新工科、新文科建设背景下跨学科专业基础课程线上线下教学探究——以设计与材料课程为例

张晖

（浙江科技学院，浙江杭州 310023）

“以大格局、大视野、大变革满足国家发展和社会进步的需要，为党和国家事业发展培养大批高素质人才，是高等教育高质量发展的首要追求。”[1]新工科、新文科建设，引领了教学改革的潮流，指明了教育的发展方向，给教育界带来诸多思考与挑战。理、工、文、农、艺等学科深度交叉融合，学科间相互渗透，反映了科学技术和社会的发展方向。重构了学科体系，做到存量更新与适度增量补充。作为学科专业基础课程，面对这样的转型升级，势必需要做出更深厚、灵活、融合、创新的改革尝试。

1 新工科、新文科建设背景下跨学科课程的特征

新工科中新型工科概念比较贴合跨学科专业基础课的改革方向，区别于新生或新兴工科，它更能体现交叉融合的学科特色，以及由此带来的课程教学内容的跨界、继承与创新。冯果认为：“新文科是相对于传统文科而言的，是对传统文科的提升，其目的在于打破专业壁垒和学科障碍，以广博的学术视角、开阔的问题意识和深厚的学术积累为基础，为学生提供更契合现代社会需求的素养训练，是对快速变革的社会生活的主动回应。”[2]新工科、新文科建设背景下跨学科课程的主要特征是交叉融合、组课灵活、社会导向。设计与材料课程具备跨学科课程特色，设计学属于新文科的热门专业，材料学属于新工科的热门专业，两者融合、提炼，最终形成一门综合性的，有利于设计学科发展，有利于设计成果产业化、市场化的专业基础课程。

2 线上线下混合式教学的特征

课程的建设要素可以展现出课程的特征。王钿认为“线上线下混合式课程的建设要素包括生本取向的教学理念、统整取向的教学资源、融合取向的教学设计、过程取向的教学评价。”[3]线上课程不受地理位置的限制，教学面比较广，教学受众的层次比较多元，教学内容多且层次分明。线上课程的传播面广、传播速度快、传播形式多样、更新速度快。在线学习也更注重过程性监测及评价。因此，线上线下混合式教学的特征包括：（1）“广”： 既有线上课程内容又有线下课程内容；（2）“变”：课程内容，尤其是线上课程内容需及时更新；（3）“适”：按不同的教学受众，设置不同的教学目标及教学内容；（4）“新”： 利用新科学新技术服务教改的各方面。设计与材料课程在以往的教学过程中，教学内容一般以文字及静态图片的形式呈现，在有限的学时内，学生们很难形象地理解某些专业知识点，但随着现代多媒体手段及视频技术的发展，精彩的视频呈现将作为有益的教学补充引入课堂。网课及具有自主知识产权的视频资源，将助力于课程及学科建设。在线上线下混合式教学模式的授课形式下，课程将有机会面向专科生、本科生、研究生及社会学习者。不但可以在校内选用，也可在校际共享。

3 设计与材料课程教学实施方案

3.1 教学目标按对象分层设置

刘安然认为“慕课的受众广泛，具有各种不同的学习需求。因此平台的知识内容越全面，就越可能吸引更多的用户。建设包含不同层次的课程体系是必要的。课程的纵深发展可以解决MOOC 零散、不成体系的问题。”[4]设计与材料课程针对不同的教学受众，设置了不同层级的课程内容。主要分为针对专业内学生的“专业级”、针对专业外学生的“通用级”、针对行业内人士的“专业级”、针对青少年及其他社会人士的“科普级”，如图1所示。

图1 教学目标按对象分层设置

3.1.1 学术级——专业内学生

作为专业内学生的必修课程，其教学目标为：培养学生在系统性设计背景下，面对现实的材料与工艺限制性条件，解决复杂设计问题，从而使设计作品转化为真实的产品，面向制造业及消费市场，实现产业及商业价值。树立正确的价值观与设计观，正确处理科学与艺术的关系，培养良好的审美观，培养良好的职业道德与社会责任感，可依托SPOC 课程平台施教。

3.1.2 通用级——专业外学生

作为通识性公选课，在教学过程中，通过对材料与生活、材料与环境、发展中的新材料的系统介绍，揭示设计与材料的关系，鼓励学生关注中华优秀传统工艺文化，了解绿色设计、生态设计、低碳设计、可持续性设计及环境亲和性设计。教育引导学生培养综合能力、创新思维，增强综合素质，培养学生的社会责任感，可依托MOOC 课平台施教。

