新工科背景下專業課“三堂互融”混合式教學模式構建
——以“高分子物理”為例*

胡麗華 周春華 李 輝 杜 宇 姜緒寶 李 學

（1.濟南大學化學化工學院 山東濟南 250022；2.濟南大學商學院 山東濟南 250022）

引言

新工科建設是應對新經濟的挑戰，從服務國家戰略、滿足產業需求和面向未來發展的高度，在“卓越工程師教育培養計劃”的基礎上，提出的一項持續深化工程教育改革的重大行動計劃。其主要目的是加快培養新興領域工程科技人才，改造升級傳統工科專業，主動布局未來戰略必爭領域人才培養[1-2]。

2018年，在以“以本為本 植根課程——一流本科教育與一流課程建設”為主題的第十一屆“中國大學教學論壇”上，教育部高等教育司司長吳巖表示，課程是人才培養的核心要素，課程是人才培養的核心要素，是教育的微觀問題，解決的卻是戰略大問題，是體現“以學生發展為中心”理念的“最后一公里”。同時，他也指出，課程是中國大學普遍存在的短板、瓶頸、軟肋，是一個關鍵問題[3-9]。

本校高分子材料與工程專業是國家一流本科專業，承擔教育部首批“新工科”研究與實踐項目，并已通過“教育部工程教育專業認證”。當前的專業發展對人才培養目標提出了更新、更高的適應社會和行業發展的要求。而“高分子物理”課程作為高分子材料與工程專業的核心專業基礎課，經過多年的積累和建設，已經成為山東省一流課程、山東省課程聯盟“高分子物理”在線課程和山東省精品課程，在專業人才培養過程中發揮了重要的作用。

作為一種興起不久的教學模式，混合式教學得到了很多實施者的肯定。然而，在實際應用中，仍然存在需要進一步優化的問題。首先，以“高分子物理”課程為例，它承載著培養具有實踐創新能力的工程專業人才的使命，而當前的教學內容對課程目標和畢業要求的支撐度不夠的情況是存在的。比如，缺乏理論和實踐的結合、缺乏學科前沿和最新科研成果的融入等。部分在線開放課程的線上資源只是按照教材及教學計劃進行的教學講授內容，主要采取微視頻的方式展現，形式比較單一，且知識點比較零散，缺乏綜合性和拓展性資源，學生學習之后不能很好地構建知識的整體框架，不能綜合運用所學去分析解決問題。其次，在實施混合式教學的過程中，如何更好地激發學生線上自主學習的積極性、如何更好地通過精心的教學設計加強線下課堂的互動性和啟發性等問題，仍然值得進一步探討和解決。在當前的“互聯網+教育”背景下的混合式教學，應該是從學生視角關注學習體驗，以學生為中心展開教學。而目前國內外學者多數從理論框架層面或從質量管理評價視角對混合式教學進行評價，較少從課堂教學的實踐層面對混合式教學課程進行研究[10]。如何構建多維度、多層次的評價模式，提高評價的科學性、客觀性和全面性的問題，仍有待更深入地思考和實踐。

為了解決上述問題，我們提出在新工科背景下，在一流專業的專業課上構建并實踐線上課堂、線下課堂和科創實踐課堂“三堂互融”的新型混合式教學模式。以期以一流的課程為載體，提升專業人才培養質量。

一、“三堂互融”混合式教學整體方案

“三堂互融”混合式教學整體方案圖如圖1所示。線上課堂主要是基于理論慕課、新常態教材、虛擬仿真實驗和實踐指導慕課等展開。線下課堂主要是在線上自主學習的基礎上，在線下的課堂中進行課堂前測、設計實踐討論、工程案例討論以及重難點討論等活動。科創實踐課堂則是依托多層級創新創業能力訓練實踐平臺，激勵學生參加開放實驗、創新訓練和SRTP項目，鼓勵其參加各級各類科創競賽。三種課堂有機統籌，相互交融，多方位建設一流課程，以最終培養實踐創新型高素質專業人才（如圖1）。

圖1 “三堂互融”混合式教學整體方案圖

二、制定與新工科建設相適應的、以解決復雜工程能力培養為核心的教學大綱，重構教學內容

教學內容要緊跟學科發展前沿，緊密結合經濟社會發展需求，依據線上線下混合式教學的特點，重構知識體系，注重知識的碎片化與整體性相統一。及時把教研和科研最新成果轉化為教學內容，使教學內容更具時代性、前瞻性和應用性，強調理論聯系實際，建立“學以致用”的理念。

1.強化“三基”知識的掌握，精選內容

在教學過程中注重學生對“三基”知識的掌握，通過對知識點的重組，提出了以聚合物結構決定性能和高分子運動特點為學習本課程的兩條主線，通過對高分子材料的結構和性能的講解，能夠是學生抓住主線，掌握重點內容，觸類旁通地學習高分子化學與物理，從而保證學生能初步根據結構與性能、性能與應用的關系應用到實際當中去，解決實際問題。

