混合式創新教學研究
——以“生物質能轉化原理和技術”課程為例

李葉青，王靜暉，徐泉，江皓，周紅軍

（中國石油大學（北京）新能源與材料學院生物燃氣高值利用北京市重點實驗室，北京102249）

在傳統化石能源日趨短缺及其利用帶來嚴重污染問題的背景下，生物質能作為人類能源利用史上最為悠久的資源越來越受到人們的重視，其作為理想的替代能源，被稱為是繼煤炭、石油、天然氣之后的第四大能源。生物質能也是唯一可儲存的、可全面替代化石能源的可再生能源，在未來建設低碳能源體系和可持續發展社會中將起到十分關鍵的作用[1]。中國石油大學（北京）作為教育部直屬“雙一流”大學，響應國家號召，于2018 年獲教育部批準建立新能源科學與工程專業，以此來培養新能源方向復合型高級工程技術人才和具有較強工程實踐和創新能力的專門人才。

隨著中國目前社會經濟高速發展、城鎮化不斷擴大的階段，大量的廢棄秸稈和城市生活垃圾的清潔處理和資源化利用問題已經得到了有效地改善[2]。為了幫助學生建立對專業的整體認識，激發他們對本專業學習興趣，向整個學科的各專業方向學生系統介紹生物質能源利用的整體概況。中國石油大學（北京）開設了“生物質能轉化原理和技術”課程。該課程已經被列為中國石油大學（北京）新能源科學與工程專業的核心課程。本課程在對生物質能源利用方式的相關理論與目前生物質能產業化方面的發展方向闡述的基礎上，還重點介紹了生物質成型燃料、熱化學轉化、生化轉化。此外，還將科研前沿引入本門課的教學中，讓學生通過這門課的學習，掌握整個生物質能領域，了解前沿的科學研究成果。這門課程最重要的目的在于，增強學生對學習這門課的興趣和提高教學質量并且達到教學目標，因此課堂上應該采用一種不同于常規的教學方法。

近些年來，混合式教學在全球范圍內受到教育工作者的廣泛關注和學習。總的來說，混合式教學就是教師在課前將這節課相關的知識點以及需要討論的問題提前通過網絡發布出來讓學生查看，學生可以通過線上或線下查找資料和文獻來完成老師的問題，并制作相關的PPT 進行課上匯報。在課堂上，老師會抽出部分時間留給同學利用PPT 講解知識點，并將自己無法解決的難題與其他同學進行討論，最后由老師通過課程解答。這種教學模式區別于傳統的填鴨式教學模式，優點在于極大增強學生自主學習的積極性，有利于培養更多善于思考、動手能力強的人才。

1 課程現狀及教學方法分析

1.1 課程發展現狀

在能源轉型背景下，把“生物質能轉化原理與技術”作為新能源科學與工程專業的主干課程，對于人才的培養起到非常重要的作用。因此，用一種合理的教學方法讓學生更高效地學習該課程變得尤為重要，這就需要對于教學方法及教學內容進行不斷更新和嚴格篩選。一般情況下，大部分“生物質能轉化原理與技術”課程的教學都是完全按照教材的內容開展，枯燥地照搬課本知識不僅讓學生很被動，更容易產生抵觸的情緒。要讓學生從接受者轉變為課程的主動角色，教師要由知識的輸出者轉變為學生學習的引導者和促進者。

“生物質轉化原理與技術”是以生物質的高效轉換利用原理與技術作為研究對象的一門應用性學科，該學科課程不僅符合專業的培養目標和國家節能減排、低碳經濟等戰略需求，更為學生們提供了專業知識。為了增強學生的自主學習能力，提高教學質量，不僅需要改進創新教學方法，激發學生的求知欲，而且需要完善教學手段，提高學生學習專業知識的主觀能動性。在課堂教學中配合學生與學生講解和辯論形式使教學形式更加豐富，向學生展示一些理論性更強的前沿內容。通過加強實踐教學，更容易培養學生的實踐能力。

1.2 混合式教學模式的優勢

作為新型教學方式，混合式教學對學生的自主學習能力和學習的自覺性都提出了較高的要求，從最開始的“先教后學”到后來的“先學后教”，通過改變學生學習方法的流程，讓學生在課前先學習課程基本知識甚至自主了解前沿科技和前沿科研現狀，增強學生的學習自主性，在課堂上由老師解決同學們課前的問題，并組織同學進行討論問題，發表不同的見解，使教學模式相比于傳統課堂發生顛覆性的變化。

將混合式教學應用到“生物質能轉化原理與技術”課程教學的原因有以下幾個方面：①從課堂中心來講，傳統教學方法比較陳舊，以教師為中心，教學形式單一，課堂氣氛較沉悶，學生學習的自主能動性較低，應該促進以學生為中心，著眼于學習者的自主學習能力和發現并解決問題能力的提高；②從課堂的內容來講，“生物質能轉化原理與技術”這門課程的內容相比較其他基礎課程來講，課程內容較為新穎，教學的靈活性較強，非常適合混合式教學模式的應用；③從課程教學資源來講，該課程知識豐富度和前沿科技發展都有較強的優勢，能保證學生查閱資源和文獻的效果；④從學生的需求來講，自主學習相比較于被動學習有著極大的優勢，知識的掌握程度也有很大的提升，而且課上由學生講授PPT 可以鍛煉學生的自我表現能力，增進了學生之間的交流程度。

