混合式创新教学研究——以“生物质能转化原理和技术”课程为例

李叶青，王静晖，徐泉，江皓，周红军

（中国石油大学（北京）新能源与材料学院生物燃气高值利用北京市重点实验室，北京102249）

在传统化石能源日趋短缺及其利用带来严重污染问题的背景下，生物质能作为人类能源利用史上最为悠久的资源越来越受到人们的重视，其作为理想的替代能源，被称为是继煤炭、石油、天然气之后的第四大能源。生物质能也是唯一可储存的、可全面替代化石能源的可再生能源，在未来建设低碳能源体系和可持续发展社会中将起到十分关键的作用[1]。中国石油大学（北京）作为教育部直属“双一流”大学，响应国家号召，于2018 年获教育部批准建立新能源科学与工程专业，以此来培养新能源方向复合型高级工程技术人才和具有较强工程实践和创新能力的专门人才。

随着中国目前社会经济高速发展、城镇化不断扩大的阶段，大量的废弃秸秆和城市生活垃圾的清洁处理和资源化利用问题已经得到了有效地改善[2]。为了帮助学生建立对专业的整体认识，激发他们对本专业学习兴趣，向整个学科的各专业方向学生系统介绍生物质能源利用的整体概况。中国石油大学（北京）开设了“生物质能转化原理和技术”课程。该课程已经被列为中国石油大学（北京）新能源科学与工程专业的核心课程。本课程在对生物质能源利用方式的相关理论与目前生物质能产业化方面的发展方向阐述的基础上，还重点介绍了生物质成型燃料、热化学转化、生化转化。此外，还将科研前沿引入本门课的教学中，让学生通过这门课的学习，掌握整个生物质能领域，了解前沿的科学研究成果。这门课程最重要的目的在于，增强学生对学习这门课的兴趣和提高教学质量并且达到教学目标，因此课堂上应该采用一种不同于常规的教学方法。

近些年来，混合式教学在全球范围内受到教育工作者的广泛关注和学习。总的来说，混合式教学就是教师在课前将这节课相关的知识点以及需要讨论的问题提前通过网络发布出来让学生查看，学生可以通过线上或线下查找资料和文献来完成老师的问题，并制作相关的PPT 进行课上汇报。在课堂上，老师会抽出部分时间留给同学利用PPT 讲解知识点，并将自己无法解决的难题与其他同学进行讨论，最后由老师通过课程解答。这种教学模式区别于传统的填鸭式教学模式，优点在于极大增强学生自主学习的积极性，有利于培养更多善于思考、动手能力强的人才。

1 课程现状及教学方法分析

1.1 课程发展现状

在能源转型背景下，把“生物质能转化原理与技术”作为新能源科学与工程专业的主干课程，对于人才的培养起到非常重要的作用。因此，用一种合理的教学方法让学生更高效地学习该课程变得尤为重要，这就需要对于教学方法及教学内容进行不断更新和严格筛选。一般情况下，大部分“生物质能转化原理与技术”课程的教学都是完全按照教材的内容开展，枯燥地照搬课本知识不仅让学生很被动，更容易产生抵触的情绪。要让学生从接受者转变为课程的主动角色，教师要由知识的输出者转变为学生学习的引导者和促进者。

“生物质转化原理与技术”是以生物质的高效转换利用原理与技术作为研究对象的一门应用性学科，该学科课程不仅符合专业的培养目标和国家节能减排、低碳经济等战略需求，更为学生们提供了专业知识。为了增强学生的自主学习能力，提高教学质量，不仅需要改进创新教学方法，激发学生的求知欲，而且需要完善教学手段，提高学生学习专业知识的主观能动性。在课堂教学中配合学生与学生讲解和辩论形式使教学形式更加丰富，向学生展示一些理论性更强的前沿内容。通过加强实践教学，更容易培养学生的实践能力。

1.2 混合式教学模式的优势

作为新型教学方式，混合式教学对学生的自主学习能力和学习的自觉性都提出了较高的要求，从最开始的“先教后学”到后来的“先学后教”，通过改变学生学习方法的流程，让学生在课前先学习课程基本知识甚至自主了解前沿科技和前沿科研现状，增强学生的学习自主性，在课堂上由老师解决同学们课前的问题，并组织同学进行讨论问题，发表不同的见解，使教学模式相比于传统课堂发生颠覆性的变化。

将混合式教学应用到“生物质能转化原理与技术”课程教学的原因有以下几个方面：①从课堂中心来讲，传统教学方法比较陈旧，以教师为中心，教学形式单一，课堂气氛较沉闷，学生学习的自主能动性较低，应该促进以学生为中心，着眼于学习者的自主学习能力和发现并解决问题能力的提高；②从课堂的内容来讲，“生物质能转化原理与技术”这门课程的内容相比较其他基础课程来讲，课程内容较为新颖，教学的灵活性较强，非常适合混合式教学模式的应用；③从课程教学资源来讲，该课程知识丰富度和前沿科技发展都有较强的优势，能保证学生查阅资源和文献的效果；④从学生的需求来讲，自主学习相比较于被动学习有着极大的优势，知识的掌握程度也有很大的提升，而且课上由学生讲授PPT 可以锻炼学生的自我表现能力，增进了学生之间的交流程度。

