材料科学基础线下为主、线上为辅混合教学模式初探*——以湘潭大学为例

尹付成 李发国 岳慧君

>1 湘潭大学材料科学与工程学院 湖南湘潭 411105 2 湘潭大学教务处 湖南湘潭 411105

0 引言

混合式教学起源于20 世纪90 年代的美国，2000 年左右在我国职业培训、成人教育等远程教育中得到发展[1-2]。随着互联网技术的发展，我国“双万”工程的实施，以及疫情原因，“互联网+教育”的混合式教学模式已经深入人心，广泛应用于各层次、各学科课程的教学之中[3-6]，呈现井喷式发展。很多研究者根据自身实践案例提出各种看似大同小异但又有区别的混合式教学模式，根据混合式教学的物理特性和教学特性两个维度组合为九类：线下主导型—交互/协作式（翻转课堂）、线下主导型—自主式、线下主导型—讲授式、线上主导型—交互/协作式、线上主导型—自主式、线上主导型—讲授式（基于MOOC 扩展混合教学）、完全融合型—交互/协作式、完全融合型—自主式、完全融合型—讲授式[7]。

对于授课教师来说，选择什么样的混合式教学模式进行授课依然是一个难题。首先需要进行课情分析（课程特点、教学资源、师资力量、学生能力以及学校政策等）；其次是线上资源的可持续建设；最后是线上、线下混合式教学实施要点。对此，以材料科学基础课程为例，初步探索采用“线下为主，线上为辅”混合教学模式开展教学所取得的一些实践经验与理论成效。

1 课情分析

材料科学基础是一门典型的交叉学科的课程，基础性、理论性强，强调工程实践能力，知识点多，教学内容不断更新，对教学模式的要求越来越高。材料科学基础作为材料类专业的必修课，是在金属学原理课程的基础上发展而来的。20 世纪90 年代，随着材料类本科专业、材料科学与工程一级学科的建设，该课程更名为“材料科学基础”，并逐步成为金属材料工程、材料物理、材料科学与工程、新能源材料与器件和材料成型及控制工程等专业的专业基础课程。

2019 年，湘潭大学材料科学与工程专业入围国家级一流本科专业建设点，材料科学基础课程被评为湖南省“一流课程（线下）”。本课程横跨并融合了金属材料、无机非材料和高分子材料的材料基础理论，又纵向连接材料测试、材料加工和材料应用等后续课程知识，具有知识跨度大、理论性强等特点，成为各高等院校材料专业相对难教、难学的课程之一。因此，课程教学中常出现“两浅现象”：学生浅学，教师浅教。

针对材料科学基础课程教学过程中存在的问题，课程团队自2017 年开始，引入OBE 理念逐步对该课程的教学内容、教学方法以及评价方法进行试探性的革新：加强前序课程理论联系，增加前沿新工艺介绍，提取课程思政元素，实施翻转课堂，加强过程性考核等提升课程教学质量。自2019 年开始，在部分课程率先试点“线下为主，线上为辅”的教学模式改革，在超星学习通平台建设网课资源，使用学习通手机APP 开展交互式教学。

目前，湘潭大学材料科学与工程学院《材料科学基础》教材分上、下册，48+48 学时，3+3 个学分，第3、4 学期开设。课程团队有教授3 人，副教授6 人，讲师2 人，形成梯次合理、后劲十足的“纺锤状”师资力量。湘潭大学属于“双一流”建设高校，全国排名处于90 ～100 名之间，材料科学与工程学科进入ESI 排名前1%，本科生质量较优，学校学习气氛浓郁，材料科学与工程学院每年本科生考研录取率超过55%，而“材料科学基础”课程作为材料类考研的主要初试科目，也是学生重点学习的核心课程。

学生对线上、线下混合式教学的接受能力直接关系到该新教学模式的成效。线上辅助教学带来更丰富的网上资源的同时，又会促使学生自觉学习能力的提升。经历了中学阶段的高压式教学，突然进入到自我约束学习的大学阶段，很多学生来不及转变学习习性，无法适应大学这种课程数量大，自觉学习为主的学习状态，更加难以接受线上大量需要自学的知识。加之线上辅助教学具有高频次、高强度的教学互动特点，很多学生由于学习生活无规律，上课难以集中精力进行有效互动。因此，线上辅助教学如何激发学生学习兴趣是关键，有了兴趣就会有主动性，有了主动性就会集中精力参与到互动教学中来。

