線上線下教學模式在材料學科中的應用
——以材料科學基礎為例

白雪

（山東科技大學 材料科學與工程學院，山東 青島）

一 引言

材料是人類社會發(fā)展的物質基礎，是經濟發(fā)展和社會進步的物質基石。材料科學作為研究新材料的支柱專業(yè)，以培養(yǎng)滿足社會需求的經濟性、應用型及創(chuàng)新型材料領域人才為導向，在當前重點發(fā)展新工科的背景下，顯示出其重要的地位。其中，材料科學基礎作為材料科學與工程專業(yè)本科必修課，是連接基礎課與專業(yè)課的橋梁。該課程從材料的各種物理化學過程的變化和共性出發(fā)，研究無機、有機、金屬材料的成分、結構與性能之間關系及其變化規(guī)律。通過知識講授及專業(yè)實踐，使學生可以掌握材料的組成- 形成（工藝）條件- 結構- 性能- 材料用途之間相互關系及制約規(guī)律，注重科學思維方法的訓練，使學生在面臨應用性、綜合性問題時能夠合理分析并提出解決方案，為將來從事材料設計及研發(fā)奠定必要的基礎[1]。

受疫情的影響及“互聯網+”時代的到來，各種線上教學平臺應運而生。相比于傳統(tǒng)的面對面講授，借助于多種多樣網絡教學平臺表現出獨有的優(yōu)勢[2]。其中，由清華大學及其在線教育辦公室共同研發(fā)的“雨課堂”在線上教學平臺中脫穎而出。通過將雨課堂與PPT、微信相連接，教師與學生可通過這樣的智能終端緊密聯系起來，實現課前預習、課堂教學以及課后復習一體的教學模式。課前，教師可提前將預習內容發(fā)送到學生手機端，方便快捷；課堂教學中，教師也可通過發(fā)送習題實現小組討論、線上書寫板書進行講解，學生發(fā)送彈幕、投稿、提交作業(yè)等方式實現師生互動。并且雨課堂兼具線上簽到、隨機點名等功能，省去傳統(tǒng)課堂中的簽到時間；課下，通過課程回放功能，學生可對重、難點進行回顧復習，有助于知識點的進一步鞏固[3]。此外，作為騰訊公司針對遠程辦公、隨時隨地會議共享的一款辦公軟件，騰訊會議也可以被用于線上教學。教師可將騰訊會議IP 號發(fā)送至學生，學生即可自由選擇手機、電腦或小程序入會。值的指出的是，騰訊會議最大的特點是可以實現屏幕共享，在線文檔操作以及小窗口聊天等功能[4]。將雨課堂與騰訊會議相結合進行共同授課，可充分利用二者互補功能，實現文字、語音、視頻、討論等實時互動。將線上線下教學結合，推翻了傳統(tǒng)課堂的“填鴨式”教學模式，使學生成為課堂的主導者。因此，基于材料科學基礎課程的教學特點，同時借助線上教學平臺雨課堂及騰訊會議，采取線上線下混合式教學對該課程進行講授，提升學生的反思性學習思維，以改善課堂效率[5-6]。

二 線上線下混合式教學的具體實施

（一） 課前預習

在課前在雨課堂中建立專屬班級及專屬課程，學生在手機端加入班級及進入課程。教師將提前設計好的預習內容包括視頻、課件、習題等通過雨課堂發(fā)送給學生，學生在手機端自行學習，不受時間和地點限制。鼓勵學生對預習內容中不理解、不明白的地方進行標記，從而在正式課程中重點講授。采取線上雨課堂預習的方式，可以使學生對課堂所學內容有所了解，培養(yǎng)學生自主學習的意識。

（二） 課堂講授

利用PPT 簡潔、直觀的特點，教師采用PPT 與板書相結合的方式對學習內容進行講授。在正式授課之前，教師需提前申請騰訊會議線上會議，并將會議地址發(fā)送至學生，學生提前10 分鐘進入會議并測試網絡是否流暢。另外，教師將雨課堂插件與PPT 關聯，課前5 分鐘打開，點擊開始上課或發(fā)送二維碼，學生即在手機端收到上課提醒，通過手機端登錄[7]。正式授課時，教師通過騰訊會議，選擇共享屏幕。通過將雨課堂與騰訊會議相結合的方式，學生可自行選擇任一一種或者同時選用兩種，避免網絡卡頓而漏掉學習內容。