2.引入學科前沿，拓展知識

在保證課程的系統性、強化“三基”知識的前提下，正確處理好課程的經典內容與最新進展的關系。老師們與時俱進，努力跟蹤、收集、學習高分子科學的新成就，有機地將近年來高分子科學的最新成果融會貫通到課程的相關章節（例如，增加了單鏈凝聚態、分子模型、納米材料對聚合物性能的影響、原位共混等），使學生能更好地理解高分子化學與物理“三基”知識，“結構決定性能”的真諦。提高了課程先進性和趣味性，拓展了學生的知識，增強了學生的創新意識。

3.注重理論聯系實際，突出專業特色

在教學時非常注重體現本專業特色：高分子材料一個非常重要應用就是化學建材，例如，綠色涂料、防水卷材、減震降噪阻尼材料等，在教學內容的安排上適當增加這方面的案例，同時要將教師的科研成果引入到教學中，使學生更加熱愛自己的專業，增強學習的動力，體會學習和掌握高分子物理專業基礎課的重要性。

4.依托超星學習通平臺，建設形式豐富的線上課程資源

理論慕課的線上課程資源建設中包含基本課程資源建設及拓展資源建設。建設虛擬仿真資源，要遵循“虛實結合、相互補充、能實不虛”的原則，針對高危險、高毒性、高消耗性、大型或綜合訓練，建設化學化工虛擬仿真實驗教學中心十分必要。通過結合仿真實驗教學中心平臺，促進實踐教學與信息化的深度融合。針對虛擬仿真實驗和科創實踐課堂內容，設計并制作相關主題的實踐指導慕課。以便讓學生在課前進行自主學習，從而更好地提升實驗、實踐學習效果。

三、以線上線下混合式教學為主，構建多元化新型教學模式和教學方法，并借助學習通和雨課堂，激活教與學

1.線上線下混合式教學的設計與實施

線上線下混合式教學的設計和實施，主要包括課前學習、課上學習和課后任務三階段。課前教師發布基于網絡資源的線上學習任務，并獲得學生的學習反饋；課中教師再針對重難點進行面授，并開展多種形式的教學活動，深化學生對知識的理解、掌握和應用；課后教師要及時總結學習情況。在整個教學過程中，可以借助學習通和雨課堂教學平臺實現任務發布、檢驗檢測、討論互動等過程，激活教與學。

2.線上課堂教學方法和策略

線上課堂一般包括同步的線上課堂（如直播教學等）和異步的線上課堂（如課后線上練習等）。其混合實施的關鍵在于實時交互、異步學習活動和學習支持服務的設計、組織、實施及相互協調，進而幫助學生在時空分離的情況下有效進行獨立自主的學習。

同步的線上課堂教學包括直播教學和網絡實時答疑兩種方式。直播教學要做到目中有人，心中有人。教師會采用下面這幾個策略。一是可以通過提問、征詢意見、投票、給學生獨立思考時間、討論等形式，讓學生參與教學活動。畢竟，真正好的課堂，所有人都參與其中。二是可使用協作式知識建構技術，通俗地說，就是為學生的發展提供腳手架，提供明確的指引和指導，包括采用不同的協作和知識建構的技術支持。例如，直觀的信息圖可以為學生提供理解知識的結構化表格；而明確的相關協作任務和評價量規可以讓每一個學生在開展在線學習和小組協作時，知道自己該做什么以及如何去做。三是將演講切分成小片段或單元。報告和講座很容易變成長篇大論和獨角戲。一個比較容易操作的辦法是將長篇切分成一個個小的、具有緊密內在聯系，卻又相對獨立和完整的小單元或片段，并在這些小片段之間插入互動元素，如提問、投票、搶答等。教師要把教學內容、教學目標和教學活動分成一個一個的小模塊，采取小步子，逐步推進。四是要善于使用“破冰”技術打開局面。“破冰”技術在企業培訓中有著長期的實踐，也有許多非常精彩和成功的經驗，在直播教學中，開場活動和“破冰”游戲尤其重要。

異步的線上課堂則通過對學習資料的提供和組織在線學習活動，幫助學生在直播課后繼續開展學習。我們可采取這幾個措施來促進學生學習。一是促進情感深層次參與的策略，包括激勵策略、參與策略和聯系策略等。二是促進行為深層次參與的策略，包括反饋策略和交互策略等。三是促進認知深層次參與的策略。包括問題策略、重組策略和拓展策略等。

此外，教師還要設計學習支持服務活動。在線學習中，學生有不同的學習過程和表現，教學團隊需要關注他們的具體表現，才能及時提供指導、引導和輔導，也即“學習支持服務”。學習通平臺可以提供學生學習的數據報告，教學團隊需要及時閱讀學習報告并及時關注需要幫助的學生即可。常見的學習支持服務還有在線答疑，可以是同步的或異步的，可以用論壇的形式進行，也可以問題回答的方式進行。

