“互联网+”时代基于学生自主学习的《生物材料制备与工艺》课程改革探索

王昭 郝凌云 叶原丰 张小娟

摘要：《生物材料制备与工艺》作为功能材料专业的核心课程，在应用型人才培养方面具有不可或缺的作用。基于“互联网+”时代构建专业课程网站，开展线上—线下混合式教学，引入翻转课堂，同时将科研融入教学，并建立多元化的教学评价体系，有效提高了学生的学习积极性和自主学习能力，取得了良好的学习效果。

关键词：课程改革;自主学习;翻转课堂

一、绪论

随着社会经济的不断发展，互联网科技突飞猛进，信息技术和网络平台得到广泛应用。特别的，在线开放课程作为一种全新的课程与教学模式，以其新颖性、自由性、受众多等优势迅速流行[1]。慕课、微课等课程以海量的信息资源、随机的学习场合、个性化的信息服务以及交互的便捷性，为大学生的学习和发展提供了新的机遇和动力，同时也对大学生的自主学习能力提出了更高的要求[2]。

自主学习是与传统的被动式、接受式学习方法相对的一种现代化学习方式。它是以学生自己作为学习的主体，通过独立阅读、分析、观察、研究、探索、实践等方法来实现学习目标。培养学生的自主学习能力，不仅是实现专业培养目标、提高学生自主创新能力、树立终身学习理念的需要，也是适应学习型社会发展的必然要求。自主学习能力水平受学习者自身特质（如自我约束能力、时间管理能力、目标管理能力、计划管理能力以及问题解决能力）以及学习策略、评价指导等因素的影响[3]。研究发现，目前大部分大学生自主学习能力和效果不佳，一方面在于学生对网络学习资源的鉴别力不够，无法精准筛选出网络媒介中的优质学习资源，造成了时间的大量浪费;另一方面在于学生缺乏学习的主动性，且网络环境下的自我规划和自我管理能力不足[4]。事实上，自主学习并不是学生的独自学习或无助学习，它是在教师的指导帮助下、在强烈的求知欲的驱动下激发起学习的积极性而进行的一种主动的、建构性的学习过程。因此，构建学生自主学习的环境，激发学生自主学习的兴趣，发挥高校教师在学生自主学习中的引领示范作用，对于提高大学生的自主学习能力具有重要意义。

金陵科技学院作为教育部批准的培养高级应用型人才的本科院校，实施“地方型、应用型”的办学定位，“南京化、网络化”的发展战略。面向江苏省生物功能材料产业的发展需求，结合我校办学定位，材料工程学院于2016年开设“功能材料”本科专业，着力于培养从事生物功能材料工艺设计、技术开发、结构设计、材料检测、生产管理的高级应用型专业技术人才。《生物材料制备与工艺》课程作为功能材料专业的核心课程，重点介绍生物医用金属材料、无机非金属材料和高分子材料的合成制备方法及成型加工工艺，使学生掌握生物材料的制备、改性、加工成型方法等专业知识。因此，基于功能材料专业应用型本科人才培养方案，借助于现代信息技术手段，为学生搭建自主学习的平台，切实提高学生的自主学习能力，对培养出能从事基础研究、应用研究和技术开发研究的高素质应用型人才具有重要意义。

二、《生物材料制备与工艺》课程改革探索

（一）有机整合教学内容，建设专业课程网站

生物材料学作为生物学和材料学的交叉学科，内容涉猎广泛、知识体系复杂。生物材料制备与工艺是在生物材料学课程的基础上，重点介绍生物材料的制备及成型加工方法，培养学生对生物材料的设计、制备、改性和选材的能力。课程涉及知识面广，涵盖大量的基本知识、基本概念等记忆性和理解性的内容，而课程课时量有限，大量讲授基本概念势必会影响学生创新能力和发散思维的培养，因此，需有机整合课程内容。本课程主要在生物医用金属材料、生物医用无机非金属材料和生物医用高分子材料范围内选择几种经典的生物材料讲授其合成制备技术及成型加工方法，同时引入生物材料学领域当前研究热点以及新材料、新技术等作为专题讲授，如生物材料3D打印新技术、聚合物药物载体制备方法等。

另一方面，依托超星泛雅平台构建适合于本专业学生的课程网站，通过开展线上—线下混合式教学，提高学生的自主学习能力和效果。基于课程教学大纲，围绕章节重难点，对章节内容进行汇总整理，并按照提出问题、分析问题、解决问题的思路进行二次加工，设计一级主题，并细化为二级、三级层次，根据每一个层次的知识点录制教学视频，同步上传多媒体课件、教学视频、学习要求和重难点，便于学生课前预习及课后复习。设计在线作业、专题讨论、主题活动等师生互动板块，引入课程资源、相关资讯、学科竞赛等拓展内容。如此，学生通过课前自学对知识有一定的了解，课程上讨论提问环节参与度明显上升，对问题的思考深度也有所增加。

（二）引入翻转课堂，实现以学生为主体

翻转课堂要求学生通过课外自學，课堂上担当主角，将自己在独立研究或与同学共同探讨中获得的知识进行汇报，分享问题解决思路和感悟，而教师的主要任务是帮助学生完成知识的内化。因此，翻转课堂有利于培养学生的自主学习能力，又能提升学生的沟通能力、表达能力和团队合作意识。并且，在该过程中，教师能够较好地掌握学生对知识的理解和运用程度。依据本课程的特点，引入专题演讲和讨论环节。小组学生自主调研生物材料制备相关前沿进展，并以PPT的形式呈现，进行专题演讲。学生报告专题有“通过NCA开环法可控制备聚氨基酸”“沉淀聚合法制备聚合物微球的研究进展”“可生物降解医用聚氨酯的制备及改性策略”等。演讲结束后，由其他组同学进行提问，小组成员共同回答。教师对各小组的报告进行点评，并根据学生演讲和答疑情况进行适当补充讲解。

