混合教学模式在“功能材料”课程的应用

周振君 罗伟华 丛培良 许培俊

摘 要：移动互联网技术的普及与发展，催生出了“互联网+教育”这一先进的教育理念。随着各种教育在线平台在高等院校中的建立，线上线下混合教学模式已经被越来越多的任课教师引入课堂教学，并且成为将“水课”提升为“金课”的有效手段之一。构建《功能材料》课程线上线下混合教学模式，利用互联网共享平台，将“线上”云数据库中丰富的教学资源与“线下”师生互动的课堂教学有机结合，既有效地培养了学生的自学能力、创新能力和终生学习能力，也实现了教师“因材施教”的主导作用，从而提高了课程的学习效果。

关键词：教学;混合教学模式;移动互联网;功能材料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.206

1 引言

《功能材料》课程是为材料类专业本科生开设的一门专业课。由于功能材料已经被纳入了“战略新兴产业”[1]和“新工科”[2]范畴，所以本课程担负着为战略新兴产业培养具有工程实践能力强、创新能力强和具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才的重任。然而由于功能材料具有多学科交叉、知识密集、种类繁多和更新快等特点，采用传统教学方法进行教学活动时常常会面临诸多问题。主要表现为：（1）教学内容多而授课课时数少。功能材料包括电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物学和放射性功能及其相互转化功能的高技术材料[3]，将种类如此繁多的各种功能材料在32学时里完成讲授，采用传统教学方法很难保证教学质量，因此必须寻找一种高效率的课堂教学模式。（2）以老师讲授为中心的传统教学方式难以激发学生的学习兴趣。由于材料的功能大都对应于微观物质的运动，是以量子力学为基础，涉及复数域的二阶偏微分方程的求解。已经发现课堂上任课教师过多地进行公式推导，不仅占用大量课上时间，而且会使部分基础较差的学生因为接受困难而放弃听讲，因此必须寻找一种以学生为中心的翻转教学模式。（3）教材内容更新严重滞后于功能材料学科发展。功能材料是利用现代科学技术，多学科交叉的知识密集型产物，是材料学科最活跃的研究热点，每年有数以千计的新型功能材料问世，各类功能材料的更新换代周期也越来越短。而教材的编写出版流程包括组建编写人员、分配编写任务、编写、送审、修改和编辑出版等环节，因此教材不能将最新的功能材料研究成果编入书中，寻找一种不拘泥于教材，教学内容“渐进式”更新的教学手段已迫在眉睫。

互联网技术引领的教育信息化为解决上述教学困境带来了希望。中华人民共和国教育部2018年4月13日发布了《教育信息化2.0行动计划》[4]，该计划明确指出我国将在2022年建成“互联网+教育”平台，为构建“互联网+教育”背景下的人才培养新模式提供硬件保障。本文对互联网平台支撑下的“功能材料”课程的构建，以及采用“翻转课堂”[5]与“混合教学”[6]模式进行了探索与分析。

2 线上资源建设

混合教学模式的教学效果在很大程度上取决于线上教学资源的建设质量。在线上教学资源建设时，首先要确定课程的授课内容。为了使本门课程能够支撑培养具有长安大学办学定位和行业特色的材料类本科人才这个培养目标，本门课程授课内容包括绪论、材料的电子结构与物理性能、电性功能材料、磁性功能材料、光学材料和功能转换材料等章节。然后针对上述课程的教学内容逐一进行知识点分解，并根据各个知识点的具体情况确定适当的教学方法。最后精心准备混合教学资源，并将其上传至长安大学网络教学平台上。混合教学资源不仅包括电子课件，还包括授课视频，以及与之配套的在线练习题目和测试题库等。为了提高课程内容的更新速率，授课视频采取屏幕录制加讲授即可[7]。

