新能源材料与器件专业无机材...线上线下混合式教学改革研究_汪德伟.pdf

-48-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期新能源材料与器件专业无机材料科学基础课程线上线下混合式教学改革研究汪德伟（北方民族大学材料科学与工程学院，宁夏银川 750021）摘要：无机材料科学基础课程是面向我校新能源材料与器件专业大二学生开设的一门重要的基础理论课，为该专业学生后续其他专业课程的学习起到积极的铺垫作用。该文首先剖析无机材料科学基础传统教学面临的问题，提出进行了线上线下混合式教学改革的紧迫性。同时对该教学模式的构建方法和学习效果评估提出了具体的实施方案，助力提升学生自主学习能力和人才培养质量。关键词：无机材料科学基础；线上线下混合式教学；教学改革；课程思政；教学效果评估；教学反思中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：2096-5206（2023）03（b）-0048-04Research on Online and Offline Blended Teaching Reform of Inorganic Material Science Foundation for the Major of New Energy Materials and Devices WANG Dewei(School of Materials Science and Engineering,North Minzu University,Yinchuan Ningxia,750021,China)Abstract:The fundamental of inorganic materials science is an important basic theory course for sophomores who majoring in new energy materials and devices in North Minzu University,which plays an indispensable role in paving the way for their subsequent courses.Firstly,this paper analyzes the problems faced by the traditional teaching of inorganic material science foundation,and puts forward the urgency of the online and offline blended teaching reform.At the same time,it puts forward a specific implementation plan for the construction method and learning effect evaluation of the teaching mode to help improve students autonomous learning ability and talent training quality.Key words:Foundation of inorganic materials science;Online and offline blended teaching;Teaching reform;Curriculum ideology and politics;Teaching evaluation;Teaching reflection基金项目：北方民族大学教学改革项目(2021JY032)。作者简介：汪德伟（1983-），男，陕西安康人，博士，副教授，研究方向：新能源材料相关科研和教学。术、新工艺出现，同时当代大学生的思想观念和学习习惯也发生了巨大的变化，这对教师的教育教学能力提出了更高的要求。传统的“教师讲学生听”模式已无法实现立德树人的教学目标，如何充分利用数字化、网络化、智能化技术来创设以学生自主学习为中心和以学习效果实时监测为中心的教学模式，显得越发重要。