材料科學基礎線下為主、線上為輔混合教學模式初探*
——以湘潭大學為例

尹付成 李發(fā)國 岳慧君

>1 湘潭大學材料科學與工程學院 湖南湘潭 411105 2 湘潭大學教務處 湖南湘潭 411105

0 引言

混合式教學起源于20 世紀90 年代的美國，2000 年左右在我國職業(yè)培訓、成人教育等遠程教育中得到發(fā)展[1-2]。隨著互聯網技術的發(fā)展，我國“雙萬”工程的實施，以及疫情原因，“互聯網+教育”的混合式教學模式已經深入人心，廣泛應用于各層次、各學科課程的教學之中[3-6]，呈現井噴式發(fā)展。很多研究者根據自身實踐案例提出各種看似大同小異但又有區(qū)別的混合式教學模式，根據混合式教學的物理特性和教學特性兩個維度組合為九類：線下主導型—交互/協作式（翻轉課堂）、線下主導型—自主式、線下主導型—講授式、線上主導型—交互/協作式、線上主導型—自主式、線上主導型—講授式（基于MOOC 擴展混合教學）、完全融合型—交互/協作式、完全融合型—自主式、完全融合型—講授式[7]。

對于授課教師來說，選擇什么樣的混合式教學模式進行授課依然是一個難題。首先需要進行課情分析（課程特點、教學資源、師資力量、學生能力以及學校政策等）；其次是線上資源的可持續(xù)建設；最后是線上、線下混合式教學實施要點。對此，以材料科學基礎課程為例，初步探索采用“線下為主，線上為輔”混合教學模式開展教學所取得的一些實踐經驗與理論成效。

1 課情分析

材料科學基礎是一門典型的交叉學科的課程，基礎性、理論性強，強調工程實踐能力，知識點多，教學內容不斷更新，對教學模式的要求越來越高。材料科學基礎作為材料類專業(yè)的必修課，是在金屬學原理課程的基礎上發(fā)展而來的。20 世紀90 年代，隨著材料類本科專業(yè)、材料科學與工程一級學科的建設，該課程更名為“材料科學基礎”，并逐步成為金屬材料工程、材料物理、材料科學與工程、新能源材料與器件和材料成型及控制工程等專業(yè)的專業(yè)基礎課程。

2019 年，湘潭大學材料科學與工程專業(yè)入圍國家級一流本科專業(yè)建設點，材料科學基礎課程被評為湖南省“一流課程（線下）”。本課程橫跨并融合了金屬材料、無機非材料和高分子材料的材料基礎理論，又縱向連接材料測試、材料加工和材料應用等后續(xù)課程知識，具有知識跨度大、理論性強等特點，成為各高等院校材料專業(yè)相對難教、難學的課程之一。因此，課程教學中常出現“兩淺現象”：學生淺學，教師淺教。

針對材料科學基礎課程教學過程中存在的問題，課程團隊自2017 年開始，引入OBE 理念逐步對該課程的教學內容、教學方法以及評價方法進行試探性的革新：加強前序課程理論聯系，增加前沿新工藝介紹，提取課程思政元素，實施翻轉課堂，加強過程性考核等提升課程教學質量。自2019 年開始，在部分課程率先試點“線下為主，線上為輔”的教學模式改革，在超星學習通平臺建設網課資源，使用學習通手機APP 開展交互式教學。

目前，湘潭大學材料科學與工程學院《材料科學基礎》教材分上、下冊，48+48 學時，3+3 個學分，第3、4 學期開設。課程團隊有教授3 人，副教授6 人，講師2 人，形成梯次合理、后勁十足的“紡錘狀”師資力量。湘潭大學屬于“雙一流”建設高校，全國排名處于90 ～100 名之間，材料科學與工程學科進入ESI 排名前1%，本科生質量較優(yōu)，學校學習氣氛濃郁，材料科學與工程學院每年本科生考研錄取率超過55%，而“材料科學基礎”課程作為材料類考研的主要初試科目，也是學生重點學習的核心課程。

學生對線上、線下混合式教學的接受能力直接關系到該新教學模式的成效。線上輔助教學帶來更豐富的網上資源的同時，又會促使學生自覺學習能力的提升。經歷了中學階段的高壓式教學，突然進入到自我約束學習的大學階段，很多學生來不及轉變學習習性，無法適應大學這種課程數量大，自覺學習為主的學習狀態(tài)，更加難以接受線上大量需要自學的知識。加之線上輔助教學具有高頻次、高強度的教學互動特點，很多學生由于學習生活無規(guī)律，上課難以集中精力進行有效互動。因此，線上輔助教學如何激發(fā)學生學習興趣是關鍵，有了興趣就會有主動性，有了主動性就會集中精力參與到互動教學中來。

