互聯(lián)網(wǎng)加和OBE理念在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用

趙超亮 董振偉 鈔春英 蔡拓

摘 要：本文根據(jù)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的課程特征，加入互聯(lián)網(wǎng)加和OBE的教學(xué)理念，促進了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)參與度。加強了課程學(xué)習(xí)的過程管理，以提升學(xué)生的能力和成果產(chǎn)出為目標(biāo)，對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的理論和實踐課程進行了改進和創(chuàng)新，為培養(yǎng)實用型、創(chuàng)新型材料專業(yè)人才提供了指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)加;OBE;材料科學(xué)基礎(chǔ)

一、前言

OBE，全稱為Outcome-based Education，也就是成果導(dǎo)向教育。這種教育模式重視學(xué)習(xí)成果，因此教學(xué)的過程管理和教學(xué)評價是十分重要的。定義、實現(xiàn)、評估以及總結(jié)和改造學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE理念的核心[1]。截至2018年12月，我國網(wǎng)民規(guī)模為8.29億，全年新增網(wǎng)民5653萬，互聯(lián)網(wǎng)普及率達59.6%，較2017年底提升3.8%。我國手機網(wǎng)民規(guī)模達8.17億，全年新增手機網(wǎng)民6433萬;網(wǎng)民中使用手機上網(wǎng)的比例由2017年底的97.5%提升至2018年底的98.6%，手機上網(wǎng)已成為網(wǎng)民最常用的上網(wǎng)渠道之一。手機也成為了大學(xué)生普遍使用的即時聊天和獲取資訊的工具，目前在軟件市場上出現(xiàn)了很多適合大學(xué)教育的應(yīng)用程序或者微信小程序，利用這些程序可以大大地提升同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性。《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程在材料科學(xué)與工程專業(yè)是起到橋梁作用的課程，上接《無機化學(xué)》、《物理化學(xué)》;下接《現(xiàn)代材料分析測試方法》、《材料物理性能》、《材料工藝學(xué)》等課程，因此也是一門至關(guān)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。在這門課里，同學(xué)們要學(xué)習(xí)到固體材料的結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用之間的相互關(guān)系，課程內(nèi)容在整個專業(yè)課程設(shè)置中，起到一個承上啟下的作用。課程的一些關(guān)鍵章節(jié)，例如晶體結(jié)構(gòu)、相圖和表面和界面，內(nèi)容相對較為抽象，需要學(xué)生較強的空間想象能力和邏輯思維能力。因此，互聯(lián)網(wǎng)加教學(xué)的生動、活潑、簡單易懂的方式，特別適合這門功課的教學(xué)。

二、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的課程特征

許昌學(xué)院的材料科學(xué)與工程專業(yè)面向于培養(yǎng)創(chuàng)新型、實用性材料工程專業(yè)人才，服務(wù)周邊地區(qū)經(jīng)濟、提高地區(qū)新材料研發(fā)水平。《材料科學(xué)基礎(chǔ)》這門課程是該專業(yè)的專業(yè)核心課程，分兩個學(xué)期進行教學(xué)，也就是細分為《材料科學(xué)基礎(chǔ)1》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)2》兩門課程在兩個學(xué)期內(nèi)完成教學(xué)，圖1是本課程的課程地圖。在OBE理念中，清晰的課程地圖，是保證教育教學(xué)成果的前提保證[2]。

本課程的課程地圖的繪制是針對于武漢理工大學(xué)第二版的經(jīng)典教材[3]。從圖1中可以看出，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容都是從一個核心概念“相”展開的。所謂“相”，指的是具有相同的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的均勻部分的綜合。而由相的概念出發(fā)，可以分為四個大的部分，也是所謂的“四位一體”教學(xué)法[2]。也就是組成相的固體——相體、相與相之間的界面——相界、直觀表達相的圖形——相圖、相與相之間在一定條件下發(fā)生的突變——相變。圖1左半部分的是具體的課程地圖，大二上學(xué)期講授相體和相界，其中相體包括晶體、非晶體和玻璃;而相界則包括表面與界面、疲勞與斷裂和腐蝕與氧化;大二下學(xué)期講授相圖和相變，其中相變包括相變、擴散、固相反應(yīng)和燒結(jié)。

相體和相界，基礎(chǔ)知識較多，需要學(xué)生具有一定的分析歸納能力和空間想象能力。而相變內(nèi)容，涉及到較多的公式推導(dǎo)和實際的工程應(yīng)用，既需要理解枯燥的基礎(chǔ)知識，同時也需要懂得材料的工程制備。

因此，這門課程涉及的課程分支較多，內(nèi)容紛繁復(fù)雜，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)要想達成，采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以避免會有諸多弊端。而如果采用互聯(lián)網(wǎng)加的手段，學(xué)生會更好的掌握課程，并能活學(xué)活用。

三、基于互聯(lián)網(wǎng)加和OBE的課程教學(xué)

（一）互聯(lián)網(wǎng)加教學(xué)

