混合教学模式在“材料科学基础实验”课程中的探索与实践

李慧丽　章剑波　廖成竹

摘 要 为了满足学生的教学需求，时代发展带来的机遇与挑战，“材料科学基础实验”探索并建设将线上慕课与虚拟仿真实验形成的特色虚拟学堂，与线下“学生为主体，教师为主导”的实验教学有机结合的混合式教学模式，经过教学实践，这种教学模式有助于提高学生的积极性，提过课堂教学效率，提升教学效果。

关键词 混合教学模式 材料科学与工程 MOOC 虚拟仿真实验

中图分类号：G424                                 文献标识码：A  DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.02.049

Exploration and Practice of Mixed Teaching Mode in

the Course of Basic Experiment of Materials Science

LI Huili， ZHANG Jianbo， LIAO Chengzhu

（Southern University of Science and Technology， Shenzhen， Guangdong 518055）

Abstract In order to meet the teaching needs of students and the opportunities and challenges brought about by the development of the times， "Basic Experiments of Materials Science" explores and builds a special virtual school that combines online MOOCs and virtual simulation experiments， which is a hybrid organic combination of offline experimental teaching After teaching practice， this teaching mode helps to improve the enthusiasm of students， improves classroom teaching efficiency， and improves teaching effect.

Keywords mixed teaching mode; materials science and engineering; MOOC; virtual simulation experiment

0 引言

美國哈佛大学的学者霍华德 加德纳是著名的教育心理学家，他提出的“多元智能理论”广为人知，他提倡全面的、多样化的人才观，积极平等的看待每一个学生， 用正确方式引导和开发学生的潜能;采取多种教学方法培育学生研究性思维， 根据每位学生的智能特点选择最适合学生的教学方法，因材施教，充分发展个性，提升教学效果。

在应用信息技术的多种在线教学方式中，慕课和虚拟仿真发展迅速。慕课属于大型开放在线课程，国内外均有众多平台，国内如学堂在线、智慧树、中国大学慕课等，国外如Coursera，edx等。对于“材料科学基础实验”课程，慕课有利于学生预习实验相关理论和操作讲解，但不能体验在线实验操作，因此结合虚拟仿真实验可以实现充分的互补。结合线下传统实验教学模式，充分体现教师在教学中的“引导”作用，同时也体现了学生学习的“自主”地位，有效整合“课前、课中、课后”三个维度的学习活动，促进师生角色重心的翻转，开展“自主、合作、探索”教学示范。

无论新兴的线上教学模式，还是传统的线下教学模式都各有缺点和优点。混合教学模式就是将二者进行优势整合，“以虚补实”“虚实结合”达到互补的效果。目前，混合式教学大部分应用在公共课，在工科课程中应用较少，尤其式对于实验类课程。南方科技大学“材料科学基础实验”混合式教学模式建设始于2018年，并于2019年开始正式启用，开始混合式教学模式的探索与实践。

1 混合教学模式在“材料科学基础实验”课程教学实践中的应用

传统“材料科学基础实验”课程多以金属材料相关实验为主，而我校“材料科学与工程基础实验”在保证传统经典实验外，增加高分子材料实验，课程以结构-工艺-性能为主线，包含晶体结构、力学性能、相图、化学腐蚀四大模块。混合式教学的实施主要包含以下环节。

1.1 课前预习

“材料科学基础实验”的课前预习环节主要由慕课和虚拟仿真实验构成。慕课能够为学生提供理论讲解，虚拟仿真实验能够让学生体验实验操作。课前，教师登陆慕课平台发布学习任务，学生根据学习任务观看慕课视频，预习理论知识，为进一步提高预习效果，慕课视频播出中会随机弹出相应题目，学生需要答题后方可继续观看视频，答题成绩会自动记录于后台，教师可以在学情数据模块查看。学生观看完慕课视频后，可以在互动讨论模块和同学互相交流，与教师互动答疑。教师通过学情数据和学生的互动可以掌握学生的学情情况，线下授课可以有目的、有计划授课。