3 线下课堂教学设计

为了更好地实施混合教学模式，对教学过程进行了精心设计。在课前，通过网络向学生发布在线预习通知。学生可以利用平台上发布的混合教育资源进行在线学习，并完成在线测试。如果在线自学过程中遇到问题，可以在讨论区进行在线讨论，也可以在留言区留言以便教师在线下课堂上进行讲解。这样可以使每个学生都带着较好的知识基础走进教室，从而充分保障课堂教学的质量。教师在学习平台上可以进行教学监控，收集学生的在线学习信息。这种变被动学习为主动学习的方式可以提高学生的自学能力。

在课堂上，教师针对课程的重点、难点或者学生在线学习过程中反馈回来的共性问题进行讲解。这样可以避免了传统教学模式中教师以完成教学任务为目的，而不顾及学生学习效果的现象，也使教学过程形式化、空洞化和宽松化趋势得到遏制。对那些适合翻转教学的知识点尽量组织学生进行翻转教学。通过设计一些有针对性的、有启发性的、开放式的问题，让学生进行分析和分组讨论。这种研讨式、探究式和协作式学习方式可以有效激发学生的学习兴趣。

在课后，学生不仅要在线完成课后作业以巩固课堂教学的知识点，而且要给学生布置一些知识综合型或知识拓展型的学习任务，使学生将片段式的知识点系统化和延伸化。例如，在讲完光学材料这一章之后，给学生布置这样的作业：简单叙述显示器的发展历史并说明各类显示器的工作原理。这个题目把光致发光、射线致发光、等离子体发光、半导体发光和液晶控光等发光功能材料用显示技术串联起来。在说明显示器工作原理时因为涉及光学、电磁学、电子电路控制、电子器件和材料加工与封装等其他学科的知识，可以使学生知识体系立体化，从而提高了学生的创新能力。再如，在讲完超导材料这一节时，给学生布置这样的作业：综述近十年超导材料的发展状况。由于每年都有新型超导材料被开发出来，而这些内容在现有的教材中没有体现。学生通过学校电子图书馆中的数据库进行文献检索、文献阅读、文献整理来完成作业的同时，其科学研究能力和终生学习能力都得到了锻炼和培养。

4 总结

混合教学模式是强调“线上线下混合”、“课内课外混合”的教学模式，是体现“以学生为本”教学理念的有效手段。教学实践结果表明，混合教学模式不仅能够激发学生的好奇心和探索欲望，而且可以更好地锻炼了自学能力、融会知识能力、分工协作能力、语言表达能力、科学研究能力、创新能力和终生学习能力，让教师在教学活动中受到学生的启发和知识的丰富。

参考文献：

[1]肖兴志.中国培育发展战略性新兴产业跟踪研究[M].北京：中国社会科学出版社，2018.

[2]朱革，辛双宇，王闯，李文军，马晋文.基于“新工科”背景下新能源材料與器件专业建设研究[J].信息记录材料，2019，20（01）：165-166.

[3]陈玉安，王必本，廖其龙.现代功能材料[M].重庆：重庆大学出版社，2008.

[4]任友群.走进新时代的中国教育信息化——《教育信息化2.0行动计划》解读之一[J].电化教育研究，2018（06）：27-28.

[5]Graham M，McLean J，Read A.Flipping and still learning： experiences of a flipped classroom approach for a third-year

undergraduate human geography course[J].Journal of Geography in Higher Education，2017，41（03）：403-417.

[6]曹嘉佳.基于MOOC平台支撑下的PLC混合教学模式研究[J].山东工业技术，2019（04）：247.

[7]赵国栋.微课、翻转课堂与慕课实操教程[M].北京：北京大学出版社，2015.

基金：1.“长安大学2019年中央高校双一流引导专项资金本科教学建设项目”，项目编号 ：300104293107;2.“中国交通教育研究会2018-2020年度交通教育科学研究项目”，项目编号：交教研1802-361.

作者简介：周振君（1964-），男，吉林长春人，博士，教授，研究方向：材料科学与工程专业教育教学方法研究。