一流課程建設背景下無機材料科學基礎線上線下混合式教學研究與實踐

劉敬肖，史 非，張晶晶，姜淑文，劉素花

（大連工業大學 紡織與材料工程學院，遼寧 大連 116034）

隨著經濟的快速發展，社會對高校人才培養質量的要求不斷提高。課程是人才培養的核心要素，課程質量直接決定人才培養質量。2019 年教育部《關于一流本科課程建設的實施意見》中提出要聚焦新工科建設，建設一批培養創新型、復合型人才的一流本科課程。當前，采用傳統的面對面單向傳輸式現場授課和學習模式已不能滿足培養高質量人才的需求，線上線下混合式教學必將成為未來高等教育的發展趨勢。無機材料科學基礎課程是實現無機非金屬材料工程專業學生畢業要求的重要單元，課程教學不但要將“掌握無機材料科學基礎理論知識，具有無機非金屬材料新產品、新技術研發能力”作為課程的培養目標，同時還要更加注重“解決復雜工程問題能力”“研究能力”“團隊合作”“溝通能力”和“終身學習”等能力的培養，因此，在一流課程建設背景下，對無機材料科學基礎課程線上線下混合式教學模式進行研究與實踐對于實現上述培養目標具有重要意義。

一、線上線下混合式教學應解決的重點問題

《工程教育專業認證標準》的12 項畢業要求中明確指出培養學生“研究能力、分析問題和解決復雜工程問題等能力”的重要性。材料科學與工程和無機非金屬材料工程等材料類專業對實踐環節具有很高的要求，《材料類專業工程教育專業認證補充標準》提出：“專業課實驗開出率應達到90%以上，其中綜合性、設計性和創新性實驗課程占總實驗課程比例大于60%，”由此可以看出，創新思維與實踐能力的培養在材料類專業培養目標中尤其重要。無機材料科學基礎作為無機非金屬材料工程專業的專業基礎和主干課程，課程質量對于培養無機非金屬材料工程領域創新、應用型人才至關重要。因此，基于工程教育專業認證的目標導向需求，在一流課程建設背景下，無機材料科學基礎課程建設與改革應主要包括以下幾個方面：（1）立足經濟社會發展需求和人才培養目標，優化重構教學內容與課程體系，力爭在課堂教學中引入工程和科研實踐案例，滲透思政信息，激發學生學習興趣和學習動力；（2）加強課堂設計，以學生為中心，通過研討式教學使學生能夠深入理解基礎理論知識，提高其分析問題能力；（3）充分利用網絡課程資源和線上線下混合式教學，解決好教與學之間的矛盾問題，進一步提升學生學習效果。

目前，無機材料科學基礎在一流課程建設背景下，已對課程教學內容、教學課件和教學視頻重新進行了完善和提高，網絡課程資源也更加豐富，增加了更多的科研案例，并先后于2018 年和2020 年獲評校級精品課程和遼寧省線上線下混合式教學一流課程。在上述課程內容建設基礎上，如何進一步完善和提高線上線下混合式教學質量和效果就顯得尤為重要。

二、利用超星學習通平臺進行線上輔助教學

近年來，通過對大量相關文獻的查閱及總結，以及通過對無機材料科學基礎課程建設和線上線下混合式教學模式的研究與實踐，課組教師在線上線下混合式教學模式建設與改革方面取得了長足的進步和豐碩的研究成果，獲得了很多具有建設性意義的理論規律和實踐經驗。實踐表明，利用超星學習通網絡課程平臺輔助教學更有利于解決教與學之間的矛盾問題。例如，利用超星學習通平臺分別針對學生的課前、課中和課后三個階段進行輔助教學，通過在課前發布學習目標、教學課件和錄制的講解重要知識點的短視頻，能夠幫助學生達到高效的預習效果，學生在上課時帶著問題去聽，能夠起到事半功倍的效果。