作为混合式教学，相比较于传统的教学模式有着如下的优势：①教师通过课前在网络平台（如微信、云班课、雨课堂等）发布课前学习内容，让学生通过在线学习课程内容，查阅相关资料，主动思考独立的解决问题，极大地提升了学生们的思考和自主学习能力；②对于教师来说，这样的教学模式更好地减轻了课上的教学时间，把时间留给学生自己，由学生之间相互讲解，解决各自疑问，并且让教师对于课程难题和问题有了更好地针对解答性；③同学提前了解课程内容，通过课前查阅资料及系统整理，根据教师给出的关键知识点制作自己的PPT，并且在课前为其他人讲解，相比较传统的课上提问方式，不仅增强自主性，还提高学生的专业知识水平，也锻炼其思辨能力和语言表达能力。

2 混合式教学在“生物质能转化原理与技术”课中的应用

2.1 可行性分析

混合式教学摒弃了传统教学（以教师为主，由教师直接向学生传递学习知识）的弊端，采用由学生向学生传递学习知识，教师作为辅助功能最后解决学生的疑惑和难题。混合式教学把课堂的主动权交给学生，让学生之间更好地理解知识点，课堂上学生讲授自己的PPT，也是教师在综合考虑后布置的能让同学们更好地拓展和学习课堂内容的任务，任务需要由学生们课下完成，极大地利用了课下的时间，不受时间和地点的限制，实现个性化学习。

“生物质能转化原理与技术”这门课程面向的是本科生，刚刚从高中进入大学，虽然有一定的自我学习的能力，但是还达不到完全与老师互换身份讲授课程的地步，所以相比于其他形式的新型教学方式（如翻转式课堂），并没有把主动权完全交给同学，而是将一部分课堂的主动权交给同学，同学先讲授自己课前学习的知识点，再让同学们之间充分的交流讨论，最后由老师讲授课上内容并解决学生们的疑问。既没有走师生身份完全互换的极端路线，又保留了传统教学的部分内容，并且教师将学生课前自学内容知识点与自己课上内容结合起来，可以在50 min 内完成高效授课。教师不仅可以对课上知识进行答疑，也可以解决学生对于课前学习中遇到的科研问题。

2.2 具体教学流程

下面以“生物质能转化原理与技术”课中生物质炭模块的教学为例来说明混合式教学方法的流程设计。

2.2.1 课前准备阶段

课前准备阶段分为两个阶段：教师准备和学生准备。

教师准备：在上课一周前将本节课需要学习的课程知识点以及学生需要讲解知识点发布在网络平台（如微信、云班课、雨课堂）上[3]；给学生布置生物质炭的制备技术、生物质炭性质、生物质炭应用的PPT 讲解任务。

学生准备：学生在课前通过网络平台及时获取自己的学习任务，提前查看教师课程内容，通过查阅资料，解决教师提出的问题，并制作相关PPT；与同学交流，对于解决不到位的问题进行标记，方便课堂提问和交流讨论。

2.2.2 课上内化阶段

课上用5 min 时间让一位学生做知识点PPT 汇报，并由该学生解决其他同学提出的相关知识点问题，教师进行引导讨论纠正和记录，方便后续课程内容重点讲解上述问题。然后教师对于同学讲解作出评价和补充，并进行后续课程讲解。后续课程讲解中，可通过网络教学平台发布限时的随堂题目测试，不仅可以提高学生的参与性，而且有利于集中学生的注意力。对于题目的成绩可以按比例计入平时总成绩。在最后讨论课上，通过辩论的形式，让学生进行深入讨论，辩论主题可以为“生物质炭和活性炭的区别”等，来提高学生的专业知识水平，并锻炼其思辨能力和语言表达能力。

2.2.3 课下巩固阶段

通过课上对于学生提出的问题和随堂测验情况，充分了解学生对于课程的学习的不足之处，在网络教学平台上布置课后学习巩固的作业任务，并在平台上进行问题答疑，让学生更好地掌握课程知识点和相关的科研信息。教师也要不断总结教学中的经验教训，以便在以后的教学中进行更加合理的调整。

2.3 对于混合式教学模式中的思考

混合式教学方法要因地制宜，应该根据不同的课程进行不同的调整，对于不同的教学内容，要使用适合的教学方法进行教学。对于学生来讲，教师布置的知识点不应过于晦涩，也不能过于简单，要提前考察学生的基本情况，才能进行任务的布置。学生在自主学习时，一定会有对知识点的陌生感和自己的挫败感，最终造成失去学习的信心和动力。教师在课前环节就应该加以引导和鼓励，让学生更好地完成任务并理解教学的大部分内容，混合式教学就可以在课上大大地节省理解时间，提高课堂效率。

其次，混合式教学在课堂上具有明显区别于其它教学模式的优势，对于“生物质能转化原理与技术”课程来讲，通过课前、课上、课下三个阶段，无缝衔接地让教师更好地把教学内容讲授给学生，对于学生来讲，这种课堂模式也让其更好地吸收课程内容，极大地增加了学生的课堂积极性和对于知识学习的兴趣，多方面多层次地拓展自己的视野，最大化地调动了学习的主动性。

3 结语

混合式教学相比较其他教学模式来讲，虽然各方面都有不错的表现，但在实际实施过程中却有很多的困难。例如：学生的自主学习能力参差不齐，不能保证每节课的效率都达到最大化，无法避免不认真完成任务的学生，而且并不是所有学生都喜欢这种教学模式；该教学模式并不适用于学生人数多的大班，因为没有办法照顾到所有同学，无法保证平时成绩的绝对公平性；且让学生由被动学习转变成一个主动学习还需要一个过程。因此，任何课程并不能照搬照用混合式教学方法，教师应该根据课程和学生的特点，不断寻找适合的教学方法。