材料类专业研究生课程混合式教学模式构建研究

李洁　李迎春　王燕　王文生

摘  要：课程学习是保障研究生培养质量的必备环节。然而，当前研究生课程还存在课程目标单一、课程内容和教学方式陈旧等问题亟待解决，已不能满足创新型人才培养的要求。为进一步培养研究生的高阶思维和学术创新能力，该文立足课程教学改革，采用混合式学习设计思路构建研究型教学模式，重构与课程目标相匹配的课堂学习与学习通平台在线学习内容，精心设计面向研究型的混合式教学活动，并在高等材料学课程中进行实践，取得较好的教学效果。

关键词：材料类课程；混合式教学；内容重构；课程改革；研究生教育

中图分类号：G643        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）13-0118-04

Abstract： Course learning is an essential part to ensure the quality of postgraduate training. However， there are still some problems that need to be solved. Simple course objectives， outdated course contents and teaching methods can no longer meet the requirements of training innovative talents.In order to further cultivate the higher thinking way and academic innovation ability of postgraduate students， based on the teaching reform of curriculum， the design idea of blended learning is adopted to construct the research-oriented teaching mode. Specifically， the classroom learning and online learning contentis reconstructed to match the course objectives. Also， research-oriented blended teaching activities is carefully designed. The teaching reform practice of Advanced Material Science has achieved good teaching effect.

Keywords： materials course; blended teaching; content reconstruction; curriculum reform; postgraduate education

2014年教育部印發的《关于改进和加强研究生课程建设的意见》明确指出：“课程学习是我国学位和研究生教育制度的重要特征，是保障研究生培养质量的必备环节，在研究生成长成才中具有全面、综合和基础性作用”[1]。随着新材料新技术的不断发展，高等学校工科材料类研究生专业课程具有涵盖内容多、知识更新快、涉及面广和综合性强等特点，对于教师授课与学生学习均带来了一系列挑战。因此，一方面要求授课老师面对研究生人数多、学科背景差异大、能力水平相差较大及个性强的复杂情况，更关注学生的“学”，积极改进教学模式、教学内容与方法；另一方面，要求学生不断改进学习方法，提高自主学习和深层次研究型学习的能力。

显然，“高水平”的照本宣科已经不能引起“互联网+”时代研究生的学术兴趣，也不利于研究生的创新能力提升。“互联网+”时代的混合式学习模式充分利用网络技术提供的便捷条件和优质资源，进而有效整合了课前-课中-课后以及不同学习方法和策略，注重学生的学习体验和学习效果，有助于针对学生在知识、能力、素质方面应达到的目标要求，以探究式学习模式为牵引，建立科学的评价办法，完善信息收集与反馈机制，混合式教学模式在全国各大高校获得了广泛的应用[2]。因此，混合式学习模式正在成为未来教育的“新常态”。如何构建混合式教学模式有效提高该类课程的教学质量，特别是达到夯实学科基础、培养创新能力的目的，是材料类课程当前教学改革与实践的重点。

一  当前材料类课程改革亟待解决的问题

高水平研究生课程需要以研究生成长成才为中心，坚持知识、能力、素质的有机融合，教学内容应体现时代性与前沿性，教学方法应体现先进性与互动性，充分推进现代信息技术与教学深度融合，发挥课程的引领示范作用，以适应新时代发展要求，形成多类型、多样化的教学内容与课程体系[3]。然而，当前研究生课程还存在诸多问题亟待解决。

从教的角度来看，主要包括：①课程目标单一化——仍然只注重学生对显性知识的记忆与掌握，忽视对学生科学思维、研究能力、科学素质的培养；②课程内容本科化——课程内容与本科阶段所学知识有重复，或者课程内容在深度、难度方面与本科课程差距不大，或者前沿性知识所占比重较低，内容陈旧；③课程教学方式本科化——采用常用的传统讲授法，而缺乏对研究生课程学术探究性、知识建构性过程的关注，教学气氛沉闷，教学效果不佳。