傳統教學中，教師在課堂上不得不針對大多數學生講授相同的課程知識，這往往導致尖子生“吃不飽”和基礎差的學生“吃不消”的局面。而采取超星學習通網絡課程平臺進行線上輔助教學，既可為尖子生拓展專業視野提供更豐富的網絡課程資源；同時，又可使網絡課程資源成為基礎薄弱學生的強心劑和加油站。網絡課程中的錄播課、短視頻和課件能夠幫助學習能力差的學生通過多次反復觀看和學習，真正理解和掌握課程基礎理論和相關知識，從而達到尖子生學得更好和差等生能學好的雙重效果。而且，通過學生對網絡課程資源的自主學習，能夠有效提高學生的自主學習能力和理解能力。因此，借助超星學習通網絡課程平臺進行輔助教學能夠讓全體學生受益，不但是解決尖子生吃不飽和差等生吃不消問題的有效辦法，而且還是全面提高全體學生學習能力和拓展其專業視野領域的最佳途徑。

三、以學生為中心進行線上互動式教學

疫情期間，線上教學成為主要的教學模式，為了讓學生能夠收到良好的學習效果，課組教師進一步完善了網絡課程教學資源，更新了教學課件，并重新錄制和上傳了新的課程錄播課短視頻。通過近一段時間的線上教學實踐發現，以學生為中心的線上互動式教學更有利于調動學生的學習積極性和參與度，在培養學生的學習興趣和思考能力方面發揮了重要作用。

2021 年11 月的線上教學期間學生不同日期訪問網絡課程頁面的統計次數如圖1 所示，可以看出，有6 天時間學生的訪問次數呈現出峰值狀態，而呈現出峰值的時間正好與線上教學的時間段吻合，60 多名同學平均日訪問次數達到了600 多次，說明線上教學能夠大大促進學生的學習主動性，有助于培養學生的自主學習能力。

圖1 2021 年11 月線上教學期間學生訪問網絡課程頁面次數統計

此外，通過線上互動，教師能夠及時掌握學生的學習效果和對知識點的掌握情況，從而更加有針對性地加強某個知識點的講解和練習。某次線上教學隨堂練習判斷題學生回答情況統計結果如圖2 所示。對學生某測驗題的回答正確和錯誤統計情況如圖3 所示。通常，教師在每次發布隨堂測驗題后，學生會迅速去回答，而教師能夠及時掌握學生的答題結果和學習效果。根據圖2 和圖3 的隨堂練習結果統計情況，教師可以查看回答錯誤的學生名單，從而能夠即時了解哪些學生回答錯了，并由此通過調查學生答錯的原因而能夠及時給回答錯誤的學生以輔導和解答，從而能夠保證每個學生都能準確掌握課程知識點并跟上課程的教學進度。

圖2 線上教學某次課某個隨堂判斷題學生回答情況統計

圖3 線上教學某次課隨堂練習中學生答題正確與錯誤情況統計

在線上教學期間，教師幾乎每天都會到超星平臺上增補課程教學資源、發布線上教學通知及發布或批閱作業和測驗。無論是課前、課中還是課后，都會通過微信、超星網絡課程平臺與學生充分進行溝通和互動。首先，每次上課前，通過發布有關本次課線上教學的流程和安排，可以讓學生對本次課的具體學習內容和課堂安排有一個全面的了解，而教師通過查看同學們對線上教學通知的查看記錄，則能夠清楚掌握哪些同學還沒有查看通知，以便及時在學習通里給予提醒，以確保每位同學都能清楚知道每次線上課程的學習內容和教學安排。其次，每次線上課程開始時的簽到及回答問題、隨堂練習和問卷等活動內容，更是讓同學們感覺到線上課堂學習充實高效。同學們為了能夠正確回答老師發布的每道隨堂練習題，不得不充分利用課堂每一分鐘認真觀看和學習課件及視頻。對于個別愛偷懶、不愛學習的同學，由于線上教學的互動，使教師能夠及時發現哪些同學沒有回答問題或是回答問題不正確，從而能夠及時給予提醒和糾正，避免個別不愛學習的同學偷懶、學習跟不上和愈發不愛學習的情況發生。

