粉体材料工程线上线下教学模式探索

2023-06-11海万秀刘美玲李茂辉陆有军陈宇红

科技风 2023年13期

海万秀刘美玲李茂辉陆有军陈宇红

摘要：本文基于网络教学、在线学习的盛行趋势，探索以学生为主体，教师为主导，线上自主学习，线下梳理总结的教学模式。研究内容包括教学内容的优化完善、教学方法的改进、学业评价方式改革等，目标是提高学生的学习主动性，激发学生的学习兴趣，改善教学效果。

关键词：教学模式；线上教学；教学资源；评价方式

中图分类号：G642.0 文献标识码：A

1 概述

粉体材料工程是一门强调粉体的制备、表征、加工和操作的科学和技术，是粉体材料科学与工程专业学生的主干课程，也是其他材料类专业学生必须选修的一门课程［1-2］。国内目前粉体材料科学与工程专业的院校有中南大学、合肥工业大学、沈阳理工大学［3］、山东理工大学［4］、景德镇陶瓷大学、华侨大学［5-6］、南华大学［7］、合肥学院［8］以及贺州学院［9-10］等，这些院校都将粉体材料工程、粉末冶金等课程作为其专业培养的必修课程。粉体材料的理论与实践知识和技能的掌握有助于学生对各种先进材料的合成、加工、结构分析与性能检测技能等方面的综合训练，有助于掌握材料设计和制备工艺设计、材料性能优化和产品质量控制、新材料和新工艺开发等方面的基本能力，从而具有较为系统的材料科学与工程的基本理论与基础技能，受到较强工程技术和研究技能训练，使得学生毕业后能够胜任冶金材料、汽车工业、机械制造、新能源、军事工程、新材料研发等行业领域的教学、科研、生产及经营管理等方面工作［6，11］。

2 北方民族大学材料科学与工程专业粉体材料工程课程情况

我校材料科学与工程专业自开设以来，就开设了粉体材料工程、粉体材料工程课程实验以及粉体材料工程课程设计等课程。本系列课程开设的目的在于，通过学习这些粉体相关的理论知识和实践技能，学生能够系统地掌握“粉体材料工程”的基本理论和基础知识，以及粉体制备与处理工艺及装备技术，有关粉体加工工艺原理及流程，粉体加工设备的原理、特性参数与性能等知识，使得学生能够提高分析和解决工程实际问题能力，正确地掌握和合理地运用实现加工要求的工艺及装备技术，对粉体单元操作过程与系统进行优化选择。

然而，我校目前材料科学与工程专业的粉体材料工程课程在理论教学上以课堂讲授为主，教师讲解教材，学生被动接受。由于学生的积极性没有被调动起来，因而教学效果差。而且，由于缺乏适合本专业学生学情的学习资源库，学生主动学习只能在网络上搜集一些零星的资料，并不能实现对于本门课程的系统学习。在实践教学上，由于缺乏必要的教学设备，粉体材料工程课程实验的教学只能设计简单的验证性实验，无法设计粉体制备、分级、分离、造粒、运输、储存等粉体操作的核心单元，因而对学生实践能力的培养效果有限。在2018年以前，我校粉体材料工程课程设计的教学内容也仅仅是设计某种粉体的生产线的可行性研究报告，虽然培养了学生的获取、分析、整理资料和进行生产工艺、经济效益等可行性研究的分析能力，但并没有在实验室动手操作的实践环节，同样对学生实践能力的培养效果极为有限。

2018年3月，申请人开展了粉体材料工程课程设计的教学内容的改革，增加了实践环节的教学，改革了理论教学内容和学业评价方式。具体来说，增加了粉体的粉碎、粒度测定、造粒等实践环节的教学。改变现有教学内容中仅设计生产线可行性报告的部分，进行产品生产的工艺流程设计理论与实践相结合的课程设计教学内容，根据对产品的要求，指导学生设计工艺流程，根据流程选择实验设备，制定设备的工作参数。改变以往以课程设计报告为主要评价内容的终结评价方式，关注学生的参与度、文献分析与归纳能力、产品制备的操作能力等过程性环节。课程的评价方式由终结评价和过程评价两部分组成，其中终结评价为课程设计报告，过程性评价包含参与度、文献分析与归纳能力、产品制备环节等三部分。经过几年的运行，从参与改革学生的参与积极性、课程设计报告的质量上来看，改革效果良好，计划在今后的教学中扩大参与改革的学生数量，继续深化实践环节的改革。

基于在粉体材料工程实践课程教学改革上所取得的成果，以及粉体材料工程理论课程在现有的教学方法和教学资源方面亟待解决的问题，笔者认为粉体材料工程理论课程在教学模式、教学资源库建设等方面急需改革，从而逐步提高粉体材料工程的教学质量，提高学生的学习积极性和学习效果，提高学生的培养质量。

