材料化學基礎課程混合式教學設計的實踐與應用

楊駿，施敏杰 (江蘇科技大學，江蘇 鎮江 212114)

0 引言

高等教育是國家創新能力提升的關鍵，關乎中華民族新時代的偉大復興，因此狠抓高校教育建設是近年來的發展趨勢。十九大報告明確指出國家戰略發展和產業轉型升級要求加快建設一流本科教育，培養一大批具有家國情懷、國際視野、復合跨界、敢于創新的創新型、復合型、應用型的新時代人才，引領和支撐中國未來發展。本科生是高素質專門人才培養的最大群體，因此，建設一流本科教育，是落實立德樹人根本任務，適應新形勢更好地服務國家重大戰略和經濟社會高質量發展的迫切需要。教育部在2019年推出了“雙萬計劃”，旨在2019至2021年建設大約10 000個國家級和10 000個省級一流本科專業，以推動全國高校所有專業的提升，并確保培養出高質量的人才。并輔之工程教育認證、“卓越工程師計劃”和學科競賽等等，來進一步全方位地調動各專業的學習熱情，促進高等教育人才培養質量[1]。在此背景下，對各學科專業的培養方式和內容提出了新要求，老師的授課方式方法也需要進一步改革。

目前，一流專業的重點從2015年前的重視課程體系的建設逐漸提升到課程體系和課程教學的評價并重的階段，如何提升課程教學和評價的水平直接決定一個專業認證的好壞。功能材料專業是近幾年很多高校開設的新專業，學校也結合自身材料學科發展及國家新興戰略產業發展需求而成立，開設的基于新材料、新能源和電子封裝等培養方向的新專業門類。其中以功能材料與元器件為特色、涵蓋功能薄膜材料和電子元器件相關領域受到學生廣泛好評。學生畢業后能夠在功能材料特別是在電子功能材料與器件、功能薄膜材料等領域從事微電子、光伏、電磁、表面功能等功能材料及器件方面的產品研究、技術開發、檢測、工藝、設備、生產及經營管理等方面。就功能材料學科的專業特點，不難看出其需要大量的物理、化學和材料相關的課程支撐其培養目標。這些課程對于人才培養而言尤為重要，但課程涉及的核心知識較為枯燥，傳統的老師講授—學生聽講模式已經無法取得預期的教學效果。基于此，在一流專業建設理念下，豐富課程的教學模式和體系對于課程建設尤為重要。打破傳統教學模式，以學生為中心，課程內容形式改革，長效的課程評價和監督機制等創新需要不斷加強。

從培養目標的修改出發，結合學校的定位、社會和行業的需求以及近幾年畢業生的調查結果，經過充分分析和研討，提出了較合理的專業培養目標。在此基礎上，制定了畢業要求指標點與教學課程的對應矩陣，基本完成了課程體系的建設和修訂，但對應的課程教學和評價還沒有真正按照一流專業的標準進行改進，還沒有達到學生為中心的要求，所以課程教學改革，特別是專業課的教學改革非常必要，對功能材料專業的建設有著重要的作用。其中材料化學基礎是本專業學科基礎類課程，是功能材料專業后續課程的理論基礎，也是大多數高校功能材料專業研究生招生的考試科目，具有極為重要的地位。本課程旨在培養學生運用材料化學的基本理論和分析手段解決實際問題的能力。通過本課程的理論教學，學生應取得如下學習成果和能力：(1)理解材料中的熱力學和動力學現象及本質，掌握利用熱力學及動力學分析材料的能力；(2)理解物質的結構及化學平衡，具備分析材料化學反應機理的能力；(3)理解材料制備常用的化學方法及原理，為材料的基礎研究和實際生產建立理論基礎和實踐能力；(4)理解材料結構的性能與表征，具備對材料應用和表征的分析能力；(5)理解金屬材料的基本理論知識，掌握金屬材料特性、熱處理工藝及其機理的能力；(6)理解無機非金屬材料的特性及理論知識，掌握常用非金屬材料研究方法的能力；(7)理解高分子材料的特性及理論知識，具掌握高分子材料工藝及研究方法的能力。

材料化學基礎是高等學校材料科學與工程等相關專業重要的專業基礎課程之一，也是物理、化學和化學工程等相關專業主要的選修基礎課之一。為了更好地提高材料化學基礎課程的教學效果，提高學生獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力，挖掘學生的創新能力和創造能力，不少高校的教師在對該課程教學進行改革。目前，該課程的課堂教學主要采用多媒體輔助教學，教師講授的方式進行。通過教師在教學設計、講授生動性、問答互動等方面的努力，學生學習的積極主動性、學習效率有了較大的改善。傳統教學方法要求教師在課外下很大功夫，雖然取得一定成效，在學生的參與度、學生綜合分析能力的培養、潛能的激發方面仍然存在較大不足。為了進一步提高教學效果、提高學生學習效率、活躍課堂氣氛、讓學生熱愛課堂、熱愛本門課程的學習，激發學生的潛能、培養其綜合分析能力、解決問題的能力，教師很有必要進行教學新方法的探索。

