互聯(lián)網(wǎng)加和OBE理念在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用

趙超亮 董振偉 鈔春英 蔡拓

摘 要：本文根據(jù)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的課程特征，加入互聯(lián)網(wǎng)加和OBE的教學(xué)理念，促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)參與度。加強(qiáng)了課程學(xué)習(xí)的過程管理，以提升學(xué)生的能力和成果產(chǎn)出為目標(biāo)，對(duì)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的理論和實(shí)踐課程進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新，為培養(yǎng)實(shí)用型、創(chuàng)新型材料專業(yè)人才提供了指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)加;OBE;材料科學(xué)基礎(chǔ)

一、前言

OBE，全稱為Outcome-based Education，也就是成果導(dǎo)向教育。這種教育模式重視學(xué)習(xí)成果，因此教學(xué)的過程管理和教學(xué)評(píng)價(jià)是十分重要的。定義、實(shí)現(xiàn)、評(píng)估以及總結(jié)和改造學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE理念的核心[1]。截至2018年12月，我國(guó)網(wǎng)民規(guī)模為8.29億，全年新增網(wǎng)民5653萬(wàn)，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)59.6%，較2017年底提升3.8%。我國(guó)手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)8.17億，全年新增手機(jī)網(wǎng)民6433萬(wàn);網(wǎng)民中使用手機(jī)上網(wǎng)的比例由2017年底的97.5%提升至2018年底的98.6%，手機(jī)上網(wǎng)已成為網(wǎng)民最常用的上網(wǎng)渠道之一。手機(jī)也成為了大學(xué)生普遍使用的即時(shí)聊天和獲取資訊的工具，目前在軟件市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多適合大學(xué)教育的應(yīng)用程序或者微信小程序，利用這些程序可以大大地提升同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》課程在材料科學(xué)與工程專業(yè)是起到橋梁作用的課程，上接《無(wú)機(jī)化學(xué)》、《物理化學(xué)》;下接《現(xiàn)代材料分析測(cè)試方法》、《材料物理性能》、《材料工藝學(xué)》等課程，因此也是一門至關(guān)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。在這門課里，同學(xué)們要學(xué)習(xí)到固體材料的結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用之間的相互關(guān)系，課程內(nèi)容在整個(gè)專業(yè)課程設(shè)置中，起到一個(gè)承上啟下的作用。課程的一些關(guān)鍵章節(jié)，例如晶體結(jié)構(gòu)、相圖和表面和界面，內(nèi)容相對(duì)較為抽象，需要學(xué)生較強(qiáng)的空間想象能力和邏輯思維能力。因此，互聯(lián)網(wǎng)加教學(xué)的生動(dòng)、活潑、簡(jiǎn)單易懂的方式，特別適合這門功課的教學(xué)。

二、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的課程特征

許昌學(xué)院的材料科學(xué)與工程專業(yè)面向于培養(yǎng)創(chuàng)新型、實(shí)用性材料工程專業(yè)人才，服務(wù)周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)、提高地區(qū)新材料研發(fā)水平?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》這門課程是該專業(yè)的專業(yè)核心課程，分兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行教學(xué)，也就是細(xì)分為《材料科學(xué)基礎(chǔ)1》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)2》兩門課程在兩個(gè)學(xué)期內(nèi)完成教學(xué)，圖1是本課程的課程地圖。在OBE理念中，清晰的課程地圖，是保證教育教學(xué)成果的前提保證[2]。

本課程的課程地圖的繪制是針對(duì)于武漢理工大學(xué)第二版的經(jīng)典教材[3]。從圖1中可以看出，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容都是從一個(gè)核心概念“相”展開的。所謂“相”，指的是具有相同的化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的均勻部分的綜合。而由相的概念出發(fā)，可以分為四個(gè)大的部分，也是所謂的“四位一體”教學(xué)法[2]。也就是組成相的固體——相體、相與相之間的界面——相界、直觀表達(dá)相的圖形——相圖、相與相之間在一定條件下發(fā)生的突變——相變。圖1左半部分的是具體的課程地圖，大二上學(xué)期講授相體和相界，其中相體包括晶體、非晶體和玻璃;而相界則包括表面與界面、疲勞與斷裂和腐蝕與氧化;大二下學(xué)期講授相圖和相變，其中相變包括相變、擴(kuò)散、固相反應(yīng)和燒結(jié)。

相體和相界，基礎(chǔ)知識(shí)較多，需要學(xué)生具有一定的分析歸納能力和空間想象能力。而相變內(nèi)容，涉及到較多的公式推導(dǎo)和實(shí)際的工程應(yīng)用，既需要理解枯燥的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)也需要懂得材料的工程制備。

因此，這門課程涉及的課程分支較多，內(nèi)容紛繁復(fù)雜，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)要想達(dá)成，采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以避免會(huì)有諸多弊端。而如果采用互聯(lián)網(wǎng)加的手段，學(xué)生會(huì)更好的掌握課程，并能活學(xué)活用。

三、基于互聯(lián)網(wǎng)加和OBE的課程教學(xué)

（一）互聯(lián)網(wǎng)加教學(xué)

