数字化引领功能材料专业课程混合式教学创新与实践研究

摘 要：该文旨在探讨数字化背景下功能材料专业课程混合式教学模式的创新与实践。通过分析当前功能材料专业的教学现状，结合数字化技术的发展趋势，提出混合式教学模式的构建策略，并通过具体的教学实践案例，验证该模式的可行性和有效性。研究发现，数字化引领的混合式教学不仅能提升学生的学习兴趣和参与度，还能提高教学效果，为功能材料专业的教学改革提供新的思路和方法。

关键词：数字化；功能材料；混合式教学；教学改革；创新与实践

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）21-0073-04

Abstract： This paper aims to explore the innovation and practice of blended teaching mode for functional materials courses in the context of digitization. By analyzing the current teaching status of functional materials majors and combining the development trend of digital technology， the construction strategy of blended teaching mode is proposed. Through specific teaching practice cases， the feasibility and effectiveness of this model are verified. The study found that digitization-led blended teaching can not only enhance students' interest and participation in learning， but also improve teaching effectiveness， providing new ideas and methods for the teaching reform of functional materials majors.

Keywords： digitization; functional materials; blended teaching; teaching reform; innovation and practical

信息技术日新月异，数字化改造深入推进，教育教学领域正面临前所未有的变革。数字化技术在深刻变革教育思想和教学模式的同时，也为教育提供了全新的工具和平台[1]。功能材料专业是教育部2010年根据国家未来产业发展需要，面向全国重点建设的战略性新兴产业本科专业，面向全国招生。2020年，在教育部发布的《普通高等学校本科专业目录（2020年版）》中，功能材料专业隶属于工学材料类专业。功能材料作为材料科学的重要分支，其专业课程的教学改革在数字化背景下显得尤为重要。

一 功能材料专业课程改革中数字化主导的混合式教学的重要影响

功能材料专业旨在为国家的科技进步和产业发展提供有力支撑，培养理论基础扎实、具有创新能力的高素质人才。大连民族大学功能材料专业2012年首次招生，2015年获批大连民族大学特色专业，专业依托国家民委新能源与稀土资源利用重点实验室、辽宁省光电薄膜材料重点实验室、辽宁省光敏材料与器件重点实验室[2]。2019年，大连民族大学材料科学与工程学科获批国家民委重点学科，依托功能材料专业的材料与化工于2022年被批准授予专业硕士学位点。本专业秉承“特色专业特色培养”的人才培养理念，多年来重点培养学生的专业综合素质和创新能力。然而，传统的教学模式往往注重知识的传授和记忆，忽视了学生的主体地位和创新能力的培养。此外，教学资源有限、实验条件不足等问题也限制了教学效果的提升。因此，基于培养具有强烈地为国家和少数民族地区服务意识并具有功能材料及相关领域专业能力的复合型应用人才需要，我们必须重新整合设计教学内容，并与现代信息技术深度融合，创新教学方法和手段，引导学生进行探究式和个性化学习，真正让学生忙起来，在科学技术高速发展的时代，使学生具备终身学习的能力。

探索一种能够适应数字化时代需求的教学模式，对于提高功能材料专业的教学质量具有重要意义。通过线上线下相结合的方式，混合式教学能够打破时空限制，为学生提供更加灵活多样的学习方式。同时，混合式教学还能够充分利用数字化技术的优势，丰富教学资源、提升教学效果。然而，混合式教学在功能材料专业中的应用仍处于探索阶段，面临着诸多挑战和问题。如何构建科学合理的混合式教学模式？如何整合和优化教学资源？如何设计和实施有效的教学活动？如何评价和反馈教学效果？这些问题都需要我们进行深入研究和探索。基于此，本文旨在探讨数字化引领功能材料专业课程混合式教学的创新与实践。通过分析当前功能材料专业的教学现状和问题，结合数字化技术的发展趋势和应用特点，提出混合式教学模式的构建策略和实施方法。同时，结合具体的教学实践案例，对混合式教学在功能材料专业中的应用效果进行评估和分析。本文的研究不仅有助于推动功能材料专业的教学改革和创新发展，也为其他相关专业的教学改革提供了有益的参考和借鉴。

二 功能材料专业教学现状分析

（一） 传统教学模式的局限性

传统的教学方式占据主导地位。在大部分高校中，功能材料专业的教学仍然沿袭着传统的“讲授+板书”或“讲授+PPT”的模式。这种模式下，教师作为知识的传递者，在课堂上进行单向的讲授，而学生则被动地接受知识[3]。这种教学方式虽然能够系统地传授知识，但缺乏对学生个体差异的考虑，无法做到因材施教。同时，由于课堂时间的限制，教师往往只能讲授基础知识和重点内容，难以对知识点进行深入讲解和拓展，导致学生难以形成完整的知识体系。

