堂时间。签到与出勤分数挂钩，由优学院统计排名，签到达到一定次数可获得“锲而不舍”徽章。

    授课时，令同一组的学生坐在相邻的位置上，方便组内交流讨论，桌面上放置团队铭牌，各组之间有一定的分隔。采用对半课堂的方式进行授课，即教师用一半时间讲授相关知识点，另一半时间给学生讨论总结。根据讲授、讨论时学生的学习态度，如是否有低头玩手机、睡觉，是否有效开展讨论等，为各组评分，计入线下课堂表现分数并在下课前公布更新最新排名，对课堂表现分数夺冠次数达到一定次数的给予“专心致志”徽章。每次课程中将会设置一些涉及本次课程知识的较容易的选择题和判断题以及较难的计算题或问答题用于抢答。学生在讨论环节中重点就这些问题进行讨论，讨论结束后使用优学院APP以小组为单位进行抢答活动。教师根据抢答情况与回答情况实时反馈并在黑板记录得分情况及抢答排名。抢答成功次数达到指定次数后给予“眼疾手快”徽章，抢答成功但回答失败次数达到指定次数给予“心急吃不了热豆腐”徽章，抢答成功且回答正确次数达到指定次数后给予“心明眼亮”徽章。

    除常规上课环节，应该设置一定比例的团队展示课时。在这一部分，学生通过查找与课程相关的文献与资料，经团队协作汇总成一个小型报告，在课堂上进行展示。由教师根据报告PPT内容与形式的质量以及汇报人的现场表现等综合评分，并计入课程最终分数。优胜的团队获得“同力协契”徽章。

    3.3 课后巩固

    线上课程应该同步更新课程的讲课视频及PPT以便学生进行复习，学生可自由拖动、快进慢放讲课视频从而实现高度个性化地复习。通过优学院统计学生课后观看学习课程视频时长给出分数，并实时公布排名统计，对复习时长达到指定时间的给予“温故知新”徽章。课后习题在优学院上公布，学生通过线上提交完成。教师及时评阅课后作业，并给予分数，由优学院统计分数更新排名。对课后作业获得优秀次数达到指定次数后，给予“力学笃行”徽章。

    教师在优学院上发布讨论，学生根据讨论话题发贴，即可以是对所学知识点的困惑，也可对习题答案的疑问。讨论由教师和学生线上点赞获得分数，由优学院统计最终排行。对讨论获得优秀次数达到一定次数的，给予“出口成章”徽章。

    4 结语

    基于PBLs开展《材料腐蚀与防护》的课程教学，经过多学期的线上+线下混合教学实践，学生的积极性明显优于单纯线下课堂讲授，巧妙运用点数-徽章-排行榜能有效地激励学生进行学习活动。然而，基于PBLs的线上线下混合教学过程中还是遇到诸多难题，如教师评分的公正性、成绩区分度等，如果有效解决这些问题，可以让这种教学模式的质量更上一层楼，仍需要进一步的探索。

    参考文献：

    [1]张宝，张迪，胡安国.基于心流理论的短视频APP设计研究[J].设计，2020，33（07）：144-146.

    [2]韦艳丽，周璇，刘煜炜.基于八角行为分析法的学习类APP游戏化驱动设计研究[J/OL].包装工程，1-9.

    [3]周丽云.疫情背景下游戏化在《金融计量学实验课》在线教学的应用研究[J].高教学刊，2020（17）：64-66.

    基金项目：广东省高性能轻合金及其成型工程技术中心，东莞市新型轻合金及其加工技术重点实验室，广东省基础与应用基础研究基金项目（2019A1515110913;2019A1515110408及2019A1515110466）東莞理工学院博士启动（GC300502-45及GC300501-087），广东省高等教育教学改革（综合类）项目（面向东莞地区材料创新高地需求的地方高校新工科材料类专业创新人才培养模式的改革研究与实践）

    作者简介：陈肯（1991—），男，汉族，湖南人，博士研究生，讲师，研究方向：高温腐蚀与防护。