“模块化”混合式教学在《材料化学导论》课程中的应用探讨

于海彪 李 绮 单炜军 王月娇 冯小庚

（辽宁大学化学院 辽宁·沈阳 110036）

材料化学是一门快速发展的交叉性和前沿性学科，对我国的科学技术发展与生产力进步至关重要。《材料化学导论》，作为材料化学专业的核心专业课程之一，主要介绍材料的化学组成、结构（包括电子结构、晶体结构和显微结构）与材料性能和效能之间的关系及其制备方法、检测表征、材料与环境协调等内容。该课程不仅是进一步学习其他专业课程的基础，在培养相关领域优秀人才方面更是有着举足轻重的作用。在新时代、新任务、新梦想的要求下，国家人才培养过程中不仅要提倡对专业知识的传授，更应该注重对学生创新思维、思考解决问题能力的培养，强调学生在学习过程中的自主能动性。然而，随着信息时代的飞速发展，传统的课堂教学模式在全方位培养高校学生能力上越发显得乏力，急需注入新鲜的活力。对于《材料化学导论》课程而言，更应结合课程特点与传统课堂所存在的问题，在授课思维和授课方式上，有针对性地进行探索式改革，以期达到更好的教学目的。

1 课程特点及传统授课模式存在问题分析

《材料化学导论》是我院大学三年级第二学期开始学习的专业必修课程，教材为天津大学杨秋华教授主编版本，主要分为材料化学的理论基础、材料的结构表征以及制备技术以及新型材料的介绍三个部分，但教材中三个部分内容的难易程度差别明显。基于课程情况以及对教学团队多年授课经验的深入分析，传统的授课模式主要存在以下几个方面的问题：

1.1 部分内容难度大，易引起学生的畏难情绪

《材料化学导论》课程的第一部分为材料化学的理论基础，这部分内容是材料化学的基础理论知识。尽管作为学科基础知识，但这部分内容涉及晶体学、能带理论以及相图、固态相变等内容，知识点密集，连贯性强，学生学习起来难度大。学生在课堂听讲的过程中，稍有走神就会跟不上教师的授课思路，由此还会引发连锁反应，即“前面的知识没跟上，后面的知识没听懂”。经历数次这样的过程后，学生对该课程的学习非常容易产生畏难情绪。在此情况下，尽管教师一直在努力地教授知识，学生也在仔细地学习，但却并不会有一个非常好的教学效果。

1.2 难度适中章节，易出现“差生跟不上，优生觉得单调无聊”

《材料化学导论》课程中第二部分内容为材料的结构表征以及制备技术，主要包括常用的材料表征技术的学习以及常用材料制备方法的介绍。与第一部分不同，这部分内容更多的是对相关实验技术的学习，难度适中。但是，依据传统课堂授课经验来说，这部分内容非常容易出现“差生跟不上，优生觉得单调无聊”这一情况。根据课堂授课结果来说，尽管针对学生的学习情况及时调整授课学时，但传统的课上“PPT”+“板书”模式，就显得有些力不从心。

1.3 通识知识点，易使学生觉得枯燥无聊

《材料化学导论》课程中第三部分内容为新型结构材料与新型功能材料的介绍，更偏向于对相关概念的理解性学习。传统课堂上“文字”+“图片”+“教师描绘”的知识模式早已不能满足学生对知识学习的期望。传统课堂授课时会使学生觉得课程内容较为干涩枯燥，相关知识看起来仿佛与我们的日常生活国家的科技发展息息相关，但学习起来又觉得虚无缥缈。

2 课程的模块化设计

由于《材料化学导论》课程不同章节部分难度程度差异较大，因此需要依据其难度对相应章节进行“模块化”设置。如表1所示，依据教学团队多年的教学经验，将《材料化学导论》课程内容由“难”到“易”分为三个模块。

表1：《材料化学导论》课程目录、难易程度及课程模式设置

结合课程的难易程度、学生对课程知识的接受能力，通过改变上课形式强化学生在整个学习教学过程中的中心地位，合理设置“传统授课”与“翻转课堂”的学时比例，增加相应的“新颖教学手段”，并在实际教学实践过程中不断进行调整。在提升学生学习兴趣的同时保证教学质量，在探索过程中实现教学效果稳步提升，完成教学模式改革的软着陆。