3 粉体材料工程混合教学模式改革目标

3.1 提高学生学习积极性

通过教学模式、教学方法和评价方式的改革，以及配套线上教学资源库的建立，在提高学生学习积极性的同时，提高课堂效率，激发学生的学习热情以及对专业、科研的热爱，切实改变学生现有的被动和消极学习方式，增强学生自主学习的意识和信心。

3.2 使学生掌握自主学习的方法

将生涩难懂的整体知识点碎片化和趣味化，使学生能够利用碎片化的时间在手机上采用学习通等软件学习。单次学习的内容少，便于学生掌握。学习内容要少量多次，才能取得线上学习良好效果。学生掌握了自主学习的方法，才能高效、有策略、愉快地学习，才能具有可持续的学习动力。

3.3 优化课堂教学内容和模式

改变传统“填鸭式”教学模式，采用讨论加启发式教学。针对线上学习碎片化、不系统的缺点，在线下课堂将知识点串联起來，通过讨论加强学生的理解。通过奖励积分、翻转课堂、专题讨论等方式，增进教与学之间的互动，鼓励学生能够积极地参与到课堂教学中。

4 粉体材料工程混合教学模式改革内容

4.1 教学模式改革，线上线下两种教学方式相结合

对粉体材料工程教材内容进行筛选，理论性强的内容在课堂上与学生共同学习，教师加强引导。实践性强的内容采用线上教学与线下教学相结合的模式，线上以动画、软件仿真等手段演示，线下梳理主线，概括重、难点。2019—2020年春季学期的所有理论和实践课程全部采用线上教学的模式，教师采用了网络直播的方式讲授了主要的内容，课堂练习、课后作业和阶段测验采用了MOOC平台线上进行，期末考试也采用了线上平台+视频的双重模式，取得了意想不到的良好效果。由此受到启发，常态下完全亦可采用线上教学和线下结合的方式。教室中的讨论能够使思想碰撞出火花，加深对知识和技能的理解，线上的学习更加灵活，有针对性，没有时间和空间的限制。在学生或老师因突发或其他原因不能到课堂时，则立即启动线上教学或学习模式。

4.2 线上教学资源库的建设

线上资源库应包括教学课件、视频、动画、习题库、积分任务、奖励任务等。学生主动学习，离不开适合学情的线上学习素材。为获得良好学习效果，线上学习素材要具有直观性、趣味性，容易掌握。除了基础的理论知识，可结合科学研究的前沿内容，引导学生阅读粉体领域权威杂志上的学术论文。线上参观走访不同类型的粉体生产企业，使学生对粉体生产环节有直观的认识。

4.3 教学方式和的学习方式改革

将目前以教室内教师讲授、学生听讲的方式，变革为首先教师与学生共同制订学习计划，其次学生自主选择完成线上教学相关环节，教师与学生线下通论归纳整理的教学方式。学生是主体，教师起到监督和引导作用。掌握好粉体材料工程课程，不仅需要与老师共同制订学习计划，并且课堂上学生应主动参与到老师的讨论过程中，课后更需要学生花费一定的时间主动学习，按照时间节点掌握学习计划中的相关内容，从而掌握基础知识，培养自主学习的能力。

4.4 学业评价方式改革

逐步实现粉体材料工程课程由“以终结评价为主”向“以过程评价为主”的转变。课程的评价方式由终结评价和过程评价两部分组成，终结评价以线下为主，过程评价包括了线上和线下两部分内容，适度放大线下部分的比例，调动学生的学习积极性。

5 粉体材料工程混合教学模式改革要解决的教育教学问题

教学内容的优化完善，对实践性强的教学单元采用趣味动画、视频等方式，帮助学生理解相关教学内容。教学方法进行改进，线上、线下相结合，调动学生的学习积极性，促进学生自主学习，培养学生自主学习能力。对学业评价方式改革，过程与结果并重，调动学生的学习积极性。

6 粉体材料工程混合教学模式改革拟采取的方法和特色

6.1 方法

（1）教学内容的改革。针对粉体材料工程课程教材内容，对于理论性强的内容，要求学生掌握基本概念和基本原理；对一些烦琐、难度较大的内容，要求学生会运用知识即可，逐步培养学生对力学课程的兴趣；对实践性强的教学内容，采用线上自主学习加线下讨论归纳相结合的教学方式。

（2）线上教学资源库的建设。线上资源库应包括教学课件、视频、动画、习题库、积分任务、奖励任务等。建设优质的教学资源库，可利用以下渠道多方搜集素材，如网络视频、教师自己录制小视频、中国MOOC网、仿真软件等。