因此，如何融合先进的信息化技术来提高人才培养质量，增加教学模式的多元化，建立线上线下双向融合的混合式教学模式，将是课程教学改革未来发展的重要方向1,2。自 2012 年我校新能源材料与器件专业获批并招生以来，无机材料科学基础就是该专业的核心课程之一。2019 版培养方案中对本课程课时量进行大幅缩减（从 64 减少到 48 课时）。因此在课堂教学时间不断无机材料科学基础课程是面向我校新能源材料与器件专业大二上学期开设的一门重要的专业理论课，也是本专业学生报考研究生考试的必考科目。该课程不仅涵盖无机材料科学的基础理论，而且也包括一些与实际生产紧密联系的内容。该课程侧重于从材料的微观结构出发，着重挖掘材料的宏观特征，从而建立起材料的微观结构、组成、制备工艺和使用性能之间的有机联系，使学生在学习基础知识理论的同时，培养一定的工程实践能力，对学生的问题意识和理论联系实践能力的培养具有重要作用。随着电子信息技术的迅速发展，与本课程相关的新材料、新技-49-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期缩减的情况下，难以囊括全部核心知识点及其对应的生产实践案例，教学环节难以全面展开。此外，新能源材料与器件专业的学生来自全国各地，基础及学习能力差异较大3,4，因此，需要开展无机材料科学基础课程的教学模式改革。本文以无机材料科学基础课程为例，首先对我校该课程教学存在的问题进行了分析，然后针对本专业培养目标和培养模式的特点，基于线上线下双向融合的混合式教学模式，并对学生学习效果评估变革提出相应的实施方案，为相关课程改革与实践提供参考和借鉴。1无机材料科学基础课程教学存在的问题1.1 课堂教学存在的问题该课程涵盖的内容繁多，且不同章节之间的知识点衔接性较差，也是本专业学生第一门材料类专业课程，为该专业学生后续其他专业课程的学习起到很好的铺垫作用。目前该课程仅有 48 课时，教学内容多与课时量不足的矛盾日渐凸显，课堂教学过程中常采用以教师为中心的“满堂灌”模式，学生只是被动接受枯燥而乏味的理论知识，教学质量难以提升。此外，有限的课堂教学难以实现对学生课后学习情况的实时监测，学生学习的积极性和主动性不能得到充分调动，学生的主体地位难以得到彰显5-7。1.2 评价体系单一目前无机材料科学基础课程教学评价体系基本采用平时成绩和期末成绩相结合的考核方式。以本课程为例，平时成绩和期末闭卷考试成绩的权重分别为30%和 70%，平时成绩包括课堂出勤、平时作业、课堂提问、课堂纪律四部分。所以这种评价体系仍主要取决于考试结果，而部分学生会在考前突击复习，因而评价体系有待改进8。1.3 教师和学生之间缺乏有效沟通在课程教学中受课时量的限制，教师与学生缺乏有效沟通，不能了解学生对知识的掌握情况，难以对教学内容和进度进行针对性调整。课后，学生自主学习的质量难以保证，落下的学习内容又不能得以及时弥补，学习过程中遇到的问题不能及时与教师沟通9,10。这都不利于教学质量和学生学习效果的提升。2无机材料科学基础课程线上线下双向融合的混合式教学模式的构建根据无机材料科学基础课程教学目的及人才培养目标，构建了无机材料科学基础课程的线上线下双向融合的混合式教学模式和方案，以期望跨越传统教学在时间和空间上的鸿沟，唤起学生的自主学习意识，真正实现线上和线下同步发力，共同提升人才培养质量4。2.1 无机材料科学基础课程线上线下混合式教学模式的构建以培养方案和教学大纲为基础，筛选教学内容，优化讲授顺序，梳理知识点，建立符合我校学生实际情况的教学体系。教学环节分为课前、课中、课后三个阶段，根据知识点的难易程度，首先规划好学生线上和线下需要学习的内容。课前预习和较简单的知识点放在线上学习，线下教学不仅需要考查学生线上学习的效果，而且还要针对课程的重点难点进行细致讲解，课后学生自我测试线上学习效果，教师随时对学生线上学习效果予以监测11。2.2 课程建设丰富的线上资源是混合式教学顺利开展的前提和基础，线上资源包括课程 PPT、预习方案、重点难点讲解、随堂测验、章节测验、主题讨论、课程思政等多个模块。线上学习采用超星学习通平台。教师首先在学习通平台创建课程，并上传与本课程相关的各种资料，包括课程 PPT、教学大纲、教学进度计划表、教案、教学视频、课程思政素材、习题库、作业库等，以便学生在正式上课之前对本课程有一个系统的了解。