从学的角度来看，主要包括：①部分学生感觉材料类课程知识内容多，课程体系复杂，跳跃性大，难以找到学习的重点；②学生的学科背景有较大差异，基础知识储备不平衡，教学模式和内容难以统一；③研究生来源于不同课题组，其导师的研究方向千差万别，对学生掌握材料学知识的要求迥异，加大了课程组织的难度；④学生在学习过程中不仅觉得很难真正掌握与专业相关的内容，而且不知道如何根据自己的课题需要进行有针对性的学习。

随着信息技术与教育教学的深度融合创新，“互联网+”时代的混合式教学具体到每一门课程或单元的设计，教师则需要首先厘清教学的核心目标，再一体化重构支撑课程目标的教学内容和教学方法。

二  混合式教学模式的构建

近年来，许多院校为材料类专业的本、专科学生或研究生开设了材料学课程或内容相近的课程，但由于材料本身种类多，涉及的内容广，其教学内容的设置、教学模式的选择一直以来是各高校课程建设和教学改革的重点[4]。本文基于混合式学习的教学设计将能够调动学生高阶思维活动的研究型学习作为主要的教学目标，利用“互联网+”的技术支持以及MOOC、SPOC等线上优质资源，构建基于混合式学习的教学设计模型（图1），教师引导学生与同伴合作、以探究的方式有效解决科学前沿、工程实践等问题。

（一）  产出导向确定课程目标并分解学习任务目标

根据学校定位、材料类专业学术型硕士研究生人才培养方案，构建材料类研究生专业课程的课程目标。依据课程目标，在混合式学习设计时跳出学科知识点的层面，透过现象看本质、透过内容看能力；分解找出知识点、学科内容背后其支撑性的方法、思维、能力等，并抽取出关键性的能力或方法，作为一个单元、甚至一节课的学习任务目标。学习者通过与学习情境的互动自主建构知识，完成多梯度、富挑战的学习任务，从而提升学习者的学习动机，以保证学习投入。这是混合式学习设计关键的第一步。

（二）  逆向设计混合式教学内容

为有效提升材料类研究生的学术创新能力，依据OBE理念，围绕课程目标重构“理论知识、学术前沿、项目专题”梯度式的教学内容。

1  课程网络在线学习内容设计与开发

根据课程目标以及分解后的核心目标达成要求，设计具备吸引力的在线学习内容。一方面，整合MOOC、SPOC等优质资源，做好课程PPT、视频、阅读材料等学习资源开发，有助于学生在线上环境中更有效地构建和处理知识；另一方面，原创设计相应的在线测试、作业习题等过程性考核内容。教师持续关注学生线上学习时遇到的技术性或学术性困难，提供有效的反馈为课堂教学做好准备。

2  课程课堂学习内容重构设计

根据课程目标达成要求，采用剔除法、改造法、优化法、关联法、增加法存疑法和兼顾法等统筹设计与课程目标、线上学习内容相匹配的面授学习内容，对课堂学习内容进行再配置、再改造、再優化[5]。课堂学习内容设计应注重和在线学习内容构成完整的互动学习体验，体现互补性与关联性。课堂学习活动设计应鼓励学生在知识建构与批判性反思过程中积极交互与合作，如共享信息、研讨问题、相互评价等。在课堂学习环节中，教师为学生提供必要的引导与支持，及时诊断学习过程中出现的模糊概念，优化课堂学习内容，持续改进。

三  实践案例

依据上述混合式教学模式的设计思路，本文以高等材料学课程的混合式学习改革为研究对象，坚持立德树人，开展目标导向的课堂学习与网络在线学习内容重构研究与实践，通过夯实学科基础、突出前沿交叉、以学生为中心创设学习体验及搭建学习支架开展教学，为学生的学习和能力发展提供解决方案。

高等材料学课程是材料科学与工程学科学硕的一门专业基础课程。课程主要介绍材料发展简史和材料科学前沿，四大类材料（金属材料、非金属材料、高分子材料与复合材料）的制备方法、结构特点、主要性能及其应用等方面的内容。通过本课程的学习，学生应全面了解材料的组成－结构－性能－应用之间的关系；并在“发现材料之美，探索材料之真”的同时获得科学方法的训练和批判性思维能力、创新能力的培养，为今后从事材料选择、新材料的设计与研发等提供必要的理论基础。