圖2是互聯(lián)網(wǎng)O2O教學(xué)模式的關(guān)系圖，為互聯(lián)網(wǎng)O2O教學(xué)模式的關(guān)系圖，可以看出，本課題將互聯(lián)網(wǎng)O2O教學(xué)應(yīng)用于材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)過程中，主要包括理論教學(xué)、實踐教學(xué)和教學(xué)管理三個方面[5]。其中，理論教學(xué)部分主要采用愛課程和微課兩個APP，愛課程是中國大學(xué)MOOC（慕課），包含中國各大高校的優(yōu)秀視頻課程，可以作為課堂教學(xué)外的輔助教學(xué)資源使用，微課則是自己制作的5-10分鐘課程小視頻，在視頻里用較短的篇幅，形象的動畫將課程傳達出來，在課前課后供學(xué)生觀看，具有寓教于樂的特點[6]。實踐教學(xué)部分，采用小木蟲和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法相結(jié)合，學(xué)生注冊小木蟲賬號，結(jié)合材料科學(xué)基礎(chǔ)理論知識，下載網(wǎng)絡(luò)共享資源，與老師或者與論壇內(nèi)的其它研究人員共同探討科研中遇到的問題。翻轉(zhuǎn)課堂，對新能源方向的熱點研究領(lǐng)域，定期向?qū)W生QQ群和微信群推送科研熱點資訊，讓學(xué)生及時了解自身研究領(lǐng)域的熱點、重點課題。最后，在教學(xué)管理部分，結(jié)合微信小程序——微助教和超級課程表，對教學(xué)過程進行管理，包括多課堂管理、一鍵簽到、開放討論、快速出題和學(xué)生數(shù)據(jù)管理，可以大大提高教學(xué)管理的效率。

（二）理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式

為了實現(xiàn)OBE，切實提高學(xué)生的理論水平和科研能力，我院開設(shè)了“材料之星”創(chuàng)新平臺實踐課，讓本科生在大二下學(xué)期根據(jù)興趣選擇導(dǎo)師，確定研究方向，進入實驗室進行實踐學(xué)習(xí)，并在大三下學(xué)期進行“材料之星”大賽，比賽通過PPT演講的方式，在規(guī)定時間內(nèi)展示研究結(jié)果，這種比賽大大激勵了同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生主動查閱文獻，制備新材料，教師指導(dǎo)和定期召開組會，可以有效實踐學(xué)習(xí)的內(nèi)容，都是在充分理解理論知識的基礎(chǔ)上，充分將理論應(yīng)用于實踐，將抽象的材料科學(xué)基礎(chǔ)知識應(yīng)用于新材料的制備和表征。

（三）教學(xué)的過程管理

對教學(xué)的過程管理也是十分必要的，首要就是對課程大綱進行嚴(yán)格修訂，首先明確本門課程所需要具備的能力要求。另外，對學(xué)生平時成績的詳細打分依然關(guān)鍵，學(xué)生的日常出勤，課堂學(xué)習(xí)。其次，課后學(xué)習(xí)在每節(jié)課都有詳細打分，每次的課后作業(yè)按照A+、A-、B+、B-、C+、C-、D+和D-八個等級進行打分，鼓勵同學(xué)們獨立認(rèn)真完成作業(yè)，并制定打分細則，保證平時成績的公平性。各個章節(jié)的重要性和難易程度均在大綱中詳細提現(xiàn)，對于每節(jié)課的重點和難點制訂了相應(yīng)的教學(xué)措施。

也引用了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，讓同學(xué)們在課前預(yù)習(xí)微課，上課后10分鐘內(nèi)作為老師上臺講課，這種方法不但可以提高學(xué)生的表達能力，同時對于講過的內(nèi)容印象十分深刻。

結(jié)論

通過互聯(lián)網(wǎng)加技術(shù)和OBE理念教授《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程，可以達到較好的教學(xué)效果，枯燥復(fù)雜的內(nèi)容，可以通過新型教學(xué)手段變得輕松直觀，同時結(jié)合實踐教學(xué)和詳細的過程管理，保證學(xué)生在知識上，能力上都能取得較好的學(xué)習(xí)成果。為了培養(yǎng)實用型、創(chuàng)新型的材料專業(yè)人才提供有力幫助。

參考文獻：

[1] 王春艷， 尹志娟， 李兆清等. 基于OBE理念的材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實踐[J]. 黑龍江工程學(xué)院學(xué)報， 2018.

[2]柯曉玲. 國外高校課程地圖探析[J]. 高教探索， 2012（1）：59-62.

[3] 董振偉， 王云克， 梁瑋，等. 高校轉(zhuǎn)型發(fā)展背景下的材料科學(xué)與工程教學(xué)改革研究[J]. 教育教學(xué)論壇， 2018， No.368（26）：141-143.。

[4]張聯(lián)盟. 材料科學(xué)基礎(chǔ)[M]. 2004.

[5]梁瑋， 牛亮峰， 董振偉. “互聯(lián)網(wǎng)+”時代的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)[J]. 山東化工， 2017， 46（19）：141-142.