3 混合式教学与模块化课程的有机结合

对课程进行模块化设置后，需根据具体情况匹配相应的教学模式，只有将模块化设置后的课程与相对应的混合教学模式有机结合，才能达到最佳的教学效果。

“模块一”是整个课程中难度最大、学生学习起来最不容易的部分。在这部分内容的教学过程中，要强调授课教师的主导作用，以课堂讲授为主，并穿插课前预习、课后复习，加强巩固学生对知识点的理解。具体做法为：（1）有效利用“中国大学慕课”“学堂在线”等课程相关优秀在线资源。在《材料化学导论》教材的基础上，通过公共互联网教育资源平台整理课程所需资料，并通过授课教师的编辑、串引形成适合于本课程所需要的教学资源。必要时，授课教师应对相关章节内容提前进行录课解说。就《材料化学导论》课程而言，可参考中国大学慕课网上大连理工大学《材料科学基础》、南京理工大学《新材料概论》、四川大学《现代材料制备科学与技术》等优秀网络慕课资源。授课教师将筛选后的名师教学视频作为预习资源，课前推送给学生进行预习；（2）合理设置“PPT”课件内容。结合课前预习内容，合理设置课件内容，课堂上着重对相关知识的讲授，引导学生对较难知识点的记忆与理解；（3）课后推送课堂所授知识点梗概与大纲脉络，帮助学生及时巩固复习。

“模块二”在整个课程内容中，难度适中，但属于实验相关知识，如材料的表征手段和材料的制备方法。在这个部分的内容讲述过程中，需要授课教师引入更多的实验操作展示，由“静”到“动”，以便同学对相应知识点的理解和感受。因此，需在原有课件基础上，在内容和展现形式上进行丰富。通过丰富的网络资源，在教学过程中，引入相关实验操作的操作视频，将传统、枯燥的“图片+文字”展示转变为生动的“视频”教学。不仅提高学生的学习兴趣，提升授课效果，还能在一定程度上减轻教师的教学负担。有条件的话还可以将部分课程内容由课堂转移到实验室，在手动操作的过程中加深对知识的学习，真正做到模块化内容与“混合式”教学的有机结合。

“模块三”内容简单，对现代结构功能材料介绍，内容更偏向于概念理解。因此，在课堂授课过程中更应该体现出学生的主观能动性。因此，在授课过程中，除了增加授课过程中课件内容的趣味性、资源丰富性、内容展示直观性外，还更应该较多地引入“翻转课堂”。教师准备好课前资料供同学学习，课堂上就相关问题进行小组间讨论。

4 教学过程中其他激励手段的应用

4.1 学生小组协作学习、讨论完成作业模式

翻转课堂所存在的最大问题就是学生能否在整个学习过程中保证高度的学习自觉性。如果对这一项拿捏不到位，盲目的课程改革反而会起到负面效果。为了提高学生学习的自我能动性，在学生之间设置“翻转课堂学习小组”，利用团队精神、集体荣誉感刺激学生的学习欲望，提高学习过程中的自制力。小组人数不宜太少，也不宜过多，小组成员搭配也应做到均衡合理。特别值得注意的是，小组协作学习是一把双刃剑，只有合理的小组搭配才能激发学生的学习兴趣，反之则会弄巧成拙。为了达到最佳的教学效果，还要要求授课教师对每一名学生进行了解，并且需根据实际情况动态调整小组成员组成，全面掌控，逐步诱导，以达最佳的授课效果。

《材料化学导论》课程每年选修人数大约在30人左右，属于小班授课。在对学生进行分组时，应该充分尊重学生意愿，优差生结合互补，学生首先自行组队，教师最后协调的原则进行分组，每组3-5人最佳。分组后对，部分作业以小组形式给出，作业成绩考虑小组协作情况。教学过程中鼓励小组成员相互合作，信息共享。同时，对小组中不作为的组员进行及时调整与说服教育，增强团队协作精神与集体荣誉感。

4.2 作业“互评制”

除了小组协作学习，为了提高学生在学习过程中的参与感与责任心，根据实际情况，设置部分作业“互评制”。学生之间以小组模式完成作业，完成后的作业小组间相互评审，教师把关，最终成绩为小组互评成绩平均值。互评过程中，学生可以看到其他小组同学的作业完成情况，见贤思齐、相互学习，从而提高学习效果。此外，值得注意的是，“互评制”作业设置不宜太多，以防大幅度增加学生课后任务量，使学生产生疲劳、厌倦心理。

5 结语

通过对课程的模块化设置，并配套以不同种类的混合式教学，因“课”施“教”，不仅提升了课堂的趣味性，提高了学生的学习兴趣，而且还起到了较好的教学效果，学生对课程知识的掌握程度得到较大幅度提高。相应的教学模式亦可在其他类别专业必修课程的教学实践中进行推广。