“納米磁電材料”混合式課程教學初探

［摘 要］ 混合式教學模式是一種將網絡技術與課堂教學相結合，建立以學生學習為主導的學習模式。傳統的以知識傳授為主的課堂教學已難以擔負培養世界一流人才的重任，依托“互聯網+”與移動通信技術的信息化教學理念為高校教學改革實踐提供了新的機遇。針對“納米磁電材料”課程涉及知識面廣和概念抽象等特點，將“日新學堂-超星學習通”混合式教學法引入教學實踐，并利用全過程評價方法，深入分析和研究了其在激發學習興趣、改善學習效果等方面的積極作用。

［關鍵詞］ 混合式教學；超星學習通；教學改革

［基金項目］ 2022年度北京工業大學教育教學研究課題“‘金課’導向下基于‘超星學習通+日新學堂’的‘納米磁電材料’課程混合式教學研究”（ER2022KCB02）

［作者簡介］ 張 銘（1972—），男，陜西西安人，工學博士，北京工業大學材料科學與工程學院教授，主要從事納米磁電材料研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）18-0117-04 ［收稿日期］ 2023-02-15

隨著“互聯網+”與移動通信等信息技術的飛速發展，在線與移動式的多元化教育環境正在逐步形成，為促進教學創新活動提供了必要的條件。課堂教學是學校育人的主陣地，是整個本科教學改革的“關鍵一公里”。傳統的課堂教學以教師講授為主、師生互動較少，課堂教學效果欠佳。隨著信息網絡、大數據與“互聯網+”等先進技術的快速發展，知識獲得和傳播方式日益便捷，課堂教學模式和學生學習的行為方式正在發生革命性變革［1-3］。

一、“納米磁電材料”課程的教學現狀

納米磁電是納米科學和磁電技術的一門新興的學科技術領域，其在能源轉換、傳感、汽車電子與信息存儲等領域的應用廣泛，地位日漸重要。“納米磁電材料”是納米材料與技術專業的必修課程，涉及知識面較廣，理論性與實踐性都較強。學生通過本課程學習，能夠掌握自旋電子學與多鐵性材料的基本概念、原理和方法，了解現有納米磁電器件的工作原理及其應用，為后續專業課學習和科研打下良好的基礎。

“納米磁電材料”課程的理論、技術和方法涉及多個學科，在教學過程中遇到的問題主要集中在以下兩個方面：一方面，課程中包含了大量的磁學、鐵電學與半導體等物理原理，概念繁雜、抽象且枯燥，學生不易理解和掌握；另一方面，學生往往在掌握材料成分、結構與性能等各層次之間聯系和構建整個專業知識框架方面存在困難。由于課時少、教學內容多，如采用“灌輸式”的傳統教學方法，學生沒有足夠時間理解和消化知識點，教師也無法及時了解學生的學習情況，導致學生的學習效果不理想。

二、基于“日新學堂-超星學習通”平臺的混合式教學實踐的優勢

伴隨網絡技術的快速發展，起源于美國的混合式學習策略和學習理念日益受到關注。混合式學習是一種利用網絡視頻材料與課堂教學相互結合，建立以學生學習為主導，課堂為輔助的學習模式［4］，可根據教學內容、學生和教師自身條件，混合使用“面對面課堂教學”“在線網絡學習”等教學手段，具有不限場地、不限時間等顯著特點。而且，混合式教學過程更加關注教與學之間的動態交互，發揮教學相長的作用，也有利于激發教學雙方的主動性和探索性。

