材料化学基础课程混合式教学设计的实践与应用

杨骏，施敏杰 (江苏科技大学，江苏 镇江 212114)

0 引言

高等教育是国家创新能力提升的关键，关乎中华民族新时代的伟大复兴，因此狠抓高校教育建设是近年来的发展趋势。十九大报告明确指出国家战略发展和产业转型升级要求加快建设一流本科教育，培养一大批具有家国情怀、国际视野、复合跨界、敢于创新的创新型、复合型、应用型的新时代人才，引领和支撑中国未来发展。本科生是高素质专门人才培养的最大群体，因此，建设一流本科教育，是落实立德树人根本任务，适应新形势更好地服务国家重大战略和经济社会高质量发展的迫切需要。教育部在2019年推出了“双万计划”，旨在2019至2021年建设大约10 000个国家级和10 000个省级一流本科专业，以推动全国高校所有专业的提升，并确保培养出高质量的人才。并辅之工程教育认证、“卓越工程师计划”和学科竞赛等等，来进一步全方位地调动各专业的学习热情，促进高等教育人才培养质量[1]。在此背景下，对各学科专业的培养方式和内容提出了新要求，老师的授课方式方法也需要进一步改革。

目前，一流专业的重点从2015年前的重视课程体系的建设逐渐提升到课程体系和课程教学的评价并重的阶段，如何提升课程教学和评价的水平直接决定一个专业认证的好坏。功能材料专业是近几年很多高校开设的新专业，学校也结合自身材料学科发展及国家新兴战略产业发展需求而成立，开设的基于新材料、新能源和电子封装等培养方向的新专业门类。其中以功能材料与元器件为特色、涵盖功能薄膜材料和电子元器件相关领域受到学生广泛好评。学生毕业后能够在功能材料特别是在电子功能材料与器件、功能薄膜材料等领域从事微电子、光伏、电磁、表面功能等功能材料及器件方面的产品研究、技术开发、检测、工艺、设备、生产及经营管理等方面。就功能材料学科的专业特点，不难看出其需要大量的物理、化学和材料相关的课程支撑其培养目标。这些课程对于人才培养而言尤为重要，但课程涉及的核心知识较为枯燥，传统的老师讲授—学生听讲模式已经无法取得预期的教学效果。基于此，在一流专业建设理念下，丰富课程的教学模式和体系对于课程建设尤为重要。打破传统教学模式，以学生为中心，课程内容形式改革，长效的课程评价和监督机制等创新需要不断加强。

从培养目标的修改出发，结合学校的定位、社会和行业的需求以及近几年毕业生的调查结果，经过充分分析和研讨，提出了较合理的专业培养目标。在此基础上，制定了毕业要求指标点与教学课程的对应矩阵，基本完成了课程体系的建设和修订，但对应的课程教学和评价还没有真正按照一流专业的标准进行改进，还没有达到学生为中心的要求，所以课程教学改革，特别是专业课的教学改革非常必要，对功能材料专业的建设有着重要的作用。其中材料化学基础是本专业学科基础类课程，是功能材料专业后续课程的理论基础，也是大多数高校功能材料专业研究生招生的考试科目，具有极为重要的地位。本课程旨在培养学生运用材料化学的基本理论和分析手段解决实际问题的能力。通过本课程的理论教学，学生应取得如下学习成果和能力：(1)理解材料中的热力学和动力学现象及本质，掌握利用热力学及动力学分析材料的能力；(2)理解物质的结构及化学平衡，具备分析材料化学反应机理的能力；(3)理解材料制备常用的化学方法及原理，为材料的基础研究和实际生产建立理论基础和实践能力；(4)理解材料结构的性能与表征，具备对材料应用和表征的分析能力；(5)理解金属材料的基本理论知识，掌握金属材料特性、热处理工艺及其机理的能力；(6)理解无机非金属材料的特性及理论知识，掌握常用非金属材料研究方法的能力；(7)理解高分子材料的特性及理论知识，具掌握高分子材料工艺及研究方法的能力。

材料化学基础是高等学校材料科学与工程等相关专业重要的专业基础课程之一，也是物理、化学和化学工程等相关专业主要的选修基础课之一。为了更好地提高材料化学基础课程的教学效果，提高学生独立思考问题、分析问题和解决问题的能力，挖掘学生的创新能力和创造能力，不少高校的教师在对该课程教学进行改革。目前，该课程的课堂教学主要采用多媒体辅助教学，教师讲授的方式进行。通过教师在教学设计、讲授生动性、问答互动等方面的努力，学生学习的积极主动性、学习效率有了较大的改善。传统教学方法要求教师在课外下很大功夫，虽然取得一定成效，在学生的参与度、学生综合分析能力的培养、潜能的激发方面仍然存在较大不足。为了进一步提高教学效果、提高学生学习效率、活跃课堂气氛、让学生热爱课堂、热爱本门课程的学习，激发学生的潜能、培养其综合分析能力、解决问题的能力，教师很有必要进行教学新方法的探索。

