“互聯網+”時代基于學生自主學習的《生物材料制備與工藝》課程改革探索

王昭 郝凌云 葉原豐 張小娟

摘要：《生物材料制備與工藝》作為功能材料專業的核心課程，在應用型人才培養方面具有不可或缺的作用。基于“互聯網+”時代構建專業課程網站，開展線上—線下混合式教學，引入翻轉課堂，同時將科研融入教學，并建立多元化的教學評價體系，有效提高了學生的學習積極性和自主學習能力，取得了良好的學習效果。

關鍵詞：課程改革;自主學習;翻轉課堂

一、緒論

隨著社會經濟的不斷發展，互聯網科技突飛猛進，信息技術和網絡平臺得到廣泛應用。特別的，在線開放課程作為一種全新的課程與教學模式，以其新穎性、自由性、受眾多等優勢迅速流行[1]。慕課、微課等課程以海量的信息資源、隨機的學習場合、個性化的信息服務以及交互的便捷性，為大學生的學習和發展提供了新的機遇和動力，同時也對大學生的自主學習能力提出了更高的要求[2]。

自主學習是與傳統的被動式、接受式學習方法相對的一種現代化學習方式。它是以學生自己作為學習的主體，通過獨立閱讀、分析、觀察、研究、探索、實踐等方法來實現學習目標。培養學生的自主學習能力，不僅是實現專業培養目標、提高學生自主創新能力、樹立終身學習理念的需要，也是適應學習型社會發展的必然要求。自主學習能力水平受學習者自身特質（如自我約束能力、時間管理能力、目標管理能力、計劃管理能力以及問題解決能力）以及學習策略、評價指導等因素的影響[3]。研究發現，目前大部分大學生自主學習能力和效果不佳，一方面在于學生對網絡學習資源的鑒別力不夠，無法精準篩選出網絡媒介中的優質學習資源，造成了時間的大量浪費;另一方面在于學生缺乏學習的主動性，且網絡環境下的自我規劃和自我管理能力不足[4]。事實上，自主學習并不是學生的獨自學習或無助學習，它是在教師的指導幫助下、在強烈的求知欲的驅動下激發起學習的積極性而進行的一種主動的、建構性的學習過程。因此，構建學生自主學習的環境，激發學生自主學習的興趣，發揮高校教師在學生自主學習中的引領示范作用，對于提高大學生的自主學習能力具有重要意義。

金陵科技學院作為教育部批準的培養高級應用型人才的本科院校，實施“地方型、應用型”的辦學定位，“南京化、網絡化”的發展戰略。面向江蘇省生物功能材料產業的發展需求，結合我校辦學定位，材料工程學院于2016年開設“功能材料”本科專業，著力于培養從事生物功能材料工藝設計、技術開發、結構設計、材料檢測、生產管理的高級應用型專業技術人才。《生物材料制備與工藝》課程作為功能材料專業的核心課程，重點介紹生物醫用金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料的合成制備方法及成型加工工藝，使學生掌握生物材料的制備、改性、加工成型方法等專業知識。因此，基于功能材料專業應用型本科人才培養方案，借助于現代信息技術手段，為學生搭建自主學習的平臺，切實提高學生的自主學習能力，對培養出能從事基礎研究、應用研究和技術開發研究的高素質應用型人才具有重要意義。

二、《生物材料制備與工藝》課程改革探索

（一）有機整合教學內容，建設專業課程網站

生物材料學作為生物學和材料學的交叉學科，內容涉獵廣泛、知識體系復雜。生物材料制備與工藝是在生物材料學課程的基礎上，重點介紹生物材料的制備及成型加工方法，培養學生對生物材料的設計、制備、改性和選材的能力。課程涉及知識面廣，涵蓋大量的基本知識、基本概念等記憶性和理解性的內容，而課程課時量有限，大量講授基本概念勢必會影響學生創新能力和發散思維的培養，因此，需有機整合課程內容。本課程主要在生物醫用金屬材料、生物醫用無機非金屬材料和生物醫用高分子材料范圍內選擇幾種經典的生物材料講授其合成制備技術及成型加工方法，同時引入生物材料學領域當前研究熱點以及新材料、新技術等作為專題講授，如生物材料3D打印新技術、聚合物藥物載體制備方法等。

另一方面，依托超星泛雅平臺構建適合于本專業學生的課程網站，通過開展線上—線下混合式教學，提高學生的自主學習能力和效果。基于課程教學大綱，圍繞章節重難點，對章節內容進行匯總整理，并按照提出問題、分析問題、解決問題的思路進行二次加工，設計一級主題，并細化為二級、三級層次，根據每一個層次的知識點錄制教學視頻，同步上傳多媒體課件、教學視頻、學習要求和重難點，便于學生課前預習及課后復習。設計在線作業、專題討論、主題活動等師生互動板塊，引入課程資源、相關資訊、學科競賽等拓展內容。如此，學生通過課前自學對知識有一定的了解，課程上討論提問環節參與度明顯上升，對問題的思考深度也有所增加。

（二）引入翻轉課堂，實現以學生為主體

翻轉課堂要求學生通過課外自學，課堂上擔當主角，將自己在獨立研究或與同學共同探討中獲得的知識進行匯報，分享問題解決思路和感悟，而教師的主要任務是幫助學生完成知識的內化。因此，翻轉課堂有利于培養學生的自主學習能力，又能提升學生的溝通能力、表達能力和團隊合作意識。并且，在該過程中，教師能夠較好地掌握學生對知識的理解和運用程度。依據本課程的特點，引入專題演講和討論環節。小組學生自主調研生物材料制備相關前沿進展，并以PPT的形式呈現，進行專題演講。學生報告專題有“通過NCA開環法可控制備聚氨基酸”“沉淀聚合法制備聚合物微球的研究進展”“可生物降解醫用聚氨酯的制備及改性策略”等。演講結束后，由其他組同學進行提問，小組成員共同回答。教師對各小組的報告進行點評，并根據學生演講和答疑情況進行適當補充講解。