混合式教學有利于貫徹“以學生為主體，以學習者為中心”的新時代教育理念，即以學生的認知思維過程為主體，重視學生的學習體驗與認知能力培養，充分發揮學生的主體能動性，將學生的被動學習轉化為主動學習。將混合教學模式應用于“納米磁電材料”課程，從學生的興趣出發，對教學過程進行有針對性的設計，并利用網絡技術提高學習的趣味性與多樣化。例如，在介紹巨磁電阻材料時，教師除了在課上完成巨磁電阻基本概念、物理效應與機理等傳統教學內容外，還可在日新學堂上傳相關的諾貝爾獎介紹與知名科學家的科普報告（“漫談磁與磁性材料”——南京大學都有為院士）等視頻資料，在拓展教學內容的同時增加趣味性。利用混合式教學也有利于將課程的教學內容和網絡資源進行有機整合，使抽象、艱澀的理論知識更加生動。例如，由于材料類本科生一般不開設“量子力學”與“原子物理”等課程，導致學生對于基礎磁學中原子與電子磁矩的理解是固有難點。實施混合式教學后，我們在課程站點上鏈接了《原子的磁矩》《神秘的自旋》等視頻，學生可以利用課余碎片時間觀看，在補充基本背景知識的同時，使抽象的教學內容可視化，讓學生理解起來更容易。此外，在傳統課堂上經常出現無人提問或教師提問無人回答的情況，為改變這種情況，我們把答疑和主題研討轉移到“日新學堂+超星學習通”的討論區中進行，可有效避免學生被提問落答的尷尬，使學生更有勇氣提問，也更愿意參與討論。采用線上討論以來，學生參與討論的積極性大幅提高。

混合式教學可實現對學生學習的全過程、全方位跟蹤，既有利于及時了解學生的學習效果，又有利于對教學內容實時調整，優化教學過程，提高教學效果。學生可通過“日新學堂+超星學習通”平臺對線上作業進行自評與互評；教師可及時跟蹤學生的線上自學、作業、測試等學習情況，并對薄弱環節進行重點講解。傳統教學中，教師只有在完成作業批閱后才能對學生的學習情況有所了解，教學效率較低。顯然，與“日新學堂+超星學習通”平臺相比，傳統的作業和考核制度存在周期長、針對性不足、反饋不及時等弊端。

此外，混合式教學還可充分利用課程主頁或App學習平臺的優勢，根據學生的能力與水平，進行更有針對性的教學環節設計。例如，為使學生在掌握基礎知識的同時，還能對納米磁電材料領域的研究前沿有所了解，我們以基于“自旋轉移力矩”效應的磁性存儲器為主題，通過學生的文獻調研、教師的講解，以及與學生的專題研討，激發學生的學習熱情。學生通過小組研討、頭腦風暴等多維思辨式混合教學活動，對所學知識的深度與廣度有所拓展與鞏固，同時，也有利于學生的思辨與邏輯思維能力、總結歸納與語言表達能力的培養。

三、“日新學堂+超星學習通”在混合式教學中的具體應用

在目前的“互聯網+”教學平臺中，超星學習通是超星公司在“互聯網+”教育背景下，根據社會需求推出的一款智慧教學工具，主要由手機端、電腦端以及遠程服務器三個部分組成［5］。而“日新學堂+超星學習通”則是超星公司根據一線教學需求，為北京工業大學量身定制的一款融合在線課程網站日新學堂與移動App學習端超星學習通的混合式教學設計平臺。教師可以根據需要建立課程網站、上傳教學資料，并可實時了解學生的學習情況。學生則可以不受時間和空間限制，通過使用手機、平板電腦或計算機等電子設備，在線觀看教學視頻、圖片與PPT等教學資料，使學生的自主學習與課堂教學間建立有效的溝通橋梁，科學而全面地覆蓋課前—課上—課后的每一個教學環節，讓課堂實現永不下線。同時，平臺可以為師生提供完整立體的數據支持，自動產生個性化報表、自動實現任務提醒，讓教與學都更加簡單、清晰、明了。因此，“日新學堂+超星學習通”的使用有利于實現現代教學形式的多樣性、教學資源的豐富性和教學過程的數字化，是基于“三全育人”背景下，北京工業大學進行混合式教學實踐的主要教學平臺。

1.課前預習。教師在上課前兩周依據課程大綱確定本階段教學目標，并在日新學堂在線發布學習任務點，上傳電子教材、預習PPT、視頻資料、預習測試題等教學資源。教師可根據預習自測題的答題情況，及時在線關注學生的預習情況，對于預習情況不佳的學生可重點提醒，將預習作業打回重做。教師還可將共性問題放在討論區討論，并將學生普遍反映的重點、難點抽取出來，在課堂教學時重點講解。學生根據任務清單明確學習任務，在課前利用碎片化時間進行自主學習。其學習任務一般包括預習相關教材、瀏覽PPT教案、完成預習作業與測試、開展作業自評與互評。學生應及時反饋預習效果，并就不懂的問題在討論區開展討論或找教師答疑，為課堂教學做好準備。