學校在支持開展線上教學方面做了大量實質有效的工作，包括：學校鼓勵教師開展以教學團隊為主的教學改革，提供免費的網絡平臺供教師建課，甚至把網上課程資源建設作為教師評職稱的必要條件之一；學校每年邀請國內在線上教學、線上線下混合式教學方面作出突出成就的教師來校講學，分享經驗；學校每年立項一批線上線下混合式教學課程進行培育。

可以說，材料科學基礎課程實施“線下為主，線上為輔”混合教學既可提升教學質量，滿足“以學生為中心”的OBE 理念要求，又是符合課程教學模式改革發(fā)展方向的。但是，在實施“線下為主，線上為輔”混合式教學過程中也遇到過“教學資源生態(tài)環(huán)境欠佳、課堂教學與在線學習割裂[8]”的共性問題，也遇到過“學生線上刷分，交互過程不暢”等個性問題。

2 線上資源的可持續(xù)建設

每一門課程在某一特定的歷史時期都有其自身最適宜的教學模式。跟風式的教學模式改革只會讓教師無從適應，學生疲于應付。促使教學模式發(fā)生改變的因素包括學生需求、課程結構、教學條件、師資力量以及政策支持等。雖然材料科學基礎課程一直屬于材料類學生考研的初試課程，但是在大多數本科生以工作優(yōu)先的年代，這門課程并沒有引起學生的足夠重視，僅僅是作為滿足畢業(yè)的“及格”要求。現在是絕大多數本科生考研，這門課程則成了“考研必備課程”。學生對課程“優(yōu)質講授”[9]的期望值提高，因此，在學科基礎課程中，材料科學基礎課程團隊率先發(fā)起“金課”建設行動。

長期以來，材料科學基礎理論課時量維持在80 學時，而教學內容的實際課時要求是120 學時，因此“點到為止”的快速講授和跳躍知識點講授就成了學生無法跟上課程學習的根源，而實施線上輔助教學正好解決了課時不夠的問題。學生容易理解的知識點，調整到以線上讓學生自主學習為主。重點、難點等抽象的知識點，新理論新發(fā)現以及材料科學基礎知識網絡構建作為線下教學重點。線上資源怎么建則成為首要解決的問題。目前，材料科學基礎的線上視頻教學資源非常豐富，比如中國大學MOOC、超星學習通、智慧樹等平臺都開設了大量免費的材料科學基礎網絡公開課，學生可以隨時隨地學習。重復進行線上視頻教學資源建設既費資金又費時，而且難以達到國家級精品課程效果，因此引導學生在網上選擇一門適合本學院學情的“材料科學基礎”課程更為重要。而構建線上已有的視頻教學資源與本課程線下教學的“同步橋梁”則是本課程線上自建資源的建設要點。

首先，選擇好線上成熟資源和線上自建資源平臺。對于網上已有的視頻資源課程，可以優(yōu)先推薦國家級精品課程。自建資源平臺可以選擇一個成熟、自由度高、本校學生認知度高、互動功能強的網絡平臺進行搭建。平臺成熟意味著可持續(xù)發(fā)展，自由度高是可以滿足教師個性化教學，本校學生認知度高方便學生操作，互動功能強則可滿足教學的多樣化需求。

其次，課程是服務于本專業(yè)人才培養(yǎng)，服務于本專業(yè)課程體系的，本課程的線上自建資源應著重面向本課程的教學大綱知識點進行建設。不同高校、不同專業(yè)的材料科學基礎教學大綱不同，網上已有的視頻資源內容反映的是其自身高校和其專業(yè)的育人特點。因此，網上自建資源要體現本專業(yè)人才培養(yǎng)的特色，按照教學大綱章節(jié)和知識點分布進行編排。網上知識點的難易程度要適合本專業(yè)的生源質量，超出學生自學能力范圍的知識點應該放在線下講授。

再次，對本課程的線上自建知識點進行資源歸類，形成“知識模塊”。考慮到網上已有的課程視頻資源與線下教學內容存在的差異：章節(jié)順序不同、知識點覆蓋面不同、重點難點不同等等，運用“知識模塊”可以使“線上線下”教學的銜接變得更加自由。

最后，本課程網上自建資源要簡單明了，適應互動教學。網上自建資源除了課程教學大綱、教學PPT 等常規(guī)資源外，題庫、活動庫、拓展小知識是建設的重點。題庫以選擇題、判斷題為主，方便系統(tǒng)自動批改，也方便課堂互動?；顒訋煲哉n堂小測、知識點問卷為主，方便教師隨時與學生互動，了解學生對知識點的掌握情況。拓展小知識則以科技前沿報道為主，特別是教科書級別的科研論文，方便學生了解本學科以及本課程知識的發(fā)展方向。對于課程思政的教學內容則放在線下課堂面對面講授，形成“潤物細無聲”的效果。