（二） 实践教学环节相对薄弱

功能材料专业是一门实践性很强的学科，实验教学、课程设计、实习实训等实践环节对于培养学生的实践能力和创新精神至关重要。然而，在当前的教学现状中，实践教学环节往往被忽视或轻视。一方面，由于教学资源有限，无法为学生提供充足的实验设备和场地；另一方面，对实践教学的重视程度不够，导致实践教学在课程体系中的比重偏低。这种情况下，学生难以通过实践环节加深对理论知识的理解，更难以将理论知识应用于实际问题中。

（三） 教学资源更新相对缓慢

随着科技的不断进步和功能材料领域的快速发展，新的研究成果和技术不断涌现。然而，由于教材更新周期长、教学资源更新缓慢等原因，很多高校的功能材料专业教学内容仍然停留在过去的知识体系上，无法及时反映最新的科研成果和技术进展。这导致学生所学的知识与实际应用脱节，难以适应社会的需求。

（四） 数字化技术的发展趋势

随着数字化技术的普及和应用，教育领域正经历着深刻的变革。数字化技术为教学提供了更广阔的平台和更丰富的资源，使得教学方式更加多样化和个性化[1]。在功能材料专业教学中，数字化技术在功能材料专业教学方面的发展趋势是向着教学资源数字化、教学模式创新、虚拟实验室建设、数据分析与智能反馈、在线互动与交流，以及跨界融合与创新等方向发展的[4]。这些趋势将有助于提升教学质量，培养更具创新能力和实践能力的功能材料专业人才。

三 混合式教学模式的构建策略

（一） 教学理念的创新

教学理念是教学模式构建的灵魂。在构建混合式教学模式时，首先要实现教学理念的创新。具体而言，我们需要树立以学生为中心的教学理念，关注学生的个性化需求和学习体验。同时，我们还要强调自主学习、合作学习与探究学习的理念，鼓励学生通过自主学习掌握基础知识，通过合作学习提升团队协作能力，通过探究学习培养创新思维和实践能力。

（二） 课程内容的优化

教学内容是教学模式构建的核心[5]。在混合式教学模式中，教学内容的优化显得尤为重要。首先，我们要根据教学目标和学生的学习需求，精心选择和组织教学内容，确保教学内容的科学性、系统性、实用性[4]。其次，我们要注重教学内容的更新与拓展，及时将最新的研究成果和行业动态融入教学中，拓宽学生的知识视野[6]。同时，我们还要关注教学内容的趣味性和启发性，激发学生的学习兴趣和求知欲。

（三） 教学资源的整合

教学资源是教学模式构建的物质基础。在构建混合式教学模式时，我们要充分利用现代信息技术手段，整合和优化教学资源。首先，我们要建立完善的教学资源平台，为师生提供丰富的学习资源和交流空间。其次，我们还要加强与其他高校、企业、研究机构的合作与交流，共享优质教学资源。通过合作与交流，我们可以借鉴其他单位的先进经验和技术手段，提升混合式教学的质量和水平。同时，我们还可以邀请行业专家和企业人士参与教学活动，为学生提供更加贴近实际的学习体验和职业发展指导。

四 混合式教学实践案例分析

在混合式教学实践中，大连民族大学功能材料专业课程采取了一系列措施，确保线上线下教学的有效融合，从而达成教学目标。

（一） 案例选择与实施过程

本部分将选取具体的功能材料专业课程作为案例，详细介绍混合式教学模式的实施过程。作为功能材料专业核心课程，物理化学基础首先进行了线上线下混合式教学改革。在资源整合方面，教学团队充分利用了校内外的优质教学资源。他们筛选了与物理化学基础课程紧密相关的课程视频、电子教材、课件等，并进行了分类整理，方便学生根据自己的学习需求进行选择。同时，他们还结合专业特点，开发了一些具有针对性的教学案例和实验视频，以增强学生的实践能力和问题解决能力。基于“互联网+”理念，创造了“四模块、三阶段、两时空、双平台”的混合式教学模式[7]；基于协同育人理念，构建了价值引领模块、基础理论模块、多学科融合模块和虚拟仿真实验模块的四模块内容体系，强化立德树人和知识的前沿性与时代性；基于翻转课堂理念，形成课前自学知识、课中精讲互动、课后训练巩固的三阶段学习过程；基于“互联网+”理念，构建“虚拟世界”与“物理世界”两度学习时空；基于新技术理念，运用引入国家一流课程的SPOC和雨课堂双平台开展教学与学习。