在傳統(tǒng)授課過程中，材料科學基礎中大量的公式推導及抽象概念往往對學生的集中力要求較高，過多的內容使學生不容易捕捉到重點、難點。因此可對重點知識點采用雨課堂測試。通過發(fā)送彈幕、投稿等方式，一方面使學生積極主動地參與到課堂學習中，提高學生的自主學習能力，另一方面教師可以根據學生的課堂反饋實時了解學生對知識點的掌握程度，及時調整教學方法及授課進度。相比于傳統(tǒng)課堂教學，線上教學的方式極大的提高學生的參與度，并且也可使教師對所有學生的學習情況進行全面的了解。但在此過程中，考慮到網絡會有一定的滯后，PPT 要取消動畫特效，以避免講解和PPT 不對應，且PPT 翻頁時要留出足夠的時間。

僅僅通過文字方式發(fā)送測試，一定程度上不能真實反映課堂效果。若輔助以騰訊會議，可對學生進行語音提問，在課堂教學中與學生充分互動。尤其是在疫情期間，采用二者結合的方式，如通過雨課堂隨機點名、學生通過騰訊會議語音回答問題、講解上節(jié)課的作業(yè)，利用雨課堂的彈幕得到學生的提問和反饋。整體課堂效果較好，也可以讓學生充分的參與進課程，避免出現學生在家僅線上簽到而不聽課的情況。

（三） 課后復習

授課結束后，雨課堂可記錄課堂在線人數、登錄時間及彈幕內容。學生可利用直播回放功能對知識點進行回顧與鞏固。教師通過雨課堂發(fā)布作業(yè)，學生在相應的時間內完成并上傳。通過對學生作業(yè)正確率的分析，及時了解學生的掌握程度及運用所學知識分析解決問題的能力，以便在以后的講授中及時調整授課方式以提高課堂效果。

（四） 課程考核

在新培養(yǎng)方案的指導下，考核制度也需要進行相應的改革。傳統(tǒng)的考核方式完全依賴于試卷的得分情況，存在某些學生在考試前突擊的弊端。因此，基于線上線下混合模式，將試卷考核與平時成績考核的比例調整為5:5。其中平時成績考核包括線上簽到情況（20%）、線上測驗反饋情況（30%）及課下作業(yè)提交情況（50%）。結合線上教學平臺對學生學習情況的記錄，可反應學生對整門課程的參與度，更接近于學生的真實成績[8]。

三 不足之處

盡管通過豐富的線上教學平臺可以對學生的簽到、答題等情況進行記錄與考核，但在教學實踐過程中仍發(fā)現一些問題。一部分同學仍然習慣于傳統(tǒng)的教學方式，而對于這樣線上線下混合式教學手段感到不適應，學習效果不好；另外一部分同學盡管全程參與相關的簽到、課堂測試以及過程考核，但目的僅僅是得到平時成績，而對于線上簽到以及過程考核存在應付的心理；還有極少數同學不能及時完成任務，學習興趣不高。因此，針對以上現象，需從以下兩個方面進行改善：（1）增加更加豐富、有趣的教學活動，積極引導學生參與到相關教學活動中。對于積極性不高、無法適應的同學要重點關注，使其摒棄傳統(tǒng)教學模式的思維定式，采用線上線下混合式教學以寓教于學。（2）改革考核方式，提高過程考核比例。過程考核評價方式不僅僅為提交作業(yè)，主要通過評價學生的作答情況、是否獨立思考、是否有獨特見解等方面進行考核[9]。