北京工業大學的“日新學堂-超星學習通”混合教學平臺可對學生的課前學習時間、存在問題與討論情況等學情進行統計并形成報表，為教師實時掌握學生的課前預習學情提供了極大便利，使教師能夠在課堂教學時做到有的放矢，關注重點。

2.課堂教學。首先，教師在課前5分鐘利用“學習通”App發布簽到任務，實時統計學生出勤率。其次，每節課利用5～10分鐘，借助學習通App發布課前測試，以便教師準確把握學生課前的預習情況。教師可結合當堂教學內容，將相關聯的科學典故、研究趣聞等引入教學內容，激發學生好奇心與學習興趣。課堂教學應對學生課前預習反映的重點與難點進行重點講解。教學中可適時穿插對典型研究案例的講解。例如，我國僅用20年時間就完成了巨磁電阻從實驗發現到商業化成功應用，借此案例既可以使學生對材料研發的全過程有所了解，又有助于激發學生投身材料研究的熱情。此外，教師還可根據教學內容設計課堂問題，適時穿插投票、搶答、討論等互動環節，活躍課堂教學氣氛。

3.課后管理。教師及時發布在線作業，通過設置提交條件，使分值不合格學生可以重做作業；通過教師評閱、學生互評、在線討論等方式，強化學生對所學知識的理解與掌握；通過自動統計功能及時了解學生的學習情況。在此過程中，利用“日新學堂-超星學習通”平臺，教師可實現在線作業評閱，對未完成的學生，詢問其原因或催交作業，總結和展示優秀作業、表揚先進與鼓勵后進，并可對個別學生進行單獨輔導等，為課后教學管理提供了極大便利。

4.學習效果評價。以前，“納米磁電材料”課程主要利用課后作業與期末測試進行評估。然而，由于課后作業與考試的滯后性，教師一直苦惱于無法實時掌握學生的學習情況，導致教學過程中很難做到對學習情況不同學生的兼顧；同時，學生也對評價結果的主觀性與隨意性頗有微詞。通過問卷調查與訪談，師生普遍認為應更多地在教學評估中引入過程性評價，才能更客觀全面地反映學生的學習情況。“日新學堂-超星學習通”平臺能對學生簽到、學習時長、學習進度、教學互動情況、測驗、作業等教學過程中各階段及各環節的學習表現進行自動統計與實時顯示，為“納米磁電材料”課程實施過程性評價提供了堅實的技術保障。

我們借助“日新學堂-超星學習通”平臺可實現實時評估學生學情的技術優勢，對“納米磁電材料”課程考核模式改革進行一定探索與實踐。在“作業+期末測試”的傳統考核模式的基礎上，大幅增加了過程性考核在整個課程評估中的占比。其中，過程性考核主要包括：作業與課堂小測（10%）、課堂互動（5%）、到課率（5%）、在線學習與討論（10%），調研報告（10%），共占總成績的40%。由于該考核模式大幅增加了對學生在線學習與平時表現的考核，顯著提高了學生課外在線自學的積極性和主動性。而且，在線與移動式學習方式的引入，使學生碎片化的時間得到了充分利用，突破了傳統教學模式對教學時間和空間的限制。同時，該模式也有利于教師根據學生學情的實時反饋靈活調整教學進度與教學內容，并根據不同學生學習效果的差異性進行個別輔導、因材施教。這樣既能保證尖子生“吃得飽”，又能保證成績欠佳的學生不掉隊，有利于“三全育人”背景下教師更加客觀、真實地評價學生的表現。