作為混合式教學，相比較于傳統的教學模式有著如下的優勢：①教師通過課前在網絡平臺（如微信、云班課、雨課堂等）發布課前學習內容，讓學生通過在線學習課程內容，查閱相關資料，主動思考獨立的解決問題，極大地提升了學生們的思考和自主學習能力；②對于教師來說，這樣的教學模式更好地減輕了課上的教學時間，把時間留給學生自己，由學生之間相互講解，解決各自疑問，并且讓教師對于課程難題和問題有了更好地針對解答性；③同學提前了解課程內容，通過課前查閱資料及系統整理，根據教師給出的關鍵知識點制作自己的PPT，并且在課前為其他人講解，相比較傳統的課上提問方式，不僅增強自主性，還提高學生的專業知識水平，也鍛煉其思辨能力和語言表達能力。

2 混合式教學在“生物質能轉化原理與技術”課中的應用

2.1 可行性分析

混合式教學摒棄了傳統教學（以教師為主，由教師直接向學生傳遞學習知識）的弊端，采用由學生向學生傳遞學習知識，教師作為輔助功能最后解決學生的疑惑和難題。混合式教學把課堂的主動權交給學生，讓學生之間更好地理解知識點，課堂上學生講授自己的PPT，也是教師在綜合考慮后布置的能讓同學們更好地拓展和學習課堂內容的任務，任務需要由學生們課下完成，極大地利用了課下的時間，不受時間和地點的限制，實現個性化學習。

“生物質能轉化原理與技術”這門課程面向的是本科生，剛剛從高中進入大學，雖然有一定的自我學習的能力，但是還達不到完全與老師互換身份講授課程的地步，所以相比于其他形式的新型教學方式（如翻轉式課堂），并沒有把主動權完全交給同學，而是將一部分課堂的主動權交給同學，同學先講授自己課前學習的知識點，再讓同學們之間充分的交流討論，最后由老師講授課上內容并解決學生們的疑問。既沒有走師生身份完全互換的極端路線，又保留了傳統教學的部分內容，并且教師將學生課前自學內容知識點與自己課上內容結合起來，可以在50 min 內完成高效授課。教師不僅可以對課上知識進行答疑，也可以解決學生對于課前學習中遇到的科研問題。

2.2 具體教學流程

下面以“生物質能轉化原理與技術”課中生物質炭模塊的教學為例來說明混合式教學方法的流程設計。

2.2.1 課前準備階段

課前準備階段分為兩個階段：教師準備和學生準備。

教師準備：在上課一周前將本節課需要學習的課程知識點以及學生需要講解知識點發布在網絡平臺（如微信、云班課、雨課堂）上[3]；給學生布置生物質炭的制備技術、生物質炭性質、生物質炭應用的PPT 講解任務。

學生準備：學生在課前通過網絡平臺及時獲取自己的學習任務，提前查看教師課程內容，通過查閱資料，解決教師提出的問題，并制作相關PPT；與同學交流，對于解決不到位的問題進行標記，方便課堂提問和交流討論。

2.2.2 課上內化階段

課上用5 min 時間讓一位學生做知識點PPT 匯報，并由該學生解決其他同學提出的相關知識點問題，教師進行引導討論糾正和記錄，方便后續課程內容重點講解上述問題。然后教師對于同學講解作出評價和補充，并進行后續課程講解。后續課程講解中，可通過網絡教學平臺發布限時的隨堂題目測試，不僅可以提高學生的參與性，而且有利于集中學生的注意力。對于題目的成績可以按比例計入平時總成績。在最后討論課上，通過辯論的形式，讓學生進行深入討論，辯論主題可以為“生物質炭和活性炭的區別”等，來提高學生的專業知識水平，并鍛煉其思辨能力和語言表達能力。

2.2.3 課下鞏固階段

通過課上對于學生提出的問題和隨堂測驗情況，充分了解學生對于課程的學習的不足之處，在網絡教學平臺上布置課后學習鞏固的作業任務，并在平臺上進行問題答疑，讓學生更好地掌握課程知識點和相關的科研信息。教師也要不斷總結教學中的經驗教訓，以便在以后的教學中進行更加合理的調整。

2.3 對于混合式教學模式中的思考

混合式教學方法要因地制宜，應該根據不同的課程進行不同的調整，對于不同的教學內容，要使用適合的教學方法進行教學。對于學生來講，教師布置的知識點不應過于晦澀，也不能過于簡單，要提前考察學生的基本情況，才能進行任務的布置。學生在自主學習時，一定會有對知識點的陌生感和自己的挫敗感，最終造成失去學習的信心和動力。教師在課前環節就應該加以引導和鼓勵，讓學生更好地完成任務并理解教學的大部分內容，混合式教學就可以在課上大大地節省理解時間，提高課堂效率。

其次，混合式教學在課堂上具有明顯區別于其它教學模式的優勢，對于“生物質能轉化原理與技術”課程來講，通過課前、課上、課下三個階段，無縫銜接地讓教師更好地把教學內容講授給學生，對于學生來講，這種課堂模式也讓其更好地吸收課程內容，極大地增加了學生的課堂積極性和對于知識學習的興趣，多方面多層次地拓展自己的視野，最大化地調動了學習的主動性。

3 結語

混合式教學相比較其他教學模式來講，雖然各方面都有不錯的表現，但在實際實施過程中卻有很多的困難。例如：學生的自主學習能力參差不齊，不能保證每節課的效率都達到最大化，無法避免不認真完成任務的學生，而且并不是所有學生都喜歡這種教學模式；該教學模式并不適用于學生人數多的大班，因為沒有辦法照顧到所有同學，無法保證平時成績的絕對公平性；且讓學生由被動學習轉變成一個主動學習還需要一個過程。因此，任何課程并不能照搬照用混合式教學方法，教師應該根據課程和學生的特點，不斷尋找適合的教學方法。