学校在支持开展线上教学方面做了大量实质有效的工作，包括：学校鼓励教师开展以教学团队为主的教学改革，提供免费的网络平台供教师建课，甚至把网上课程资源建设作为教师评职称的必要条件之一；学校每年邀请国内在线上教学、线上线下混合式教学方面作出突出成就的教师来校讲学，分享经验；学校每年立项一批线上线下混合式教学课程进行培育。

可以说，材料科学基础课程实施“线下为主，线上为辅”混合教学既可提升教学质量，满足“以学生为中心”的OBE 理念要求，又是符合课程教学模式改革发展方向的。但是，在实施“线下为主，线上为辅”混合式教学过程中也遇到过“教学资源生态环境欠佳、课堂教学与在线学习割裂[8]”的共性问题，也遇到过“学生线上刷分，交互过程不畅”等个性问题。

2 线上资源的可持续建设

每一门课程在某一特定的历史时期都有其自身最适宜的教学模式。跟风式的教学模式改革只会让教师无从适应，学生疲于应付。促使教学模式发生改变的因素包括学生需求、课程结构、教学条件、师资力量以及政策支持等。虽然材料科学基础课程一直属于材料类学生考研的初试课程，但是在大多数本科生以工作优先的年代，这门课程并没有引起学生的足够重视，仅仅是作为满足毕业的“及格”要求。现在是绝大多数本科生考研，这门课程则成了“考研必备课程”。学生对课程“优质讲授”[9]的期望值提高，因此，在学科基础课程中，材料科学基础课程团队率先发起“金课”建设行动。

长期以来，材料科学基础理论课时量维持在80 学时，而教学内容的实际课时要求是120 学时，因此“点到为止”的快速讲授和跳跃知识点讲授就成了学生无法跟上课程学习的根源，而实施线上辅助教学正好解决了课时不够的问题。学生容易理解的知识点，调整到以线上让学生自主学习为主。重点、难点等抽象的知识点，新理论新发现以及材料科学基础知识网络构建作为线下教学重点。线上资源怎么建则成为首要解决的问题。目前，材料科学基础的线上视频教学资源非常丰富，比如中国大学MOOC、超星学习通、智慧树等平台都开设了大量免费的材料科学基础网络公开课，学生可以随时随地学习。重复进行线上视频教学资源建设既费资金又费时，而且难以达到国家级精品课程效果，因此引导学生在网上选择一门适合本学院学情的“材料科学基础”课程更为重要。而构建线上已有的视频教学资源与本课程线下教学的“同步桥梁”则是本课程线上自建资源的建设要点。

首先，选择好线上成熟资源和线上自建资源平台。对于网上已有的视频资源课程，可以优先推荐国家级精品课程。自建资源平台可以选择一个成熟、自由度高、本校学生认知度高、互动功能强的网络平台进行搭建。平台成熟意味着可持续发展，自由度高是可以满足教师个性化教学，本校学生认知度高方便学生操作，互动功能强则可满足教学的多样化需求。

其次，课程是服务于本专业人才培养，服务于本专业课程体系的，本课程的线上自建资源应着重面向本课程的教学大纲知识点进行建设。不同高校、不同专业的材料科学基础教学大纲不同，网上已有的视频资源内容反映的是其自身高校和其专业的育人特点。因此，网上自建资源要体现本专业人才培养的特色，按照教学大纲章节和知识点分布进行编排。网上知识点的难易程度要适合本专业的生源质量，超出学生自学能力范围的知识点应该放在线下讲授。

再次，对本课程的线上自建知识点进行资源归类，形成“知识模块”。考虑到网上已有的课程视频资源与线下教学内容存在的差异：章节顺序不同、知识点覆盖面不同、重点难点不同等等，运用“知识模块”可以使“线上线下”教学的衔接变得更加自由。

最后，本课程网上自建资源要简单明了，适应互动教学。网上自建资源除了课程教学大纲、教学PPT 等常规资源外，题库、活动库、拓展小知识是建设的重点。题库以选择题、判断题为主，方便系统自动批改，也方便课堂互动。活动库以课堂小测、知识点问卷为主，方便教师随时与学生互动，了解学生对知识点的掌握情况。拓展小知识则以科技前沿报道为主，特别是教科书级别的科研论文，方便学生了解本学科以及本课程知识的发展方向。对于课程思政的教学内容则放在线下课堂面对面讲授，形成“润物细无声”的效果。