3.1.3 专业级——行业内人士

作为面向企业的专业课程，施教对象为行业内人士。通过标准化生产、材料与产业优化、设计创新与产业赋能等，从设计与材料的角度，讲解提升企业创新力、降低产品开发成本、提高产品价值的方法。教学内容包括材料学内容、设计学内容、通识性内容，以定制课程方式施教。

3.1.4 科普级——青少年和其他社会人士

作为公众课程，通过科普化、趣味化的内容介绍，普及材料科学、艺术与设计、传统工艺文化，激发民族自豪感。引导公众用联系与发展的观点看待科学与艺术、工科与文科、理性与感性，收获美好幸福生活。同时，作为团队或学校的窗口课程，发挥宣传作用，为学校增加良好的社会影响力，可依托社会开放平台施教。

3.2 教学内容的构成与模块化组配

3.2.1 教学内容构成

教学内容需根据学科或课程发展背景、发展特征、施教对象来确定。“智能制造以新一代信息技术与制造业深度融合为主线，具有显著的多学科交融特性。”[5]我国新文科源于新国情，适应新国情，新文科的一个特征是新文科建设强调对中华优秀传统文化的执着坚守和传承。新工科、新文科建设与跨学科建设有着内在的联系，传统文化、跨学科融合是新工科新文科建设的特色，也是素质教育的内在需求。隶属于新型工科的材料学，在传统材料学内容的基础上新增“材料与智造”“材料与信息技术”“发展中的新材料”“材料美学”“传统工艺”教学内容；隶属于新文科的设计学，跨学科交织产生“造型实现”“CMFP”“材料语义”“材料的适性选择”；新增通识性内容及课程思政内容[6]。

教学内容具体如下：

（1）材料学内容：材料的构成、材料的分类、材料的特性、材料与工艺、材料与智造、材料与信息技术、发展中的新材料，（2）传统工艺：非遗与传统工艺、地域特色与传统工艺、资源优势与传统工艺、传统工艺的创新发展，（3）设计学内容：形态与造型实现、色彩与CMFP、设计意蕴与材料语义、系统设计与材料、材料的适性选择、材料美学，(4)通识性内容：材料与生活、方法论、审美、可持续发展。

3.2.2 模块化组配

“线上线下混合式教学的优势既包含优质教学资源的共享，也包括教师对优质教学资源的组织利用。”[7]依据前述教学目标的分层设置，针对不同的授课对象，灵活组配教学内容。

（1）学术级，施教对象为专业内学生。教学内容包括材料学内容、设计学内容、通识性内容。（2）通用级，施教对象为专业外学生。教学内容包括材料学内容、通识性内容。（3）专业级，施教对象为行业内人士。教学内容包括材料学内容、设计学内容、通识性内容。（4）科普级，施教对象为对该门课程或学科感兴趣的社会人士及青少年。教学内容为部分材料学内容、部分设计学内容、通识性内容，可参考图1。

3.3 教学实施路径

3.3.1 教学资料准备

根据线上线下混合式教学方式，准备教学内容（以学术级知识模块为例）。以教学视频的拍摄为核心任务，归纳与精简教学前期的基础内容； 搜索国内外资料，拍摄剪辑制作纪录片视频，增加直观易懂的自有版权视频资料，补充教学中期的拓展内容，如通识性内容；重点收集与呈现教学后期的交叉、应用、实践内容，如教学评分过程记录、学生作业展示等。

如图2所示，课程教学内容归纳为不同的知识类型。不同的知识类型指向不同的教学目标及考核要求。“综合素养”属于自我认知与反省知识，指向“态度”；“材料学内容、设计学内容”属于技能型知识，指向“能力”；“通识性内容”属于事实与概念性知识，指向“知识”。“知识”作为初级认知，主要是“记忆与理解”，通过预习网课视频掌握；“能力”作为中级认知，主要是“应用与分析”，通过线下实践掌握；“态度”作为高级认知，主要是“分析、评价与创造”。