此外，對于教師來說，線上線下混合式教學對教師的教學能力提出了更高的要求。在傳統(tǒng)的教學模式下，課堂內容僅僅限于教師的講授，相關內容較少。但采用這種混合式教學模式，在課前教師需要投入大量的時間和精力。首先，教師要從課程資源的選擇、教學內容的準備、教學過程的設計以及教學效果的考核方面進行梳理分析[10]。然而，對于材料科學基礎課程，盡管視頻資源庫較豐富，但網上精品課程的針對性較弱，導致學生的預習效果大打折扣。因此，教師需自行總結整合相關內容，這勢必會大量占用教師的課下時間，一定程度上影響教師的教學積極性。另外，在教學過程的設計中，采用大量的自主式討論是否可以達到理想的效果仍然有待研究。由于材料科學基礎課程中教學內容相對較多，如何平衡教學手段與教學效果，即在縮短教師講授時間增加自主式討論的同時，學生可對知識點精準把握，這方面也非常值得教師思考。

四 教學反思

對于材料科學與工程專業(yè)的學生，對材料科學的理解最開始于材料科學基礎的學習。由于材料科學基礎的內容較多并且比較抽象，大部分的高校仍然采用傳統(tǒng)“填鴨式”教學。教師作為講授主體，主導著課堂的進度，而學生多以被動形式接受知識。盡管教師對課堂教學內容進行了完整的講述，但完全“我講-你聽”的教學模式很容易使學生在聽課過程中疲憊、溜號。隨著課程進度的增加，后期相關內容的學習與前期落下的知識點銜接不上。即使某些學生可以及時跟上教師的講授進度，但仍存在著學會了但不會應用的情況。長此以往，大部分學生的學習主動性大受打擊，教學效果受到影響。

為培養(yǎng)應用性人才，注重學生對應用能力的培養(yǎng)，迫切需要摒棄傳統(tǒng)教學模式。借助線上教學平臺，課堂教學不再限于教師的“輸入”，課堂的主導者由教師轉變?yōu)閷W生。通過教師對學習內容的引導，結合線上教學平臺中的豐富的測試手段，充分調動學生的積極性與參與度。積極嘗試多種教學方法，如案例教學、頭腦風暴、翻轉課堂等。例如講解晶體的缺陷，學生可自由分組，根據課前的預習情況，分別討論出晶體中可能存在的缺陷種類以及出現這些缺陷的原因。在學習燒結這一章時，讓學生充分發(fā)揮頭腦風暴，建立燒結模型并以此設計特定要求下的燒結爐。此外在學習相變這一章時，采用翻轉課堂的教學方式，將學生分為兩組，分別對相變?yōu)楹螘l(fā)生以及相變是如何進行的兩個問題開展學習討論。通過以上的方式引導學生主動思考、積極參與，從傳統(tǒng)的“教與學”轉變?yōu)椤耙龑? 探索”模式。在學習專業(yè)知識的同時，縮短了專業(yè)與應用的距離，使學生對材料科學專業(yè)有了更深的認識。

利用線上線下混合式教學方式，采用多元化的考核方式，如課堂簽到、課堂小測驗、課下作業(yè)、課堂參與度包括投稿、彈幕等，使教師對學生的學習情況有了充分的了解，可以獲得真實的教學效果反饋。此外，考核方式的改革讓學生們體會到平等與尊重，更拉近了教師與學生之間的距離。

五 結語

作為材料學科的專業(yè)主干課程，材料科學基礎不僅僅是了解材料專業(yè)的敲門磚，也是學習后續(xù)專業(yè)知識的基礎。課程組通過將線上教學平臺雨課堂與騰訊會議引入到材料科學基礎課程的學習中，實施過程中，學生的參與度與學習主動性明顯提高，教學效果得到明顯的改善。課堂上低頭族、手機族明顯減少，對學習內容的興趣明顯提高，積極提問以及參與課堂討論。并且課下問問題的現象也有所增加。

這次線上線下混合式教學方式的實施，是對傳統(tǒng)材料科學基礎授課的一次改革。各種新型教學手段的出現對教師的教學方法、理念逐漸提出更高的要求。如何更加充分有效地利用各類線上教學平臺，在課程的講授中豐富教學手段，調動起學生的學習主動性，是目前大學專業(yè)課教師課堂教學面臨的重中之重。只有在教學過程中因材施教、鼓勵學生主動探索，將專業(yè)課知識與實際應用相結合起來，才能為當今社會培養(yǎng)復合型、應用型材料領域人才。