（一）  产出导向确定高等材料学课程目标

知识目标：洞察材料前沿，分析四大类材料性能（如机械性能、热性能、电性能等）的影响因素，辨识材料的特性。

能力目标：①能够运用材料制备-结构-性能间的相互关系，借助文献研究，分析材料改性与新材料设计问题；②能够合理评价材料在生产和使用过程中对资源的消耗以及可能产生的废弃物等对环境的影响。

价值目标：培养具有专业认同感、科学精神、绿色发展理念和家国情怀的社会主义建设者和接班人。

（二）  混合式内容重构及活动设计

依据课程目标，本课程内容重构后划分五个章节，具体包括：走进材料科学、材料的合成与制备、四大类材料、材料前沿与可持续发展。在高等材料学课程建设过程中，课程团队注重将材料分类识别与绿色发展理念紧密结合，将学生研究能力提升与可持续发展理念、专业认同和科学素养培养融为一体；创新拓展材料领域科研前沿、工程伦理和生活实例，通过“50项最伟大的材料事件”“世界前沿科技与材料”“抗疫材料的中国速度”“圆明园渗透膜风波”等教学内容升华学生的家国情怀，让立德树人“润物无声”。

首先，立足学生学情，根据培养方案准确设计并分解课程目标，完整重构与课程目标相匹配的课堂学习与在线学习内容；精选核心重点内容，分析四大类材料组成、制备、结构、性能、加工与应用之间的关系，夯实学生学科基础；引入科研课题、学术讲座等充分体现课程前沿交叉特性（图2）。其次，精心设计面向研究型的基于学习通平台的混合式教学活动，努力实现学生的学习向深度研究模式转变（图3）。以学生为中心，设计课题驱动式研究型教学活动，将科研学术活动融入教学环节，着力开展推演式、启发式和研讨式教学改革，在教学过程中训练和提高学生的创新思维能力。

（三）  课程的创新特色

课程以立德树人为宗旨，以学生发展为中心，立足育人目标，将价值塑造、知识传授和能力培养融为一体，创新改革，特色鲜明。

1）教学内容中将材料研发与绿色发展理念紧密结合，适应学生发展和社会发展；充分考虑学生的认知规律，将四大类材料分类识别，在“发现材料之美，探索材料之真”中培养学生的专业认同感和职业素养。

2）以原创的探究性题目为驱动，以研讨型混合式学习活动为载体，多元评价和全过程育人相结合。特别加强过程性考核内容建设，采用融入科研前沿、工程伦理和应用实例的学术海报、调查报告、口头汇报及材料设计等开放式进阶探究活动引导学生深度学习；借助“学习通”平台进行师生互动、阶段测验等，课内外给予学生及时反馈，贯通育人全过程。

四  结束语

本文以中北大学材料类学术型硕士研究生的专业基础课高等材料学课程混合式教学改革实践为突破口，对工科研究生课程教学模式改革进行了有益探索。尽管课程混合式教学模式的构建还需要不断完善与持续改进，但改革实践使课程在知识内化的同时更加有利于研究生创新思维和学术素养的培养，以使研究生能够从容应对未来的学术挑战。

参考文献：

[1] 唐剑锋，王放，李冠男，等.产出导向的课程设计助力研究生综合能力培养——以材料物理学课程为例[J].西南师范大学学报（自然科学版），2022，47（8）：117-124.

[2] 徐锦泱，刘松恺，夏天成，等.混合式教学模式下学生学习效果分析研究[J].高教学刊，2021（15）：77-83.

[3] 郑元林，周世生.高等色彩学课程教学改革探索[J].包装工程，2021，42（S1）：167-170.

[4] 许静，李宇杰，郑春满，等.夯实学科基础，突出前沿交叉，以学生为中心——材料化学研究生课程教学改革与实践[J].大学教育，2022（1）：142-144.

[5] 许驰，陈庆章．课堂教学内容重构的原则与方法[J]．高等工程教育研究，2018（4）：137-143．

基金项目：山西省研究生教育教学改革课题“材料类专业研究生混合式教学模式的构建与实践”（2021YJJG211）；山西省高等学校教学改革创新项目“全周期指导课程建设、推动课堂革命的探索与实践”（J2019112）

第一作者简介：李洁（1979-），女，汉族，北京人，博士，教授。研究方向为功能高分子材料。