“互联网+”视域下“高分子物理”线上/线下混合式课程教学实践

王玉周，马杨豹，李玥，段广宇，于翔

（1.河南工程学院材料工程学院，河南 郑州 450007；2.河南工程学院化工与印染工程学院，河南 郑州 450007）

“互联网+”意指“互联网+传统行业”，即利用现代信息技术推动互联网与传统行业的融合[1]。随着计算机技术的蓬勃发展，线上学习资源和学习软件越来越丰富，在“互联网+”时代，传统的线下课堂已不能满足基于“OBE（成果导向教育）”理论的“新工科”人才培养要求[2]，线上/线下混合式教学将成为未来学校课程实施的主流模式。近年来，“互联网+”的线上/线下混合式教学模式在高校的不同课程中得到了迅速发展，如“材料科学与工程基础”[3]“高分子化学”[4]“无机材料基础”[5]“材料概论”[6]等，不仅拓展、丰富了教学资源，还不断优化、整合教学内容，与时俱进地促进教学内容和课程体系改革。

“高分子物理”是高分子材料及相关专业的核心基础课程，是一门理论性和实践性都很强的课程。课程以聚合物材料为研究对象，以材料学基本知识为基础，结合高分子材料特点，分析高分子材料的宏观性能，其教学目的是使学生掌握高分子结构特征、运动方式与宏观性能的相互关系。但是，“高分子物理”这门课具有难点多、内容抽象、公式推导复杂、难记忆、难理解的特点，使得学生难学，教师难教。因此，如何在“互联网+”视域下建设“高分子物理”线上/线下混合式课程，优化教学资源，丰富学习途径，提高学生学习效果，进而开展教学改革，是贯彻《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》的文件精神[7]，也是目前高校“高分子物理”课程建设的发展趋势。本文以河南工程学院材料工程学院“高分子物理”课程为例，介绍了近年来“高分子物理”教学团队“高分子物理”线上/线下混合课程的教学实践。

1 课程资源建设

1.1 线上资源建设

在“互联网+”大背景下，线上教学资源极为丰富，教学手段也日趋多样化。线上平台提前完成教学资源的建设是线上/线下混合式课程教学模式中的关键环节。本课程团队根据大纲内容进行充分讨论，并依托超星尔雅平台，使用学习通App，建成丰富的教学资源，包括课程简介、教学大纲、教学资源（包括ppt课件、授课教案、相关视频、教学录像、试题库、相关院校考研真题、科技文献等）、师资队伍简介、高分子物理讨论帖等栏目，方便学生课前和课后学习和巩固。图1展示了我校“高分子物理”课程线上资料，包括部分章节、ppt、习题库以及部分上课活动。由于高分子科学的快速发展，团队有指定教师负责教学资源的更新和维护，突出对前沿知识、新知识体系内容的教学。

图1 “学习通”App在线平台“高分子物理”部分课程资源Fig.1 Some course resources of Polymer Physics on the Xuexitong App online platform

1.2 线下资源建设

“高分子物理”是河南工程学院高分子材料与工程专业的主干基础课程，是“高分子材料专业课程群”中的核心课程，年均学生超过120人。经过课程组教师十多年的建设和精心安排，学校建立了大量的线下资源，包括教学大纲、教案、教学日历、评价体系及教材习题等文档。同时，课程组还配备了高分子化学结构模型、高分子产品等实物，增加了教学的直观性。

2 课程的组织实施措施

以本课程高分子溶液中的“第一节聚合物的溶解”为例，介绍了线上/线下混合式课程的实施措施。本小节的教学目标包括基础知识、工程实践能力及思政德育3 个目标：①使学生了解聚合物溶解过程的特点，特别是与小分子溶液溶解的区别；②让学生掌握溶剂对聚合物溶解能力的判定，掌握溶剂选择的三个原则，并分析高分子领域的实际工程问题；③由聚合物溶液溶剂的选择引出“可持续科学发展观和绿色生态发展观”，加强学生的社会责任感。根据上述三个目标，课程实施包括了课前预习-课中讲授-课后巩固三个阶段。表1 为“聚合物的溶解”线上/线下混合式课程教学的安排。

表1 “聚合物的溶解”线上/线下混合式课程教学的安排Tab.1 Arrangement of online and offline hybrid course teaching of＂polymer dissolution＂