虽然这个过程较为烦琐，却是一举多得的，因为后续只需要根据实际情况做一定的修改即可，极大程度上减轻了后续的工作量。本课程选用中南大学宋晓岚等编著的 无机材料科学基础（第 2 版）作为教材，依据培养方案，将教学内容细化为晶体结构基础、晶体缺陷、熔体玻璃体、扩散和固相反应、相平衡和相图 5 个板块。我们对教学大纲中规定的课时作了灵活的调整，保证总课时量为 64 学时，其中线下课堂教学 48 学时，线上自主学习 16 学时。将教学内容进行重构，每一个教学板块分割成数目不等的小知识点，对这些知识点是线上学生自主学习还是线下课堂教学都做了细致周密的筹划。对于每个知识点都配备了相应的线上学习资料，并提出相应的预习要求。根据教学大纲和培养计划的要求，将这些学习内容也做出不同的学习要求，例如“熟练掌握”“理解”“了解”等，从而有利于合理分配学习时间。同时将课程的重点和难点都录制成了 2-5 分钟的微视频，便于学生课前预习和课后复习。除此之外，在中国大学 MOOC、智慧树、腾讯课堂、学习通等平台也收集了一些学习素材，作为线上学习资源的补充，以弥补教材内容的滞后性。根据不同章节的具体内容和学生实际水平建立习题库，虽然教材有配套的习题辅导，但并不是所有的题目都符合学生的实际情况，因此有必要建立起符合我校学生实际情况的习题库，帮助学生加-50-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期深对知识点的理解和记忆。习题库题目类型应该广泛包括但不局限于选择、填空、判断、简单、计算及相图分析等各种形式，尽量实现对知识点的全覆盖12,13。2.3 混合教学模式实施课程具体实施过程主要分为三个环节，分别为课前线上自主学习、课中教师线下讲授、课后线上复习巩固。2.3.1 课前环节根据教学大纲和教学进度计划安排，上课前一周借助学习通平台提前告知学生线上学习的内容及要求，引导学生有目的地进行课前预习。学生根据预习要求开展线上自主学习后，不仅会对将要学习的知识点有初步的认识，同时也会有一些疑问点或者兴趣点。教师对一些共性的问题可展开线上交流。此外，根据教学目标，在学习通开通相关学习资料（例如自制微视频、课程相关短视频、思政素材、测试题、主题讨论等）的学习权限。教师及时监督学生开展线上学习，同时收集学生反馈的信息，这不仅可为线下课堂教学设计提供借鉴和指导，而且能让学生带着问题听课。教师及时监测学生对知识点的掌握情况，做到心中有数。教师根据具体完成情况及时督促未完成的学生，并建立帮扶机制，鼓励完成质量高的学生对完成质量较差的学生进行一对一帮扶。2.3.2课中环节通过随机提问或测试题的形式开展教学活动。一方面可以检查学生线上预习情况，另一方面可以考查学生线上学习的效果。通过案例式、启发式、讨论式等方法对线上预习出现的共性问题以及重点难点进行重点讲授，并结合课程的特点，启发学生如何将课程中学到的知识用于实际生产实践或者其他课程14,15。同时，通过利用“超星学习通”上“举手”和“抢答”等功能，或者让学生在板书写下解题过程等，来进一步提高学生参与度，激发学生的学习热情。同时在线下教学过程中，教师在讲解时融入思政元素，做到知识传授与价值引领的有机统一。每一板块学习结束后，教师引导学生完成章节总结，将单元知识点进一步层次化、条理化。对于一些用 PPT 不能直观展示的内容，可借助一些动画软件来进行演示。例如，一些典型的晶体结构、等大/不等大球体紧密堆积等都是本课程的重点和难点内容，对空间想象能力要求非常高，仅通过PPT 展示，学生理解得非常吃力。课堂讲授时可借助Diamond 和 3DMAX 软件进行演示，不仅可增强学生在课堂教学过程中的参与意识，也能够加深学生对知识点的理解。2.3.3课后环节完成线下授课后，通过学习通平台，学生可以随时随地查看到自己及其他学生的学习数据；教师也能轻松掌握学生学习的每个环节，整理出现的典型问题，有针对性地设计学生后续的学习内容。教师也可推送有助于相关知识点理解的微视频、巩固练习题、课程思政案例、拓展资料、学科前沿资料等4。课后作业也尽量实现多样化，将传统纸质作业、线上答题、拓展阅读、视频、讨论等多种形式相结合，让学生巩固学习内容，理清知识架构。