图2 不同知识类型的教学内容及实施路径

3.3.2 调整教学进度，关注教学效果

教学过程中做到三个结合：翻转课堂、线上线下相结合；学生预习与讨论、教师讲授、学生实践相结合；个人分工与团队协作相结合。调整线上课程与线下课程的比例（1:1 或2:3）；学生讨论与教师授课的分割比例（4:6 或3:7）；理论学时与实践学时的占比（3:1 或5:3）。关注影响教学效果的三个方面： 课前准备阶段学习情况、课堂反应、课后实践及提升情况。课前准备阶段学习情况包括网课视频观看率、网上留言、课前建议及提问、学生通过哪些额外资源获取课前预习内容、需要教师提供哪些帮助； 课堂反应包括听课状态、提问及回答、课间互动、讨论形式及效果；课后实践及提升情况包括学习之后学生能解决什么问题、产生哪些新问题。此外，线上教学要密切关注以下问题：设置合适的课程助教；适时设置与解除静音；定时查看群内学生在线状态，适时发起点名；利用网盘协同收取批改作业，在线点评展示作业，修改讲解等；控制在线教学时间，适时穿插实物讲解、慕课播放、PPT 在线授课等。力求教学节奏有规律而又不失变化，不断提升教学效果。

3.3.3 改进评价方法，保存教学数据

鉴于教学内容及教学方法的改革，教学评价也做出相应的改进。注重对创新能力的评价、对项目运作能力的评价、过程评价、对线上教学参与度的评价。完善课程管理及教学数据的储存。如课程前期、课程进行时、课程后期三个环节中产生的一切文档，包括教案、教学大纲、点名册、参考教材、教学日历、课程进度安排、学生平时评语、课程考核说明、课程考核分析、课程小结等。

4 新工科、新文科建设背景下对于跨学科专业基础课程线上线下教学的普适性建议

结合设计与材料课程在教学目标、教学内容、教学实施途径几个方面的教改经验，以及线上线下教学“求广”“求变”“求适”“求新”的特征，总结与归纳出以下对跨学科专业基础课程建设有助益的普适性建议。

4.1 课程建设应注重系统化设计及团队合作

在新工科、新文科建设的背景下，单科目课程内容在广度、深度、融合度上都有不同程度的革新。教学也不再是单一的课堂讲授，加入了网课、翻转课堂、讨论、实践等多种形式。评价方法由原先的单点式、终点式评价转变为过程性评价，且注重对创新能力的评价。从教学内容到教学方法，再到评价方法，需要一个系统化的课程规划及实施方案，以确保教学效果。课程的系统化设计涉及内容较多，如需长效发展，必须依托课程团队的齐力建设。此外，以往对于课程团队的理解仅限于教师，但学生也是教学团队的重要成员之一，学生参与教学也是课程精进的重要环节。线上线下教学在课程计划、课程内容、课程实施方面，都有更为系统的要求。课程内容需兼顾线上线下的教学形式，进行适度的扩充。课程实施需针对线上线下交替授课的节奏，做出合理的布局。这是线上线下教学“求广”特征的体现。

4.2 课程建设应构建成长型教学资源

课程建设与教学改革不仅需要准备大量的教学资料，也需长时间教学实践及经验的积累。社会在进步、学科在发展，课程在系统化设计的基础上“开放共建”，是健康的课程发展模式。确保课程始终处于成长状态，才能及时从各个领域吸收新养分。单纯教给学生知识不如教会学生在该领域内拥有获得知识、掌握技法的能力，即“授人以鱼不如授人以渔”。所以，成长型教学资源的构建，本身也是面向学生的方法论教学。互联网科技快速发展，信息更新及传播的速度也很快，线上课程的开放式授课模式要求其内容和展现形式是与时俱进的，也就是我们所讲的“成长型”教学资源的构建。这是线上线下教学“求变”特征的体现。

4.3 教学目标及教学内容应按对象分层设置

在新工科、新文科建设背景下，社会导向型教学是对大学的新要求。一门优秀的大学课程的教学对象理应全方位地面向专科生、本科生、研究生及社会学习者，借由网络课程的形式，服务更多的人群，给予各层次学生更多的知识获取机会。教学受众的多元化，要求教学目标及教学内容也进行分层设计。文中提及的学术级、通用级、专业级、科普级的分层方法，可供大家参考。这也是线上线下教学“求适”特征的体现。

4.4 课程建设应灵活运用现代科学及教育技术

新科学、新技术改变了学科的研究方法，也革新了人才培养方式与教学方法。应充分利用现代科学技术、现代教育技术，包括信息技术、互联网技术等，为教学改革提供帮助。关注依托网络的各项调查研究方法、大数据、知识库、统计软件、图像视频采集编辑、智能测量测算、虚拟仿真技术、逆向工程、智能化制造等，把它们融入学术资料收集整理、实验及过程资料采集、学术成果呈现等方面，提高课程建设与教改的质量。这也是线上线下教学“求新”特征的体现。