圖2是互聯(lián)網(wǎng)O2O教學(xué)模式的關(guān)系圖，為互聯(lián)網(wǎng)O2O教學(xué)模式的關(guān)系圖，可以看出，本課題將互聯(lián)網(wǎng)O2O教學(xué)應(yīng)用于材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)過程中，主要包括理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和教學(xué)管理三個(gè)方面[5]。其中，理論教學(xué)部分主要采用愛課程和微課兩個(gè)APP，愛課程是中國(guó)大學(xué)MOOC（慕課），包含中國(guó)各大高校的優(yōu)秀視頻課程，可以作為課堂教學(xué)外的輔助教學(xué)資源使用，微課則是自己制作的5-10分鐘課程小視頻，在視頻里用較短的篇幅，形象的動(dòng)畫將課程傳達(dá)出來(lái)，在課前課后供學(xué)生觀看，具有寓教于樂的特點(diǎn)[6]。實(shí)踐教學(xué)部分，采用小木蟲和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法相結(jié)合，學(xué)生注冊(cè)小木蟲賬號(hào)，結(jié)合材料科學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，下載網(wǎng)絡(luò)共享資源，與老師或者與論壇內(nèi)的其它研究人員共同探討科研中遇到的問題。翻轉(zhuǎn)課堂，對(duì)新能源方向的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，定期向?qū)W生QQ群和微信群推送科研熱點(diǎn)資訊，讓學(xué)生及時(shí)了解自身研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)、重點(diǎn)課題。最后，在教學(xué)管理部分，結(jié)合微信小程序——微助教和超級(jí)課程表，對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行管理，包括多課堂管理、一鍵簽到、開放討論、快速出題和學(xué)生數(shù)據(jù)管理，可以大大提高教學(xué)管理的效率。

（二）理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式

為了實(shí)現(xiàn)OBE，切實(shí)提高學(xué)生的理論水平和科研能力，我院開設(shè)了“材料之星”創(chuàng)新平臺(tái)實(shí)踐課，讓本科生在大二下學(xué)期根據(jù)興趣選擇導(dǎo)師，確定研究方向，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，并在大三下學(xué)期進(jìn)行“材料之星”大賽，比賽通過PPT演講的方式，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)展示研究結(jié)果，這種比賽大大激勵(lì)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生主動(dòng)查閱文獻(xiàn)，制備新材料，教師指導(dǎo)和定期召開組會(huì)，可以有效實(shí)踐學(xué)習(xí)的內(nèi)容，都是在充分理解理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，充分將理論應(yīng)用于實(shí)踐，將抽象的材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用于新材料的制備和表征。

（三）教學(xué)的過程管理

對(duì)教學(xué)的過程管理也是十分必要的，首要就是對(duì)課程大綱進(jìn)行嚴(yán)格修訂，首先明確本門課程所需要具備的能力要求。另外，對(duì)學(xué)生平時(shí)成績(jī)的詳細(xì)打分依然關(guān)鍵，學(xué)生的日常出勤，課堂學(xué)習(xí)。其次，課后學(xué)習(xí)在每節(jié)課都有詳細(xì)打分，每次的課后作業(yè)按照A+、A-、B+、B-、C+、C-、D+和D-八個(gè)等級(jí)進(jìn)行打分，鼓勵(lì)同學(xué)們獨(dú)立認(rèn)真完成作業(yè)，并制定打分細(xì)則，保證平時(shí)成績(jī)的公平性。各個(gè)章節(jié)的重要性和難易程度均在大綱中詳細(xì)提現(xiàn)，對(duì)于每節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)制訂了相應(yīng)的教學(xué)措施。

也引用了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，讓同學(xué)們?cè)谡n前預(yù)習(xí)微課，上課后10分鐘內(nèi)作為老師上臺(tái)講課，這種方法不但可以提高學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)對(duì)于講過的內(nèi)容印象十分深刻。

結(jié)論

通過互聯(lián)網(wǎng)加技術(shù)和OBE理念教授《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程，可以達(dá)到較好的教學(xué)效果，枯燥復(fù)雜的內(nèi)容，可以通過新型教學(xué)手段變得輕松直觀，同時(shí)結(jié)合實(shí)踐教學(xué)和詳細(xì)的過程管理，保證學(xué)生在知識(shí)上，能力上都能取得較好的學(xué)習(xí)成果。為了培養(yǎng)實(shí)用型、創(chuàng)新型的材料專業(yè)人才提供有力幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王春艷， 尹志娟， 李兆清等. 基于OBE理念的材料科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐[J]. 黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 2018.

[2]柯曉玲. 國(guó)外高校課程地圖探析[J]. 高教探索， 2012（1）：59-62.

[3] 董振偉， 王云克， 梁瑋，等. 高校轉(zhuǎn)型發(fā)展背景下的材料科學(xué)與工程教學(xué)改革研究[J]. 教育教學(xué)論壇， 2018， No.368（26）：141-143.。

[4]張聯(lián)盟. 材料科學(xué)基礎(chǔ)[M]. 2004.

[5]梁瑋， 牛亮峰， 董振偉. “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)[J]. 山東化工， 2017， 46（19）：141-142.