筆者從事功能材料專業材料化學基礎課程教學多年，在“一流專業”“一流課程”建設方面積累了相關的經驗，本文主要針對材料化學基礎專業基礎課程開展課堂與線上教學相結合的混合式教學模式探索，推動課堂學習和在線學習相結合的混合學習模式建立，尋求具有推廣及輻射意義的基于工程問題、 基于案例分析的啟發式、討論式教學方法的改革路徑，實現以教為主向以學為主的教學轉變。

1 “混合式”學習的學習特點

混合學習(Blended Learning)是一種教育模式，旨在將傳統學習方式和電子化學習的優勢相結合。這種模式既強調教師在引導、啟發和監控教學過程中的主導作用，又充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性和創造性。具體而言，混合式學習是通過融合傳統的面授教學和網絡教育等在線教學方式，構建更加靈活和多樣化的學習環境。這種教育模式提供了更多的學習機會和學習方式，可以增強學生的學習興趣，提高學習效果。本文將探討混合式學習的特點，如圖1所示。

圖1 “混合式”學習的設計思路

1.1 靈活性

“混合式”學習具有很強的靈活性，能夠有效地突破時間和空間的限制。學生可以根據自己的時間安排和學習需要，在不同的時間和地點進行學習。這種教育模式適用于不同類型和層次的學生，包括在校大學生、在職職業學習者和其他自學者。

1.2 多樣性

“混合式”學習不僅具有靈活性，還具有多樣性。學生可以通過多種途徑獲得信息和知識，如觀看視頻、參加在線討論、完成實驗等。這種多樣化的學習方式可以讓學生更加全面地了解課程內容，激發學生的學習興趣和動力。

1.3 互動性

“混合式”學習具有很強的互動性，能夠促進學生之間的交流與合作。學生可以通過在線討論和小組工作與其他同學互動，共同探討問題和解決難題。這種互動性可以提高學生的綜合能力和創新能力，有助于培養學生的團隊合作精神和創造力。

1.4 自主性

“混合式”學習還具有很強的自主性。學生可以根據自己的學習需要和興趣選擇學習內容和學習方式，以適應自己的學習風格和習慣。這種自主性可以激發學生的學習熱情和創造力，培養學生的自主學習能力和自我管理能力。

1.5 反饋性

“混合式”學習還具有很強的反饋性。學生可以通過在線測試、考試和其他評估方式了解自己的學習情況和學習成果。同時，教師也可以通過在線評估和反饋，及時發現學生存在的問題和困難，為學生提供指導和支持。

1.6 效果性

“混合式”學習的最終目的是提高學生的學習熱情，達到學校和社會對人才培養的需求。

2 材料化學基礎的教學問題

材料化學既是材料科學的一個重要分支，又是化學學科的一個組成部分，具有明顯的交叉學科、邊緣學科的性質。材料化學基礎是近幾年由相關化學、材料和物理等相關專業學者整理出的一門新興課程，與材料科學基礎課程側重于材料晶體結構、物理性能不同，材料化學基礎側重于材料的化學制備、結構表征和性能性質等[2]。其內容無外乎主要包含九章：第一章，緒論，材料的發展史；第二章，材料的結構；第三章，材料的性能；第四章，材料的制備；第五章，金屬材料；第六章，無機非金屬材料；第七章，高分子材料；第八章，復合材料；第九章，納米材料。內容幾乎涵蓋了當今世界已知的所有類型的材料及其性質和應用，對于學生的理解和記憶是一大難點。

根據以往的教學經驗和教學模式，如果教師只是在課堂上利用多媒體講授的形式講解材料化學基礎的各個章節，期末測驗只是考察各章基本概念，會帶來如下問題：(1)學生對材料中的化學問題思考不深入；(2)學生難以在短時間內記住如此多的材料分類、結構和性能；(3)無法應用到現實中的材料結構模型。基于此，對于材料化學基礎課程教學模式的改革，引入“混合式”教學設計，設計新的課程評價體系，對于推薦“一流課程”和“一流專業”建設至關重要。

3 基于“混合式”考核方法改革舉措及實施計劃

在現代教育中，教育方式和考核方法的改革是必不可少的。隨著信息技術的飛速發展，混合式教學作為一種新的教育方式，越來越受到重視。混合式教學不僅能夠充分發揮傳統教學和在線學習的優勢，同時也能夠為學生提供更多的學習機會和學習方式。本文將探討混合式考核方法改革的舉措及實施計劃，以提高學生學習效果和質量。