3 “线下为主，线上为辅”混合式教学实施要点

材料科学基础属于学科基础课、核心课，考研必备课程，是学生需要“精细修读”的课程，“线下为主，线上为辅”混合式教学模式依然采取全过程80 学时的教师线下讲授，线上资源起到学生课前、课中、课后互动交流、自学巩固的作用。

3.1 课前线上预习

学生利用国家精品课程等线上视频资源预习课程知识，产生的疑问可以通过课程教学平台——“超星学习通”进行话题互动，学生之间、助教或者教师可以及时解答一些简单的问题，对于需要深入讲解的问题则可以放在课堂上进行细致分析。作为教师，最重要的不是回答每一个问题，而是要教会学生解决问题的思路和方法。首先要对这些问题进行分类：个性问题、共性问题；孤立知识点问题、关联性知识点问题；课程内部问题、课程群交联问题。然后在线或者留到课堂上进行一一解决。事实上，绝大部分问题在课堂精讲中，只要把知识点的关联性讲清楚，学生会豁然开朗，起到“一通百通”的效果。

3.2 课中互动讲授

教师每次上课前先对学生线上预习所提问题进行梳理，安排好新知识点讲解的要点和重点。上课时，先利用超星学习通发布一个“随堂练习”，时间控制在5 分钟以内，目的是检查学生对上一堂课知识点的掌握情况。对于正确率低的知识点进行几分钟的回顾，然后开始讲授新知识点。在新知识点的讲授过程中，可以利用“选人”“随堂练习”“主题讨论”“分组任务”“抢答”等学习活动工具进行互动。相对于传统课堂，在线互动工具能够将“一对一”互动变成“一对多”互动，将“手工计分”变成“自动计分”，大大提高了互动教学的效率，方便教师随时掌握学生群体的学习效果。学生学习的过程性评价更加公平、有效。课前课后还可以发布“签到”来记录学生的到课率，节约了“点到”的时间。

对于“有机课堂”还是“无机课堂”的争论，关键是看课程教学模式的需要以及在教学过程中如何做到“三屏联动”，即课件投影屏、手机屏、黑板板书屏的有效联动，从而吸引学生的眼球跟着“三屏”走。

一是讲解要生动，把知识点讲成“故事”；

二是互动环节要顺畅，要恰到好处地开展互动交流；

三是课堂纪律要掌控，随时提醒“开小差”的学生。

3.3 课后线上复习

课后除了布置线下作业，还可以布置线上作业。线下作业以问答题、计算题为主，题目来源于书本或者上课过程中相关例题的“变形题”。线上作业以选择题、判断题、填空题为主，帮助学生巩固基础知识。针对错误比例超过50%的题目，可以将相关知识点采取线上“话题讨论”的形式进行分析讲解。总之，复习的目的是帮助学生对知识点的巩固，而不是考倒学生。

3.4 全过程教学评估

最理想的教学评估应该是教学全过程的实时评估，在评估中随时调整教学并应用于教学改进，不断提升教学质量。采用传统的线下教学模式无法做到全过程教学评估，而且具有严重的滞后性，无法将评估的结果用于本期教学，及时纠正教学过程中的不足，而用于下一期的教学则又因为教学对象的变化而产生新的不足。“线下为主，线上为辅”混合式教学模式则正好弥补了这一缺陷。“线下教学”有利于知识的传递，教师与学生的思想火花时刻保持“同频共振”，这是存在“时空障碍”的线上教学或者慕课等所不能取代的。“线上互动”有利于实时评估教学质量，方便教师随时掌握学情，了解学生的需求，把握教学节奏和教学内容。

3.4.1 全过程的教学活动有记录

设置好所有“记录”的分值，系统自动打分，统计学生的平时成绩。

3.4.2 学生评教更加多样化

通过“问卷调查”、互动话题点赞、课程教学评价等方式对教学过程进行评价。

3.4.3 教师可实时评估教学质量

全过程线上辅助教学使教师实时掌握学生学习动态、了解学生学习质量有了全面而详细的数据记录，而且数据可以方便地统计，有利于教师在教学的过程中随时微调教学的进度和讲授的重点，从而达到实时监测教学质量，对教学全过程进行高效的评估。

4 结束语

大学课堂教学要真正从传统注入式教学转向启发式、任务式、合作式、研讨式、发现式、体验式等教学，实现真正意义上的、高精确度的个性化学习，促使教学活动由教向学的转变。对于适用于线下讲授的课程采取“线下为主，线上为辅”混合式教学模式，充分利用线上辅助教学的优势，弥补线下讲授的不足，从而实现教与学的完美结合。