（三）将科研融入教学，激发学生学习兴趣

本课程是基础知识与前沿进展相结合、多学科知识交叉，并与行业深度融合的综合性课程。然而，现有课程教材内容知识相对陈旧，侧重于理论性和概念性知识的描述，缺乏最新的研究进展及应用展示，学生学起来感到枯燥乏味。教学在于知识的传播，而科研在于知识的探索，好奇心驱动下的探索才能更持久地激发个人的学习兴趣，有利于切实提高自主学习效果。

本课程教学团队均长期致力于生物医用材料的制备及应用方面的研究，具有丰富的科研经验。课程章节分别由相应教师在其擅长的研究领域讲授，在此过程中，引入国内外具有代表性的相关研究成果和学科前沿进展，以教学案例的形式融入课堂教学中，积极扩展课堂教学资源，增添课堂教学的乐趣，激发学生的学习兴趣和主动性。例如，在甲基丙烯酸酯基聚合物的制备及生物医用一节，由我院眼视光专业教师讲授甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）基隐形眼镜的制备工艺，以及如何通过改性有效改善隐形眼镜的含水量、透氧率、抗菌等性能。同时，教师将其在科研活动中的方法、经验、体会和结论引入课堂，向学生传递课堂学习知识的重要性和实用性，并且引导学生在学习过程中勤于思考、大胆设想、勇于创新。除此之外，依托学院现有科研平台，功能材料专业实行本科导师制培养方法，导师和学生通过双向选择，学生进入导师课题组，参与导师科研工作，教师带领学生积极参与大学生创新创业训练计划、大学生挑战杯以及各种专业技能大赛，锻炼学生实践能力和研究创新能力。如笔者指导的《基于分子印迹技术的载药硅水凝胶隐形眼镜的制备及性能研究》和《智能纳米凝胶微球的表面功能化修饰及药物负载性能研究》项目分别获得2019年度国家级和2020年度江苏省大学生创新训练计划项目资助，《基于天然甾体的有机功能分子的设计合成及生物医用研究》获得校级科教融合项目资助。学生通过科研，加深对知识的理解，并增强自主学习意识和能力。

（四）建立多元化教学评价体系

在自主学习能力培养方面，如果没有教师提供有效的评价机制，学生就无法进行个性化的、科学的自我评价，不利于学习过程中的自我调节和自我激励。因此，加强教师在学生自主学习过程中的监督指导作用，探索一条多元化的评价体系，对促进学生自主学习能力的提升至关重要。

结合本课程特点及培养目标，建立了以学生为主体的多元化教学评价体系，采用总结性评价和过程性评价并重的方式，具体包括以下部分：（1）在线学习（占比20%）：包括视频观看、作业、主题讨论等。学生在完成一个模块内容的学习后，可进入该学习模块的自测环节，对该模块的学习达成度进行自评。自评结果将有利于学生找到学习差距，并可有针对性地进行强化学习，从而提高学习成果达成度。教师根据视频观看时长、任务点完成情况、作业完成情况、话题讨论参与度进行综合评分。（2）课堂表现（占比10%）：教师针对重点知识点进行讲授，并进行课堂提问，根据学生出勤情况和课堂表现进行评分。（3）专题演讲和讨论（占比20%）：由学生选择与课程相关的学科前沿进展，以PPT形式展现并进行演讲，由观摩学生和教师评分相结合。（4）集中测试（占比50%）：教师根据课程培养目标和要求，对重点知识点采取闭卷考试形式进行测验。闭卷考试可以给予学生一定的压力，督促学生进行集中性的巩固复习，保证教学质量，同时，有利于教师评估学生对课程知识的整体理解、掌握和运用情况，并对学生的自主学习效果进行综合评价。

三、结语

在《生物材料制备与工艺》课程中进行了系列的教学改革探索，引入翻转课堂，进行线上线下混合式教学、积极将科研融入教学，并建立多元化的教学评价体系，学生的学习主动性被极大调动起来，课堂积极性和科研参与度有明显提升，语言表达能力、逻辑思维能力也得到增强，达到了提高学生自主学习能力和效果的人才培养目标。

参考文獻：

[1]彭常明.大规模开放式网络课程一般结构与学习案例研究[D].武汉：华中师范大学，2014

[2]郑勤华，陈丽，林世员.互联网+教育：中国MOOCs建设与发展[M].北京：电子工业出版社，2016：8.

[3]陈立娟.互联网+背景下大学生自主学习模式研究[J].创新创业理论研究与实践，2019，（21）：104-105

[4]张娜娜，陈静.“互联网+教育”背景下大学生自主学习能力提升策略研究[J].教育现代化，2019，（78）：111-115

项目名称：江苏省现代教育技术课题（项目编号：2019-R-79147），金陵科技学院科教融合项目（项目编号：2020KJRH44）

作者简介：王昭（1989— ），女，蒙古族，河南南阳人，博士，讲师，研究方向：生物医用材料。