3.1 混合式教學的優勢

混合式教學是一種同時結合傳統教學和在線學習的教育方式，能夠利用線上和線下教學的優勢，為學生提供更全面的學習方式和機會。它能夠突破時間和空間限制，提高學生的自主學習能力，增加學習的互動性和趣味性，從而提高學習效果和質量。

3.2 混合式考核方法改革的舉措

3.2.1 設計符合課程教學目標和內容的考核方式

針對不同的課程教學目標和內容，制定符合要求的考核方式。對于掌握基礎概念和知識的課程，可以采用傳統的筆試考核方式；對于需要實踐操作的課程，則可以采用實驗報告、實驗考核等方式進行考核。

3.2.2 采用多元化的考核方式

除了傳統的筆試考核外，還可以采用多元化的考核方式，如：小組討論、演講、寫作、項目設計等，以評估學生的綜合能力和創新能力。這些考核方式可以促進學生的思考和交流，激發學生的學習興趣和動力。

3.2.3 加強評估和反饋

考核不僅是為了評估學生的學習成果，還可以為學生提供及時的反饋和指導。加強評估和反饋可以幫助學生更好地理解課程內容，發現學習中存在的問題，提高學習效果和質量。

3.3 混合式考核方法改革的實施計劃

3.3.1 定義考核目標和標準

為了確保考核的科學性和有效性，需要明確考核目標和標準。考核目標應該與課程目標相一致，明確要求學生掌握的知識和技能，同時，還要充分考慮學生的個性化需求和學習興趣。考核標準應該明確，以避免主觀性和不公正性。

3.3.2 采用多元化考核方法

為了更好地反映學生的學習成果，需要采用多元化的考核方法，包括：筆試、實踐考核、小組討論、項目報告等。這些方法可以有效地測試學生的理論知識和實踐能力，促進學生的思考和創新。

3.3.3 引入新型評估方式

在混合式考核方法改革中，還需要引入新型評估方式，如：自我評估、同伴評估、教師評估和外部專家評估等。這些方法可以幫助學生更好地認識自己的學習情況和學習成果，從而更好地反思和調整學習策略。

3.3.4 加強評估反饋機制

為了更好地幫助學生改進學習策略，評估反饋機制應該得到加強。評估結果應該及時反饋給學生，教師應該及時給學生提供指導和建議。同時，學校還應該建立學生成長檔案，對學生的學習過程和成果進行全面記錄和評估，為學生提供更多的發展機會。

3.3.5 加強學生誠信教育

為了確保考核結果的公正性和可信度，還需要加強學生的誠信教育。學校應該建立健全的誠信考核制度，加強對學生的誠信教育和監督管理。同時，學校還應該通過多種渠道宣傳誠信意識，為學生營造良好的學習環境和文化氛圍。

此外，材料化學基礎課程是一門實驗性強的課程，因此實踐教學的重視也是教學改革的重點。我們應該加強實驗教學的設計，充分利用實驗室設備和資源，設置符合實際應用的實驗項目，讓學生在實驗中掌握基本的材料化學實驗技能和實踐能力。同時，我們還可以引入科研課題，讓學生參與材料化學的研究工作，培養學生的獨立思考和實踐能力。

4 結語

一流專業建設要求高校注重專業建設的整體性、協同性和特色性，通過深化教育教學改革，提升人才培養質量和水平，使學生具備應對全球化挑戰和創新創業能力的綜合素質。材料化學基礎課程是材料科學與工程專業中的一門重要課程，為學生奠定了材料化學的基礎知識和實驗技能，對于學生的綜合素質和能力的提高具有重要意義。如何根據一流專業建設理念，設計適合學生學習需求的混合式教學模式，是當前材料化學基礎課程教學改革的關鍵問題之一。本文針對一流專業建設理念指導下材料化學基礎課程的教學設計和實踐，探討了混合式教學模式的特點、實施策略和考核方法改革。通過多元化的教學方式和優秀教學資源的整合，提高學生的學習興趣和學習效果，同時也加強了學生的實踐能力和創新意識。在考核方法改革方面，以明確的考核目標和標準為基礎，采用了多元化的考核方式，包括筆試、實踐考核、小組討論、項目報告等，全面評估學生的學習成果。同時，引入了新型評估方式，如：自我評估、同伴評估、教師評估和外部專家評估等，幫助學生更好地認識自己的學習情況和學習成果。通過對材料化學基礎課程進行教學改革，提高學生的學習興趣和實踐能力，讓學生更好地掌握材料化學的基礎知識和實驗技能，為材料化學行業的發展培養更多的人才。