笔者从事功能材料专业材料化学基础课程教学多年，在“一流专业”“一流课程”建设方面积累了相关的经验，本文主要针对材料化学基础专业基础课程开展课堂与线上教学相结合的混合式教学模式探索，推动课堂学习和在线学习相结合的混合学习模式建立，寻求具有推广及辐射意义的基于工程问题、 基于案例分析的启发式、讨论式教学方法的改革路径，实现以教为主向以学为主的教学转变。

1 “混合式”学习的学习特点

混合学习(Blended Learning)是一种教育模式，旨在将传统学习方式和电子化学习的优势相结合。这种模式既强调教师在引导、启发和监控教学过程中的主导作用，又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性和创造性。具体而言，混合式学习是通过融合传统的面授教学和网络教育等在线教学方式，构建更加灵活和多样化的学习环境。这种教育模式提供了更多的学习机会和学习方式，可以增强学生的学习兴趣，提高学习效果。本文将探讨混合式学习的特点，如图1所示。

图1 “混合式”学习的设计思路

1.1 灵活性

“混合式”学习具有很强的灵活性，能够有效地突破时间和空间的限制。学生可以根据自己的时间安排和学习需要，在不同的时间和地点进行学习。这种教育模式适用于不同类型和层次的学生，包括在校大学生、在职职业学习者和其他自学者。

1.2 多样性

“混合式”学习不仅具有灵活性，还具有多样性。学生可以通过多种途径获得信息和知识，如观看视频、参加在线讨论、完成实验等。这种多样化的学习方式可以让学生更加全面地了解课程内容，激发学生的学习兴趣和动力。

1.3 互动性

“混合式”学习具有很强的互动性，能够促进学生之间的交流与合作。学生可以通过在线讨论和小组工作与其他同学互动，共同探讨问题和解决难题。这种互动性可以提高学生的综合能力和创新能力，有助于培养学生的团队合作精神和创造力。

1.4 自主性

“混合式”学习还具有很强的自主性。学生可以根据自己的学习需要和兴趣选择学习内容和学习方式，以适应自己的学习风格和习惯。这种自主性可以激发学生的学习热情和创造力，培养学生的自主学习能力和自我管理能力。

1.5 反馈性

“混合式”学习还具有很强的反馈性。学生可以通过在线测试、考试和其他评估方式了解自己的学习情况和学习成果。同时，教师也可以通过在线评估和反馈，及时发现学生存在的问题和困难，为学生提供指导和支持。

1.6 效果性

“混合式”学习的最终目的是提高学生的学习热情，达到学校和社会对人才培养的需求。

2 材料化学基础的教学问题

材料化学既是材料科学的一个重要分支，又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。材料化学基础是近几年由相关化学、材料和物理等相关专业学者整理出的一门新兴课程，与材料科学基础课程侧重于材料晶体结构、物理性能不同，材料化学基础侧重于材料的化学制备、结构表征和性能性质等[2]。其内容无外乎主要包含九章：第一章，绪论，材料的发展史；第二章，材料的结构；第三章，材料的性能；第四章，材料的制备；第五章，金属材料；第六章，无机非金属材料；第七章，高分子材料；第八章，复合材料；第九章，纳米材料。内容几乎涵盖了当今世界已知的所有类型的材料及其性质和应用，对于学生的理解和记忆是一大难点。

根据以往的教学经验和教学模式，如果教师只是在课堂上利用多媒体讲授的形式讲解材料化学基础的各个章节，期末测验只是考察各章基本概念，会带来如下问题：(1)学生对材料中的化学问题思考不深入；(2)学生难以在短时间内记住如此多的材料分类、结构和性能；(3)无法应用到现实中的材料结构模型。基于此，对于材料化学基础课程教学模式的改革，引入“混合式”教学设计，设计新的课程评价体系，对于推荐“一流课程”和“一流专业”建设至关重要。

3 基于“混合式”考核方法改革举措及实施计划

在现代教育中，教育方式和考核方法的改革是必不可少的。随着信息技术的飞速发展，混合式教学作为一种新的教育方式，越来越受到重视。混合式教学不仅能够充分发挥传统教学和在线学习的优势，同时也能够为学生提供更多的学习机会和学习方式。本文将探讨混合式考核方法改革的举措及实施计划，以提高学生学习效果和质量。