3.線下課堂教學方法和策略

依據教學目標，靈活運用BOPPPS教學模式、五星教學法等，結合翻轉式、問題式、啟發式、討論式、同伴互助式等教學方式，激活線下課堂，有效提升教學效果。例如，在課前學習的過程中，學生們已經提出了一些問題。到了線下的教室里面，教師將收集起來的這些問題先拋給學生，組織學生之間互相解答。教師則在一旁點評補充。或者根據學生課前學習過程中反饋出的難點或疑惑比較多的知識點，采用啟發式教學對重、難點知識進行教學，然后再以課上習題、案例研討、小組項目等方式開展啟發式教學活動。在此過程中，借助雨課堂實現“生—生”“師—生”高效深度的互動交流，形成豐富的學習數據，便于過程化考核。實施如此的翻轉課堂教學之后，教師和學生之間的互動深度得到加強，個性化接觸的時間也變得更多，教師不再高高在上，學生也不再光等灌輸，課堂儼然成為師生、生生進行交流討論，以最終解決問題的地方。學生們在積極活躍的課堂氛圍中不斷地進行頭腦風暴，高效地內化了所學知識，獲得了能力的提升。

4.科創實踐課堂實施策略

依托我們構建的創新創業能力訓練實踐平臺，開設課內課外相融合、校內校外相補充，多層次、立體化、開放性的科創實踐課堂，實現學生知識向能力的轉化。設置實驗學分與創新學分，提高學生參加各類創新、實驗、實踐訓練項目的積極性，鼓勵其參加各級各類科創競賽，培養學生的創新創業能力。在實施過程中，學生是課堂的主體，教師則是課堂的輔助角色，發揮引導、啟發、點評、梳理、總結等作用，及時給學生的科創實踐活動提供幫助。科技創新的過程是發現問題、分析問題、解決問題的過程。科創實踐課堂也要以學生為主體，以問題為導向，以研究項目為載體，注重學習過程與成果的科學性、可行性和創新性。創實踐課堂可以以競賽的模式展開。例如，基于學科、行業發展過程中面臨的問題設計項目主題，發布競賽要求和評分規則，學生得分可納入課程的過程化考核。這樣一來，不僅可以讓學生了解了科創競賽的比賽流程，也可以從學生作品中擇優進行繼續深入的研究，營造濃厚的創新創業實踐氛圍。

四、搭建多層級創新創業能力訓練實踐平臺

將本校的山東省先進建筑材料協同創新中心、山東省“氟化學及特種化工材料”重點實驗室、中央與地方共建優勢學科特色實驗室——高分子材料實驗室以及教師的科研實驗室等搭建成多層級創新創業能力訓練實踐平臺，形成多樣化的開放實驗室平臺。將上述平臺的大型科研儀器與本科大學生的創新實驗共享，突出行業特色，培養學生工程實踐能力、創新精神和創業意識，提升學生就業能力，適應新產業革命的到來。

五、有機滲透課程思政元素，立德樹人

線上線下混合式教學過程中，學生是學習的主體，學習方式也是碎片化的。這種情況下更容易融入思政元素。比如，可以將相關的科學家層面、知識應用層面或者科技前沿層面的思政元素制作成數字化資源，放到線上課堂中讓學生進行自主學習。然后基于教師設計的調查問卷或討論主題繼續在線上或者線下課堂上進行分享、討論、辯論，如此能更有效地實施課程思政。

結合專業和課程自身特色，在專業知識的教學中有機滲透課程思政元素，提升學生素養。課程思政教育的重點應當放在課程思政元素與專業課程教學內容的結合上。通過對專業課程中一些概念、原理類的知識進行梳理，發現蘊含著許多人生哲理、科學精神等，教師在講授時，應巧妙地設計課程，把所包含的思政元素提煉出來，并將思政教育自然地滲透到學生的專業理論學習過程中。比如，在講解緒論部分，介紹高分子材料的應用領域時，可提出“假如沒有高分子材料，我們的生活、我們的社會、我們的地球會是什么樣的？”的問題讓學生思考、討論，啟發學生體會科技的發展對于國家發展、社會進步和文明提升的巨大推動作用，激發學生“奮力學習，報效祖國”的愛國熱情和社會責任感，提高學生的學習動力。

六、合理有效的反饋機制和評價體系的構建

一方面，要構建及時高效的教學效果反饋機制。教師在教學改革過程中，要通過教學效果反饋機制，及時、高效地收到學生對于改革措施的反饋、評價，以便教師及時調整改革方向和改革措施，提高教育教學效果。另一方面，要構建激發學生學習動力的學業評價體系：在對學生的學業評估上，堅持過程主導、終結性評價與過程性評價相結合的學業評價機制。課程考核不僅要重視知識要點的掌握，更要突出應用能力、創新能力的評價，要將多種形式的評價成績納入學生最后的總成績，以此激發學生“主動求知”。在混合式教學過程中，除了關注知識技能的學習，還著重關注學生個性與能力的全面發展，通過建構多元化、多層次、多維度的評價模式，提高評價的科學性、合理性和全面性。

結語

在專業課教學過程中，依據OBE的教育思想、新工科建設理念和工程教育認證要求，構建線上課堂、線下課堂和科創實踐課堂“三堂互融”混合式教學模式，多方位、多角度地提升學生學習的主動性與參與度，增強學生自主學習的能力、終生學習的意識，最終可培養具有解決復雜工程能力的高分子材料行業的實踐創新型專業人才。