由于疫情原因，2021 年11 月9 日—11 月26 日3周共6 次課的線上教學期間，教師共發布線上隨堂練習31 次，每次課的隨堂練習和提問、問答等互動式教學，促進了同學們真正認真的學習和思考，在培養學生的自主學習能力和思考能力方面發揮了重要作用。

通過調查問卷發現，65.6%的同學贊成線上互動式教學，即“通過學習通和超星平臺，在老師指導下學習課件和視頻，學習期間老師發布隨堂練習和測驗，能夠促進對知識點的掌握；”此外，84.7%的同學認為線上教學時自己的學習態度比以前線下教學更認真。大多數同學認為，線上線下混合式教學更有利于提高學習效果和培養同學們的學習能力。

四、充分融合科研案例進行線上線下混合式教學

“互聯網+”時代，線上線下混合式教學必將成為未來學校課程實施的主流模式。混合式教學是在“以本為本”“以學生為中心”“打造一流課程”的國家教育改革大方向引導下產生的一種新穎的教學模式。線上線下混合式教學模式不是“線上”與“線下”的簡單疊加，而是通過課前導學、線上自主學習、課堂重點難點講解、線上線下深度討論和過程性考核等多種教學方式，將傳統的以“以教師講授為主”的模式向“以學生自主學習為主”的模式轉變，培養學生學習興趣和自主學習能力，鍛煉學生獨立思考能力，從而獲得最優化的學習效果。

融合科研案例的研討式教學，是以學生為中心，結合恰當的科研案例，圍繞核心知識點，以研討的方式進行教學。案例研討式教學將更有利于調動學生的學習積極性，有利于培養學生的自學能力和分析問題能力。例如，在課程教學期間，教師可以設置不同的課題，要求學生分組查閱相關文獻并進行總結制作成PPT 進行課堂匯報。實踐表明，文獻查閱、PPT 制作、課堂報告和線上答辯等學習活動均能夠激發學生的學習動力和拓展課程的學習深度。基于創新能力培養的線上線下混合式教學日益受到重視。

當前，無機材料科學基礎課程線上線下混合式教學模式主要體現出以下幾個特點：（1）不斷更新的教學課件和錄播課視頻，能夠保證學生獲得良好的自主學習效果；（2）豐富的網絡課程資源，為尖子生進一步拓展專業知識領域和學科前沿發展奠定了基礎；（3）充分的課前、課中和課后互動及交流，調動了學生的學習積極性，有助于學生掌握扎實的課程理論知識；（4）線上開放式討論話題及啟發式、案例研討式教學進一步調動了學生的學習動力，有助于培養其分析問題能力、研究能力、溝通能力和解決復雜工程實踐問題的能力。無機材料科學基礎線上線下混合式教學模式及流程示意圖如圖4 所示。目前，無機材料科學基礎課程線上線下混合式教學已經過了多個教學周期的運行和實踐，在線上線下混合式教學過程中，課組教師堅持深入學習和研究，不斷改進和提高教學模式，在線上線下混合式教學模式研究與實踐方面取得了較好的效果。特別是，教師在超星網絡課程平臺的討論話題中既可以針對相關章節內容疑難問題與同學們進行交流和探討，又可以發布跟課程核心知識內容相關的新型材料的研究，從而引導同學們展開討論；而且所有同學都能看到對每個話題的討論和分析，這種線上開放式答疑和案例研討的方式對于全體同學的學習都會有很大幫助。

圖4 無機材料科學基礎線上線下混合式教學模式及流程示意圖

五、結束語

在一流課程建設背景下，基于《工程教育專業認證標準》和畢業要求，以目標為導向，對無機材料科學基礎課程持續建設和改革對于培養高質量的專業人才具有重要意義。而融合科研案例的線上線下混合式和研討式教學更有利于培養學生成為具有“創新能力、團隊合作、研究能力、學習能力和解決實際工程復雜問題”等多元能力的高素質復合型人才。