一流课程建设背景下无机材料科学基础线上线下混合式教学研究与实践

刘敬肖，史 非，张晶晶，姜淑文，刘素花

（大连工业大学 纺织与材料工程学院，辽宁 大连 116034）

随着经济的快速发展，社会对高校人才培养质量的要求不断提高。课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量。2019 年教育部《关于一流本科课程建设的实施意见》中提出要聚焦新工科建设，建设一批培养创新型、复合型人才的一流本科课程。当前，采用传统的面对面单向传输式现场授课和学习模式已不能满足培养高质量人才的需求，线上线下混合式教学必将成为未来高等教育的发展趋势。无机材料科学基础课程是实现无机非金属材料工程专业学生毕业要求的重要单元，课程教学不但要将“掌握无机材料科学基础理论知识，具有无机非金属材料新产品、新技术研发能力”作为课程的培养目标，同时还要更加注重“解决复杂工程问题能力”“研究能力”“团队合作”“沟通能力”和“终身学习”等能力的培养，因此，在一流课程建设背景下，对无机材料科学基础课程线上线下混合式教学模式进行研究与实践对于实现上述培养目标具有重要意义。

一、线上线下混合式教学应解决的重点问题

《工程教育专业认证标准》的12 项毕业要求中明确指出培养学生“研究能力、分析问题和解决复杂工程问题等能力”的重要性。材料科学与工程和无机非金属材料工程等材料类专业对实践环节具有很高的要求，《材料类专业工程教育专业认证补充标准》提出：“专业课实验开出率应达到90%以上，其中综合性、设计性和创新性实验课程占总实验课程比例大于60%，”由此可以看出，创新思维与实践能力的培养在材料类专业培养目标中尤其重要。无机材料科学基础作为无机非金属材料工程专业的专业基础和主干课程，课程质量对于培养无机非金属材料工程领域创新、应用型人才至关重要。因此，基于工程教育专业认证的目标导向需求，在一流课程建设背景下，无机材料科学基础课程建设与改革应主要包括以下几个方面：（1）立足经济社会发展需求和人才培养目标，优化重构教学内容与课程体系，力争在课堂教学中引入工程和科研实践案例，渗透思政信息，激发学生学习兴趣和学习动力；（2）加强课堂设计，以学生为中心，通过研讨式教学使学生能够深入理解基础理论知识，提高其分析问题能力；（3）充分利用网络课程资源和线上线下混合式教学，解决好教与学之间的矛盾问题，进一步提升学生学习效果。

目前，无机材料科学基础在一流课程建设背景下，已对课程教学内容、教学课件和教学视频重新进行了完善和提高，网络课程资源也更加丰富，增加了更多的科研案例，并先后于2018 年和2020 年获评校级精品课程和辽宁省线上线下混合式教学一流课程。在上述课程内容建设基础上，如何进一步完善和提高线上线下混合式教学质量和效果就显得尤为重要。

二、利用超星学习通平台进行线上辅助教学

近年来，通过对大量相关文献的查阅及总结，以及通过对无机材料科学基础课程建设和线上线下混合式教学模式的研究与实践，课组教师在线上线下混合式教学模式建设与改革方面取得了长足的进步和丰硕的研究成果，获得了很多具有建设性意义的理论规律和实践经验。实践表明，利用超星学习通网络课程平台辅助教学更有利于解决教与学之间的矛盾问题。例如，利用超星学习通平台分别针对学生的课前、课中和课后三个阶段进行辅助教学，通过在课前发布学习目标、教学课件和录制的讲解重要知识点的短视频，能够帮助学生达到高效的预习效果，学生在上课时带着问题去听，能够起到事半功倍的效果。

传统教学中，教师在课堂上不得不针对大多数学生讲授相同的课程知识，这往往导致尖子生“吃不饱”和基础差的学生“吃不消”的局面。而采取超星学习通网络课程平台进行线上辅助教学，既可为尖子生拓展专业视野提供更丰富的网络课程资源；同时，又可使网络课程资源成为基础薄弱学生的强心剂和加油站。网络课程中的录播课、短视频和课件能够帮助学习能力差的学生通过多次反复观看和学习，真正理解和掌握课程基础理论和相关知识，从而达到尖子生学得更好和差等生能学好的双重效果。而且，通过学生对网络课程资源的自主学习，能够有效提高学生的自主学习能力和理解能力。因此，借助超星学习通网络课程平台进行辅助教学能够让全体学生受益，不但是解决尖子生吃不饱和差等生吃不消问题的有效办法，而且还是全面提高全体学生学习能力和拓展其专业视野领域的最佳途径。

三、以学生为中心进行线上互动式教学

疫情期间，线上教学成为主要的教学模式，为了让学生能够收到良好的学习效果，课组教师进一步完善了网络课程教学资源，更新了教学课件，并重新录制和上传了新的课程录播课短视频。通过近一段时间的线上教学实践发现，以学生为中心的线上互动式教学更有利于调动学生的学习积极性和参与度，在培养学生的学习兴趣和思考能力方面发挥了重要作用。

2021 年11 月的线上教学期间学生不同日期访问网络课程页面的统计次数如图1 所示，可以看出，有6 天时间学生的访问次数呈现出峰值状态，而呈现出峰值的时间正好与线上教学的时间段吻合，60 多名同学平均日访问次数达到了600 多次，说明线上教学能够大大促进学生的学习主动性，有助于培养学生的自主学习能力。