（3）教学方式和学习方式改革。首先教师与学生共同制订学习计划，其次学生自主选择完成线上教学相关环节，教师与学生线下通论归纳整理的教学方式。教师起到监督引导作用，学生主动学习，按照时间节点掌握学习计划，培养自主学习的能力。

（4）学业评价方式改革，以过程评价为主。课程的评价方式包括终结评价和过程评价两部分组成，二者的比例为40%和60%。终结评价以线下为主，过程评价包括了线上和线下两部分内容，线上评价的比例不低于60%。适度放大线上部分的比例，调动学生的学习积极性。

6.2 特色

混合教学模式改革的主要特色在于教材内容的适当选择，针对部分教学内容实践性强、抽象的共性问题，对教学内容进行优化和完善。

通过改变教学模式，使学生主动参与教学过程，乐于完成线上和线下的教学任务。建设完善教学资源库，充分利用网络资源，利用教学软件和平台在信息发布、统计、结果分析方面的优势。

7 粉体材料工程混合教学模式改革实施的方法和步骤

7.1 方法

首先开展网络调研，调研各开设了粉体材料工程相关课程的院校，粉体课程的教学内容和教学方式，粉体材料工程已有教学平台和国家精品课程的概况，整理相关教学资源。

在学生中开展调查问卷。设计调查问卷，在已开展线上教学实现的学生中展开调研。线上教学时，教师网络直播，学生在线考勤，实时参与课堂讨论，在线测试和提交作业，并可回看部分教学内容。因而，可以就教学内容、教学方式、评价方法、学习方式、线上教学资源等内容展开调研，分析、整理调查数据，得出结果，从而在后续的教学中做出相应的调整。

进行试点教学两至三年，开展线上、线下混合教学探索，总结经验，并不断修正方案，深化改革。

7.2 步骤

（1）网络调研。调研各开设了粉体材料工程相关课程的院校对于粉体课程的教学内容和教学方式；调研粉体材料工程已有教学平台和国家精品课程的概况，整理相关教学资源；调研粉体生产企业的需求，从用人单位角度理解粉体相关技术人才需要具备的知识结构；调研从事粉体生产、应用相关毕业生的现状，从毕业生职业生涯设计角度理解其本科阶段需要具备的知识体系。

（2）调查问卷。设计调查问卷，在线下教学和线上教学的学生中展开调研，对比线上和线下教学的学习效果。2020年以前，我校粉体材料工程课程采用了在线下教学。2020年春季采用了纯线上教学方式——教师网络直播，学生在线考勤，实时参与课堂讨论，在线测试和提交作业，并回看部分教学内容。2020年秋季后采用了线上和线下相结合的教学教学方式，部分内容在线上完成。通过对调查问卷的分析、整理，总结在教学内容、教学方式、评价方法、学习方式、线上教学资源方面的经验和不足。

（3）线上教学资源库构建。利用各种平台和教学资源，收集、整理资料，购买软件，编制习题，录制小视频，制作动画等。在我校的MOOC平台上建立线上资源库，制订教学计划，编制线上和线下教学课件，设置线上和线下学习任务及考核方式，制定教学质量标准。

（4）试点教学。在后续的选课学生中，开展线上、线下混合教学探索，进一步对课程内容梳理，筛选线上教学内容，完善教学计划和教学质量标准要求，确定线上、线下混合教学方案初稿。

结语

粉体材料工程课程教学模式陈旧，学生学习的积极性不高，更谈不上自主学习。本文针对以上问题，展开粉体材料教学模式的探索，尝试建立线上线下相辅相成的混合教学模式，对教学内容进行优化，改进教学方法，改革学业评价方式，建立适合我校学情的线上教学资源库，改善教学效果，提高教学质量。

参考文献：

［1］李宏林，赵娣芳，盖国胜.粉体工程概论［M］.清华大学出版社，2021.

［2］海万秀.粉体材料工程课程设计教学改革［J］.教育教学论坛，2017（48）：108-109.

［3］粉体材料科学与工程专业——沈阳理工大学教学科研平台［J］.中国粉体技术，2022，28（01）：147.

［4］王淑红，孙永峰.粉体工程混合式课堂教学方法探索与实践［J］.教育现代化，2019，6（75）：62-63+81.

［5］李东旭，张海连，陈晓闽.《粉體材料工程》课程思政元素融合及教学改革探索［J］.广州化工，2022，50（10）：195-196.

［6］李东旭.《粉体材料与工程》课堂与实验教学改革的探讨［J］.科技视界，2014（20）：176-176，177.

［7］刘建东，李会娟，雷治武.粉体工程导论课程网络资源建设研究［J］.化工管理，2022（07）：45-48.