2.1 课前预习阶段

课前采用“问题式”预习法，教师首先在微信群或QQ 群或学习通内发布本节课的教学目标以及核心问题，例如“什么是聚合物溶液？”“聚合物溶液在生活中有哪些应用？”“聚合物溶液与小分子溶液有何异同？”等。同学们可以通过自主观看学习通内的ppt、教学视频及资料，通过自学及预习，观看预设的视频任务点，完成教学目标1，即初步了解聚合物溶解过程的特点。同时，采用此种方法进行预习，可以使学生带着问题上课，听课过程更有重点。另外，教师可以查看预习数据，掌握学生的自学情况并做到心中有数，进而精准地进行教学设计。

2.2 课中讲授过程

课中采用“多媒体+板书+实物”的教学方式面对面授课。首先抛出几个问题，创造记忆点，例如“聚合物溶液的溶解过程要经历哪两个步骤？”“在选择溶剂时，有哪三个原则？”等，让学生能抓住重点。在教学过程中，可以使用“学习通”App进行教学过程的设计，例如发布抢答、举手、小组讨论等环节，激发同学们的上课积极性和调动课堂氛围；其次，采用flash 动画、视频等多媒体手段解释高聚物溶液溶解的过程，增强学生的直观性，激发学生的学习兴趣，加强记忆的维持与知识点的获取。对于公式、计算等内容，例如溶度参数、溶解过程自由能变化等可利用板书授课，加强学生理解。采用案例式讲授在实际生产过程中溶剂的选择，例如非极性的结晶聚合物在常温下不溶解，需升高至熔点附近，待结晶熔融后，小分子溶剂才能进入高分子内部而逐渐溶解，比如高密度聚乙烯需加热至120oC 以上才开始溶于四氢萘。同时，通过互动交流，讲解溶剂的选择，强调溶剂使用原则为保证使用者的安全，不危害环境，引导学生建立绿色发展理念和可持续发展观，培养学生的责任心，全方位实现教学目标2和目标3。在上课尾声，留5 min，在学习通App 内发布已经设定好的几道选择题进行知识点测试，及时掌握学生课上知识点的掌握情况。

2.3 课后巩固阶段

课后巩固阶段，学生可通过教师布置的作业，拓展学习广度，了解自身对于知识点的掌握情况及完成思维拓展。同时，为了使教师更加清晰了解授课中存在的问题及同学们的掌握程度，课程组采用“线上+线下”的辅导方式，定期在固定教室面对面答疑以及随时随地在学习通内或微信群内进行辅导。

2.4 多元化考核

传统的线下授课模式考核主要依靠考勤、回答问题、测验、考试及学生评教来反映教学效果，缺乏过程管理。在本课程中，除了传统的线下考核方式外，课程组教师还在各个教学环节中引入了任务点，学习通App可以全方位记录同学们每个环节的完成情况并精准打分。同时，在分组讨论环节，还可以设置教师评分及学生互评，能直接体现学生在分组讨论中的表现。这种多元化考核方式可以对学生的学习效果进行多角度考查和督促，提高学生的学习热情，使学生在各方面的能力得到锻炼和提高。

3 教学应用效果

3.1 教学效果提升显著

通过教学资源的丰富和教学方式的转变，改变了传统课堂的沉闷气氛，学生的学习热情显著提高，例如课堂讨论参与度、抢答问题积极性、课后答疑等，分析问题的能力也明显提高，成绩也有了明显的提升。

3.2 学生满意度增加

以2020 级高分子材料与工程专业全体126 名学生为调研对象，进行问卷调查。问卷调查采用匿名的方式进行，方便学生能表露自己的真实想法。结果发现，94.2%的同学能够理解“高分子物理”中相关知识点；87.4%的同学能够通过学习“高分子物理”相关知识和数学模型推演分析高分子专业工程问题；97.5%的同学能够认识“高分子物理”课程在学科中的重要性，并愿意进一步深入学习该课程；93.3%的同学能够通过学习“高分子物理”，理解高分子相关文献内容及原理。

3.3 创新拓展能力得以提升

学生独立思考、大胆创新的意识明显提高。2020级高分子材料与工程专业全体学生参与学科竞赛、创新创业等实践活动显著提升，学生参加“互联网+”创新创业大赛、“挑战杯”、“高分子材料实验实践”大赛人数增多，获奖也增多。

4 结束语

在当前疫情防控常态化的背景下，需不定时切换线上/线下授课方式，线上/线下混合式课程的建设很有必要。课程组基于“互联网+”概念，对“高分子物理”线上/线下混合式课程进行了实践，发挥了课程的优势，建立了丰富的教学资源，提高了教师授课质量及学生学习效果，该课程也被列为河南省一流本科课程。本课程的改革措施将对其他基础课程改革提供一些有益的参考。