3 “線下為主，線上為輔”混合式教學實施要點

材料科學基礎屬于學科基礎課、核心課，考研必備課程，是學生需要“精細修讀”的課程，“線下為主，線上為輔”混合式教學模式依然采取全過程80 學時的教師線下講授，線上資源起到學生課前、課中、課后互動交流、自學鞏固的作用。

3.1 課前線上預習

學生利用國家精品課程等線上視頻資源預習課程知識，產生的疑問可以通過課程教學平臺——“超星學習通”進行話題互動，學生之間、助教或者教師可以及時解答一些簡單的問題，對于需要深入講解的問題則可以放在課堂上進行細致分析。作為教師，最重要的不是回答每一個問題，而是要教會學生解決問題的思路和方法。首先要對這些問題進行分類：個性問題、共性問題；孤立知識點問題、關聯性知識點問題；課程內部問題、課程群交聯問題。然后在線或者留到課堂上進行一一解決。事實上，絕大部分問題在課堂精講中，只要把知識點的關聯性講清楚，學生會豁然開朗，起到“一通百通”的效果。

3.2 課中互動講授

教師每次上課前先對學生線上預習所提問題進行梳理，安排好新知識點講解的要點和重點。上課時，先利用超星學習通發(fā)布一個“隨堂練習”，時間控制在5 分鐘以內，目的是檢查學生對上一堂課知識點的掌握情況。對于正確率低的知識點進行幾分鐘的回顧，然后開始講授新知識點。在新知識點的講授過程中，可以利用“選人”“隨堂練習”“主題討論”“分組任務”“搶答”等學習活動工具進行互動。相對于傳統(tǒng)課堂，在線互動工具能夠將“一對一”互動變成“一對多”互動，將“手工計分”變成“自動計分”，大大提高了互動教學的效率，方便教師隨時掌握學生群體的學習效果。學生學習的過程性評價更加公平、有效。課前課后還可以發(fā)布“簽到”來記錄學生的到課率，節(jié)約了“點到”的時間。

對于“有機課堂”還是“無機課堂”的爭論，關鍵是看課程教學模式的需要以及在教學過程中如何做到“三屏聯動”，即課件投影屏、手機屏、黑板板書屏的有效聯動，從而吸引學生的眼球跟著“三屏”走。

一是講解要生動，把知識點講成“故事”；

二是互動環(huán)節(jié)要順暢，要恰到好處地開展互動交流；

三是課堂紀律要掌控，隨時提醒“開小差”的學生。

3.3 課后線上復習

課后除了布置線下作業(yè)，還可以布置線上作業(yè)。線下作業(yè)以問答題、計算題為主，題目來源于書本或者上課過程中相關例題的“變形題”。線上作業(yè)以選擇題、判斷題、填空題為主，幫助學生鞏固基礎知識。針對錯誤比例超過50%的題目，可以將相關知識點采取線上“話題討論”的形式進行分析講解。總之，復習的目的是幫助學生對知識點的鞏固，而不是考倒學生。

3.4 全過程教學評估

最理想的教學評估應該是教學全過程的實時評估，在評估中隨時調整教學并應用于教學改進，不斷提升教學質量。采用傳統(tǒng)的線下教學模式無法做到全過程教學評估，而且具有嚴重的滯后性，無法將評估的結果用于本期教學，及時糾正教學過程中的不足，而用于下一期的教學則又因為教學對象的變化而產生新的不足?！熬€下為主，線上為輔”混合式教學模式則正好彌補了這一缺陷?！熬€下教學”有利于知識的傳遞，教師與學生的思想火花時刻保持“同頻共振”，這是存在“時空障礙”的線上教學或者慕課等所不能取代的?！熬€上互動”有利于實時評估教學質量，方便教師隨時掌握學情，了解學生的需求，把握教學節(jié)奏和教學內容。

3.4.1 全過程的教學活動有記錄

設置好所有“記錄”的分值，系統(tǒng)自動打分，統(tǒng)計學生的平時成績。

3.4.2 學生評教更加多樣化

通過“問卷調查”、互動話題點贊、課程教學評價等方式對教學過程進行評價。

3.4.3 教師可實時評估教學質量

全過程線上輔助教學使教師實時掌握學生學習動態(tài)、了解學生學習質量有了全面而詳細的數據記錄，而且數據可以方便地統(tǒng)計，有利于教師在教學的過程中隨時微調教學的進度和講授的重點，從而達到實時監(jiān)測教學質量，對教學全過程進行高效的評估。

4 結束語

大學課堂教學要真正從傳統(tǒng)注入式教學轉向啟發(fā)式、任務式、合作式、研討式、發(fā)現式、體驗式等教學，實現真正意義上的、高精確度的個性化學習，促使教學活動由教向學的轉變。對于適用于線下講授的課程采取“線下為主，線上為輔”混合式教學模式，充分利用線上輔助教學的優(yōu)勢，彌補線下講授的不足，從而實現教與學的完美結合。