（三）將科研融入教學，激發學生學習興趣

本課程是基礎知識與前沿進展相結合、多學科知識交叉，并與行業深度融合的綜合性課程。然而，現有課程教材內容知識相對陳舊，側重于理論性和概念性知識的描述，缺乏最新的研究進展及應用展示，學生學起來感到枯燥乏味。教學在于知識的傳播，而科研在于知識的探索，好奇心驅動下的探索才能更持久地激發個人的學習興趣，有利于切實提高自主學習效果。

本課程教學團隊均長期致力于生物醫用材料的制備及應用方面的研究，具有豐富的科研經驗。課程章節分別由相應教師在其擅長的研究領域講授，在此過程中，引入國內外具有代表性的相關研究成果和學科前沿進展，以教學案例的形式融入課堂教學中，積極擴展課堂教學資源，增添課堂教學的樂趣，激發學生的學習興趣和主動性。例如，在甲基丙烯酸酯基聚合物的制備及生物醫用一節，由我院眼視光專業教師講授甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）基隱形眼鏡的制備工藝，以及如何通過改性有效改善隱形眼鏡的含水量、透氧率、抗菌等性能。同時，教師將其在科研活動中的方法、經驗、體會和結論引入課堂，向學生傳遞課堂學習知識的重要性和實用性，并且引導學生在學習過程中勤于思考、大膽設想、勇于創新。除此之外，依托學院現有科研平臺，功能材料專業實行本科導師制培養方法，導師和學生通過雙向選擇，學生進入導師課題組，參與導師科研工作，教師帶領學生積極參與大學生創新創業訓練計劃、大學生挑戰杯以及各種專業技能大賽，鍛煉學生實踐能力和研究創新能力。如筆者指導的《基于分子印跡技術的載藥硅水凝膠隱形眼鏡的制備及性能研究》和《智能納米凝膠微球的表面功能化修飾及藥物負載性能研究》項目分別獲得2019年度國家級和2020年度江蘇省大學生創新訓練計劃項目資助，《基于天然甾體的有機功能分子的設計合成及生物醫用研究》獲得校級科教融合項目資助。學生通過科研，加深對知識的理解，并增強自主學習意識和能力。

（四）建立多元化教學評價體系

在自主學習能力培養方面，如果沒有教師提供有效的評價機制，學生就無法進行個性化的、科學的自我評價，不利于學習過程中的自我調節和自我激勵。因此，加強教師在學生自主學習過程中的監督指導作用，探索一條多元化的評價體系，對促進學生自主學習能力的提升至關重要。

結合本課程特點及培養目標，建立了以學生為主體的多元化教學評價體系，采用總結性評價和過程性評價并重的方式，具體包括以下部分：（1）在線學習（占比20%）：包括視頻觀看、作業、主題討論等。學生在完成一個模塊內容的學習后，可進入該學習模塊的自測環節，對該模塊的學習達成度進行自評。自評結果將有利于學生找到學習差距，并可有針對性地進行強化學習，從而提高學習成果達成度。教師根據視頻觀看時長、任務點完成情況、作業完成情況、話題討論參與度進行綜合評分。（2）課堂表現（占比10%）：教師針對重點知識點進行講授，并進行課堂提問，根據學生出勤情況和課堂表現進行評分。（3）專題演講和討論（占比20%）：由學生選擇與課程相關的學科前沿進展，以PPT形式展現并進行演講，由觀摩學生和教師評分相結合。（4）集中測試（占比50%）：教師根據課程培養目標和要求，對重點知識點采取閉卷考試形式進行測驗。閉卷考試可以給予學生一定的壓力，督促學生進行集中性的鞏固復習，保證教學質量，同時，有利于教師評估學生對課程知識的整體理解、掌握和運用情況，并對學生的自主學習效果進行綜合評價。

三、結語

在《生物材料制備與工藝》課程中進行了系列的教學改革探索，引入翻轉課堂，進行線上線下混合式教學、積極將科研融入教學，并建立多元化的教學評價體系，學生的學習主動性被極大調動起來，課堂積極性和科研參與度有明顯提升，語言表達能力、邏輯思維能力也得到增強，達到了提高學生自主學習能力和效果的人才培養目標。

參考文獻：

[1]彭常明.大規模開放式網絡課程一般結構與學習案例研究[D].武漢：華中師范大學，2014

[2]鄭勤華，陳麗，林世員.互聯網+教育：中國MOOCs建設與發展[M].北京：電子工業出版社，2016：8.

[3]陳立娟.互聯網+背景下大學生自主學習模式研究[J].創新創業理論研究與實踐，2019，（21）：104-105

[4]張娜娜，陳靜.“互聯網+教育”背景下大學生自主學習能力提升策略研究[J].教育現代化，2019，（78）：111-115

項目名稱：江蘇省現代教育技術課題（項目編號：2019-R-79147），金陵科技學院科教融合項目（項目編號：2020KJRH44）

作者簡介：王昭（1989— ），女，蒙古族，河南南陽人，博士，講師，研究方向：生物醫用材料。