教师也可以将学科发展前沿信息或者自己的科研成果放到线上供学生了解，帮助学生拓宽视野，培养学生的创新精神。在完成作业批改和对存在的共性问题汇总后，教师应及时展开教学反思，系统总结本次课有哪些地方值得肯定、哪些地方还需要加强、哪些地方需要修正，并以此对教学设计进行调整和完善，促进课程教学质量不断提升。此外，学生复习结束后可以通过“竞赛、闯关”模式进行自测，来检验知识点的掌握程度，进一步激发学生的参与度与学习的积极性。自测的题目应对重点和难点实现全覆盖，并且遵循由易到难循序渐进的原则，重在考查学生对知识的理解和掌握程度。此外，教师和学生也可以将自己的学习感悟、经验或者学习过程中遇到的具体问题等随时发布到讨论区分享。在每个板块课程内容完成之后，要求学生在规定时间段内完成发布的测试题，并且规定本章知识点完成度达标方可参加章节测试。对于一些较为基础的知识点可全部设为客观题，系统可实现快速自动评分。在课程内容完全结束后，同样要求学生在规定时间段内完成学习通平台上的期末自测题。测试结束之后，将测试结果反馈给学生，并对错误率高的题目进行分析，引导学生检验学习成效、查漏补缺。学习成绩良好且对科学研究有兴趣的学生可以成立课外兴趣团队，加入教师的科研项目中，并积极参加各类学科竞赛，申报大学生创新创业计划训练项目等，并在此过程中培养学生的科学素养、提升运用书本知识解决实际问题的能力16,17。2.3.4 学习效果评估目前的评价制度偏重于结果性评价，忽略考查学生的学习过程，存在一定的主观性、偶然性、单一性等 6。因此，学生的学习效果评估方法由过去的单一期末考试成绩，转变为现在的学生学习过程性考核，将学生学习过程考核的比重增加到 50%。同时，为了提高平时成绩评定的合理性和公正性，将学习过程评估进一步细化为课堂出勤、课前线上自学、互动讨论、小测试、课后作业、互评、自评、章节测验、期末测验等若-51-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期干部分。这种重视学生学习过程的评价方案，可以有效避免以学生期末考试成绩高低作为主要评估标准的问题，有利于教师客观公正地考查学生的学习效果，激励学生注重自身能力的提升。同时利用学习通平台将各种分数导出成图表，让学生直观了解自己的学习情况，认清自己的强项和弱项，有利于学生后续持续改进，最终形成多元化、多角度的课程考核评价机制18。教师在课程全部结束后，要求学生完成线上问卷调查，了解学生对本课程教学方式和学习效果的满意度，征求学生的意见和建议，通过反馈的结果，反思教学过程中哪些地方还有欠缺并做出相应的调整和完善，这对教学质量的持续提升具有重要意义。3 结语本文提出了无机材料科学基础传统教学现状和存在的问题，提出构建双向融合的线上线下混合式教学设计框架，并将其运用于我校新能源材料与器件专业课程的教学实践中。线上线下混合式教学不仅弥补了传统“教师讲学生听”教学模式的缺点，而且解决了单一线上自学无人监管的问题，实现从“教师为中心”到“学生为中心”的转变，提高了学生的学习效率和人才培养质量。这种集线上线下互通融合，课堂授课与互动讨论、课堂与网络相互联动为一体的教学模式，有助于学生知识体系的构建和学习能力的培养，实现课程教学质量的提高和本科生培养质量的提升。针对传统重结果轻过程的学业评价方式，提出注重过程性评价，增加过程性评价的比重，提高平时成绩评定的合理性和公正性，使学生学习主动性和教学满意度得到提升。参考文献1 叶勇,王志萍,谭建宁,等.线上线下混合教学模式在“药剂学”课程教学中的探究 J.安徽化工,2022,48(1):176-178.2 张强,刘丹,肖海英.“材料科学基础”混合式教学模式改革与建设J.教书育人(高教论坛),2021(21):93-95.3 汪德伟.西部民族院校 材料科学基础 教学方法改革探讨 J.山东化工,2017,46(23):131,133.4 孙学勤.材料科学基础课程线上线下混合式教学研究 J.化工管理,2021(35):57-58.5 林浩伟,江傲,李金玲,等.基于“线上线下+课程思政”的近代测试与表征技术教学改革探索 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