虚拟仿真也是课前预习的一个重要环节，学生观看慕课视频，通过虚拟仿真可以模拟实验操作，使学习的理论通过实验操作充分消化吸收。学生通过虚拟仿真可以熟悉各种实验试剂和耗材的性状和用途，学习仪器的使用方法和参数设置，了解各类软件的操作及运行。通过模拟实验操作预习实验操作步骤和流程。通过虚拟仿真实验，学生可以操作一些平时比较贵重的大型实验仪器，满足学生独立操作的实验需求。同时还学习现实条件无法完成或者具有危险性的实验。虚拟仿真实验是学生预习的一个重要手段，可以使学生提前熟悉实验，减少实验失误和事故。教师也可以在课堂实验时，集中精力有侧重点的进行教学。

1.2 课中实验

慕课和虚拟仿真的学习模式虽然使学生学习不受空间与时间限制，但是课中的线下实验教学仍然使不可或缺的重要的环节。学生经过课前的自主学习后，对理论知识和实验操作都有了自己的理解，在线下实验教学中，教师不需要再纠结“面面俱到”的讲解理论，可以根根线上数据有计划、有目的的深层次教学，教师多年的丰富教学经验对提高教学效果也是至关重要的因素。在线下实验教学中，“材料科学基础实验”采用师生角色重心翻转“以学生为主体，以教师为主导”的模式，深度讨论分析，解答慕课学习和虚拟仿真实验的问题，提高学习效率。“材料科学基础实验”课程实验结果包含很多数据分析，这部分内容也是课中需要教师重点指导并于讨论分析的内容，课堂讨论方便教师及时纠正学生的理解误区。

1.3 课后复习

课后复习环节是学生对知识的消化理解阶段。线上虚拟学堂在复习阶段起到了重要作用，学生可以根据自身的学习需求选择性的巩固复习，有疑问之处可以于在线请教教师。教师可以在虚拟学堂平台发布实验报告，学生登陆平台完成提交。

2 考核评价

传统的“材料科学基础实验”课程的考核评价主要集中于课中考核和课后考核，即考核成绩主要由课堂表现和实验报告构成。这种考核方式往往忽略了学生的主观能动性，忽视学生的课前预习成绩，这种考核方式不利于提升学生的学习自主性。使用混合教学模式后，课前预习成绩可以通过线上虚拟平台被量化，学生观看慕课视频时会随机弹出题目，虚拟仿真实验中也会在进行实验操作中针对实验步骤弹出题目，学生是否主动积极进行实验预习可以通过平台后台数据反馈。线上测评模块也是一个量化课前预习的重要模块，观看完視频后也有课后测评单元，虚拟仿真实验在实验结束后也需要完成实操题目库的测评，这两项成绩共同构成线上测评成绩，并占总成绩的10%。混合教学模式的成绩构成充分的考虑“课前、课中、课后”三个维度所占比例，比起传统教学模式成绩构成更加合理，更有利于调动学生的学习自主性。

3 结束语

现代信息技术与传统教学方式的融合，有利于新工科的人才培养。线上线下混合教学模式的教学实践，对于学生而言，不但可以深化学生对“材料科学基础”的理解，增强学习的主动性，也有利于培养学生独立解决问题、分析问题及自主学习能力。对于教师而言，可以使教师有目的、有计划、针对性的进行实验教学。使教师集中精力，全身心投入引导式、启发式教学，实现课堂角色翻转。随着我校同各高校的交流合作加深，“材料科学基础”的混合教学模式也将走出校门，使更多学生和教师收益。

*通讯作者：廖成竹

基金项目：广东教育教学改革项目，基于《材料基础科学实验MOOC》混合式互动实验教学方法的分析研究（编号GJJG201905）;广东省高校教学质量工程教学团队建设项目（编号：SJZLGC201901）

参考文献

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