图1 2021 年11 月线上教学期间学生访问网络课程页面次数统计

此外，通过线上互动，教师能够及时掌握学生的学习效果和对知识点的掌握情况，从而更加有针对性地加强某个知识点的讲解和练习。某次线上教学随堂练习判断题学生回答情况统计结果如图2 所示。对学生某测验题的回答正确和错误统计情况如图3 所示。通常，教师在每次发布随堂测验题后，学生会迅速去回答，而教师能够及时掌握学生的答题结果和学习效果。根据图2 和图3 的随堂练习结果统计情况，教师可以查看回答错误的学生名单，从而能够即时了解哪些学生回答错了，并由此通过调查学生答错的原因而能够及时给回答错误的学生以辅导和解答，从而能够保证每个学生都能准确掌握课程知识点并跟上课程的教学进度。

图2 线上教学某次课某个随堂判断题学生回答情况统计

图3 线上教学某次课随堂练习中学生答题正确与错误情况统计

在线上教学期间，教师几乎每天都会到超星平台上增补课程教学资源、发布线上教学通知及发布或批阅作业和测验。无论是课前、课中还是课后，都会通过微信、超星网络课程平台与学生充分进行沟通和互动。首先，每次上课前，通过发布有关本次课线上教学的流程和安排，可以让学生对本次课的具体学习内容和课堂安排有一个全面的了解，而教师通过查看同学们对线上教学通知的查看记录，则能够清楚掌握哪些同学还没有查看通知，以便及时在学习通里给予提醒，以确保每位同学都能清楚知道每次线上课程的学习内容和教学安排。其次，每次线上课程开始时的签到及回答问题、随堂练习和问卷等活动内容，更是让同学们感觉到线上课堂学习充实高效。同学们为了能够正确回答老师发布的每道随堂练习题，不得不充分利用课堂每一分钟认真观看和学习课件及视频。对于个别爱偷懒、不爱学习的同学，由于线上教学的互动，使教师能够及时发现哪些同学没有回答问题或是回答问题不正确，从而能够及时给予提醒和纠正，避免个别不爱学习的同学偷懒、学习跟不上和愈发不爱学习的情况发生。

由于疫情原因，2021 年11 月9 日—11 月26 日3周共6 次课的线上教学期间，教师共发布线上随堂练习31 次，每次课的随堂练习和提问、问答等互动式教学，促进了同学们真正认真的学习和思考，在培养学生的自主学习能力和思考能力方面发挥了重要作用。

通过调查问卷发现，65.6%的同学赞成线上互动式教学，即“通过学习通和超星平台，在老师指导下学习课件和视频，学习期间老师发布随堂练习和测验，能够促进对知识点的掌握；”此外，84.7%的同学认为线上教学时自己的学习态度比以前线下教学更认真。大多数同学认为，线上线下混合式教学更有利于提高学习效果和培养同学们的学习能力。

四、充分融合科研案例进行线上线下混合式教学

“互联网+”时代，线上线下混合式教学必将成为未来学校课程实施的主流模式。混合式教学是在“以本为本”“以学生为中心”“打造一流课程”的国家教育改革大方向引导下产生的一种新颖的教学模式。线上线下混合式教学模式不是“线上”与“线下”的简单叠加，而是通过课前导学、线上自主学习、课堂重点难点讲解、线上线下深度讨论和过程性考核等多种教学方式，将传统的以“以教师讲授为主”的模式向“以学生自主学习为主”的模式转变，培养学生学习兴趣和自主学习能力，锻炼学生独立思考能力，从而获得最优化的学习效果。

融合科研案例的研讨式教学，是以学生为中心，结合恰当的科研案例，围绕核心知识点，以研讨的方式进行教学。案例研讨式教学将更有利于调动学生的学习积极性，有利于培养学生的自学能力和分析问题能力。例如，在课程教学期间，教师可以设置不同的课题，要求学生分组查阅相关文献并进行总结制作成PPT 进行课堂汇报。实践表明，文献查阅、PPT 制作、课堂报告和线上答辩等学习活动均能够激发学生的学习动力和拓展课程的学习深度。基于创新能力培养的线上线下混合式教学日益受到重视。

当前，无机材料科学基础课程线上线下混合式教学模式主要体现出以下几个特点：（1）不断更新的教学课件和录播课视频，能够保证学生获得良好的自主学习效果；（2）丰富的网络课程资源，为尖子生进一步拓展专业知识领域和学科前沿发展奠定了基础；（3）充分的课前、课中和课后互动及交流，调动了学生的学习积极性，有助于学生掌握扎实的课程理论知识；（4）线上开放式讨论话题及启发式、案例研讨式教学进一步调动了学生的学习动力，有助于培养其分析问题能力、研究能力、沟通能力和解决复杂工程实践问题的能力。无机材料科学基础线上线下混合式教学模式及流程示意图如图4 所示。目前，无机材料科学基础课程线上线下混合式教学已经过了多个教学周期的运行和实践，在线上线下混合式教学过程中，课组教师坚持深入学习和研究，不断改进和提高教学模式，在线上线下混合式教学模式研究与实践方面取得了较好的效果。特别是，教师在超星网络课程平台的讨论话题中既可以针对相关章节内容疑难问题与同学们进行交流和探讨，又可以发布跟课程核心知识内容相关的新型材料的研究，从而引导同学们展开讨论；而且所有同学都能看到对每个话题的讨论和分析，这种线上开放式答疑和案例研讨的方式对于全体同学的学习都会有很大帮助。

图4 无机材料科学基础线上线下混合式教学模式及流程示意图

五、结束语

在一流课程建设背景下，基于《工程教育专业认证标准》和毕业要求，以目标为导向，对无机材料科学基础课程持续建设和改革对于培养高质量的专业人才具有重要意义。而融合科研案例的线上线下混合式和研讨式教学更有利于培养学生成为具有“创新能力、团队合作、研究能力、学习能力和解决实际工程复杂问题”等多元能力的高素质复合型人才。