5.課程改革效果。為評估“納米磁電材料”課程利用“日新學堂-超星學習通”平臺開展混合式教學改革的效果，我們以2021—2022年度課程教學為例，經“日新學堂-超星學習通”學情統計顯示，24名學生共進行在線學習816次，人均34次；其他36個任務點（視頻教程、主題報告視頻、文獻與書籍資料等）學習率達到100%，反映出學生較高的在線學習熱情；課堂簽到率達到100%；作業完成率97%，平均成績達到91分；討論區比較活躍，共進行答疑與主題討論30余次，學生的討論參與率明顯優于傳統課堂。學生期末卷面平均成績為86.5分，最高分99分，最低分59分，優良率超過85%。與以往的傳統課堂教學相比，在試卷難度基本不變的情況下，優良率明顯提高，及格與不及格人數顯著減少。

此外，為進一步了解學生對課程混合式教學改革的認可度，我們對兩個學年參與課程的學生進行問卷調查與訪談。調查結果顯示，約86%的受訪學生非常認可利用“日新學堂-超星學習通”平臺的混合式教學改革。他們認為與傳統教學方法相比，該方法線上學習資源豐富，新穎有趣；課堂教學方法新穎多樣，教學內容針對性強，有利于對難點、重點內容的學習與理解；過程管理更加科學，評價結果更加客觀。然而，也有約14%的學生傾向于傳統線下教學模式，這可能與學生的學習習慣和課程網站的使用體驗有關。此外，約81%以上的受訪學生表示，混合式教學與過程性考核方式提高了他們的線上學習積極性；68%的學生認可利用超星學習通，他們可以靈活安排學習時間，因此更多地將碎片化時間用在學習上，相對減少了用手機玩游戲的時間。78%的學生認為豐富的音頻、視頻學習資料可以提高其學習主動性與積極性，多樣化的學習方法有助于學生牢固掌握知識點。66%的學生認可全過程考核方法更有利于反映學生的學習成果。

結語

在“三全育人”、淘汰“水課”，打造“金課”的教學改革大背景下，結合學校現有資源，我們將“日新學堂-超星學習通”混合式教學法引入“納米磁電材料”的教學實踐，通過“圖”“文”“聲”“像”并茂、多樣化地展示教學內容，充分發揮混合式教學的靈活多樣的教學特點，提供以教師為主導、以學生為中心的教學空間。因此，基于“日新學堂-超星學習通”平臺的混合式教學改革，一方面，有助于學生擺脫傳統課堂學習時間與空間的束縛，使學習不再是一種負擔；另一方面，在提高學生學習主動性，體現學生個體差異性，增強學生實踐、創新和合作意識的同時，可切實提高教學質量與學生的學習效果。我們將在未來的課程教學改革的道路上，繼續深入探索更多更加高效的教學方法，使教學質量得到進一步提升，為新時代實踐型、創新型人才的培養做出貢獻。

參考文獻

［1］王馨，郭麗文.信息技術環境下教學設計基礎［M］.北京：清華大學出版社，2011：4.

［2］邵士權.我國高等學校教學方法創新研究［D］.武漢：華中科技大學，2011．

［3］代張音.新時代工科專業課程線上線下混合式教學實踐［J］.科技與創新，2022（2）：51-53．

［4］張利.基于學習通的《電工電子》混合式教學的應用與研究［J］.才智，2020（10）：81-82.

［5］西兵，王坦.以超星學習通為依托的高校課堂合作學習：優勢與路徑［J］.中國成人教育，2018（3）：88-91．

A Preliminary Study on the Blended Teaching of Nano Magnetoelectric Materials

ZHANG Ming， WANG Ru-zhi

（School of Materials Science and Engineering， Beijing University of Technology，

Beijing 100124， China）

Abstract： Blended teaching is a kind of combination of network technology and classroom teaching to establish a student-oriented learning mode. The traditional classroom teaching based on knowledge imparting has been unable to shoulder the important task of cultivating world-class talents. The information-based teaching concept relying on “internet+” and mobile communication technology provides a new opportunity for the teaching reform practice in colleges and universities. In view of the characteristics of Nano Magnetoelectric Materials course， which involves a wide range of knowledge and abstract concepts， this paper introduces the blended teaching method based on “Rixin School–Chaoxing App” into the teaching practice， and uses the whole process evaluation method to deeply analyze and study its positive role in stimulating learning interest and improving learning effect.

Key words： blended teaching; Chaoxing App; teaching reform