3.1 混合式教学的优势

混合式教学是一种同时结合传统教学和在线学习的教育方式，能够利用线上和线下教学的优势，为学生提供更全面的学习方式和机会。它能够突破时间和空间限制，提高学生的自主学习能力，增加学习的互动性和趣味性，从而提高学习效果和质量。

3.2 混合式考核方法改革的举措

3.2.1 设计符合课程教学目标和内容的考核方式

针对不同的课程教学目标和内容，制定符合要求的考核方式。对于掌握基础概念和知识的课程，可以采用传统的笔试考核方式；对于需要实践操作的课程，则可以采用实验报告、实验考核等方式进行考核。

3.2.2 采用多元化的考核方式

除了传统的笔试考核外，还可以采用多元化的考核方式，如：小组讨论、演讲、写作、项目设计等，以评估学生的综合能力和创新能力。这些考核方式可以促进学生的思考和交流，激发学生的学习兴趣和动力。

3.2.3 加强评估和反馈

考核不仅是为了评估学生的学习成果，还可以为学生提供及时的反馈和指导。加强评估和反馈可以帮助学生更好地理解课程内容，发现学习中存在的问题，提高学习效果和质量。

3.3 混合式考核方法改革的实施计划

3.3.1 定义考核目标和标准

为了确保考核的科学性和有效性，需要明确考核目标和标准。考核目标应该与课程目标相一致，明确要求学生掌握的知识和技能，同时，还要充分考虑学生的个性化需求和学习兴趣。考核标准应该明确，以避免主观性和不公正性。

3.3.2 采用多元化考核方法

为了更好地反映学生的学习成果，需要采用多元化的考核方法，包括：笔试、实践考核、小组讨论、项目报告等。这些方法可以有效地测试学生的理论知识和实践能力，促进学生的思考和创新。

3.3.3 引入新型评估方式

在混合式考核方法改革中，还需要引入新型评估方式，如：自我评估、同伴评估、教师评估和外部专家评估等。这些方法可以帮助学生更好地认识自己的学习情况和学习成果，从而更好地反思和调整学习策略。

3.3.4 加强评估反馈机制

为了更好地帮助学生改进学习策略，评估反馈机制应该得到加强。评估结果应该及时反馈给学生，教师应该及时给学生提供指导和建议。同时，学校还应该建立学生成长档案，对学生的学习过程和成果进行全面记录和评估，为学生提供更多的发展机会。

3.3.5 加强学生诚信教育

为了确保考核结果的公正性和可信度，还需要加强学生的诚信教育。学校应该建立健全的诚信考核制度，加强对学生的诚信教育和监督管理。同时，学校还应该通过多种渠道宣传诚信意识，为学生营造良好的学习环境和文化氛围。

此外，材料化学基础课程是一门实验性强的课程，因此实践教学的重视也是教学改革的重点。我们应该加强实验教学的设计，充分利用实验室设备和资源，设置符合实际应用的实验项目，让学生在实验中掌握基本的材料化学实验技能和实践能力。同时，我们还可以引入科研课题，让学生参与材料化学的研究工作，培养学生的独立思考和实践能力。

4 结语

一流专业建设要求高校注重专业建设的整体性、协同性和特色性，通过深化教育教学改革，提升人才培养质量和水平，使学生具备应对全球化挑战和创新创业能力的综合素质。材料化学基础课程是材料科学与工程专业中的一门重要课程，为学生奠定了材料化学的基础知识和实验技能，对于学生的综合素质和能力的提高具有重要意义。如何根据一流专业建设理念，设计适合学生学习需求的混合式教学模式，是当前材料化学基础课程教学改革的关键问题之一。本文针对一流专业建设理念指导下材料化学基础课程的教学设计和实践，探讨了混合式教学模式的特点、实施策略和考核方法改革。通过多元化的教学方式和优秀教学资源的整合，提高学生的学习兴趣和学习效果，同时也加强了学生的实践能力和创新意识。在考核方法改革方面，以明确的考核目标和标准为基础，采用了多元化的考核方式，包括笔试、实践考核、小组讨论、项目报告等，全面评估学生的学习成果。同时，引入了新型评估方式，如：自我评估、同伴评估、教师评估和外部专家评估等，帮助学生更好地认识自己的学习情况和学习成果。通过对材料化学基础课程进行教学改革，提高学生的学习兴趣和实践能力，让学生更好地掌握材料化学的基础知识和实验技能，为材料化学行业的发展培养更多的人才。