线上资源：一是引入国家线上一流课程大连理工大学的物理化学（一）（二），基于SPOC的线上视频优质资源实现与本校课程融合。二是建设雨课堂课程资源。根据课程章节设计了“价值引领模块”案例40个，“多学科融合模块”案例20个，测试作业题170道，学生思维导图等优秀作业60个，体现高阶性和创新性。发布包括课前、课中、课后作业共计82个PPT课件1 162页。三是引入由慕乐网络科技（大连）有限公司开发的物理化学虚拟仿真实验Moolsnet的软件资源。

线下资源：一是建设了虚拟仿真实验室硬件资源；二是重点总结讲解了102个重、难点知识点；三是建立了10套试卷试题库348道题；四是建立了20个线下小组讨论题目。

基于“互联网+”理念，在综合运用启发式、案例法、项目探究式、思维导图法和翻转课堂等多种方法的基础上，探索了“三阶段两时空八步教学法”进行完整的闭环式教学，体现了学习的高阶性和创新性。异步SPOC雨课堂，发布学习目标任务；学生自由安排时间，线上自学单元知识；针对学生前测学情，教师精讲重点难点；雨课堂发布测试题，师生交流巩固提高；实际应用问题延伸，价值引领课程思政；雨课堂发布作业题，教师指导学生完成；雨课堂用随机点名，学生手写重点知识；针对学生作业成果，教师点评总结提高。

物理化学基础课程于2020年3月开展线上线下混合式教学，至2024年7月累计完成5期线上线下混合式教学周期。在功能材料专业核心课物理化学基础线上线下混合式教学模式发展创新的基础上，积极发挥教育部在线教育研究中心“拓金计划”示范课程和辽宁省一流本科课程的示范效应，推广辐射于功能材料专业的专业课程。在功能材料专业课程中，积极开展以学生学为中心的线上线下混合式教学模式的研究与实践。基于以上基础，功能材料专业核心课功能材料测试方法获批大连民族大学2021年度线上线下混合式一流本科课程。功能材料专业核心课材料科学基础已经开展了线上线下混合式教学模式改革，并获批2022年辽宁省一流本科课程[8]。

（二） 混合式教学实践效果分析

1 采用了“两性两化”原则，进行过程性考核评价

坚持“两性两化”原则：考核评价过程性，按照每次课课前、课中、课后考核覆盖教学全过程。评价结果多样性，视频学习、作业测试、学生授课等多环节评价，参与科研有额外的鼓励分数。纵向考核数字化，通过线上学习数据，数字化分析学生学习情况，提高学习效果；横向考核标准化，从基础知识、知识综合、前沿应用等进行标准化考核。在评价方式中，过程性评价（30%）包括视频学习25%、课前前测5%、课中互动25%、课中讨论10%、课后作业25%和思维导图10%；项目式学习评价（20%）包括学生授课25%、虚拟仿真实验25%、科研论文20%（增加）和项目式课题30%；期末终结性评价（50%）包括基础知识30%、知识综合22%、应用能力48%。

2 提高了学生的学习兴趣和参与度

通过混合式教学实践，学生的学习兴趣得到了显著提升。线上教学资源的丰富性和多样性为学生提供了更多的学习选择和自主空间，使他们能够根据自己的兴趣和需求进行个性化学习。同时，线下教学中的面授课程、实验操作、小组讨论等活动也增强了学生的参与感和体验感，使他们对物理化学课程产生了更浓厚的兴趣[9]。

在参与度方面，混合式教学也取得了显著成效。线上教学平台的讨论区功能为学生提供了交流互动的平台，他们可以在这里发表自己的观点、提问和回答问题。这种互动式的学习方式激发了学生的参与热情，使他们在学习中更加主动和积极。线下教学中的实验操作和小组讨论等活动也要求学生积极参与其中，通过实践操作和团队协作来解决问题。这些活动不仅提高了学生的参与度，还培养了他们的实践能力和团队协作精神。

3 提升了学生的学习效果和学习质量

混合式教学将线上自主学习与线下互动学习相结合，有助于学生更好地理解和掌握物理化学基础知识。通过线上学习，学生可以提前预习和复习课程内容，加深对知识点的理解和记忆；通过线下学习，学生可以在教师的指导下进行实践操作和小组讨论，提升解决问题的能力和团队协作能力。这种线上线下相结合的方式使学生的学习效果得到了显著提升。

在学习质量方面，混合式教学也表现出了明显的优势。通过在线测试和作业等方式，教师可以及时了解学生的学习情况和掌握程度，并根据反馈结果进行有针对性的教学调整。同时，线下教学中的实验操作和小组讨论等活动也要求学生展示自己的学习成果和思维能力，使教师能够更全面地评估学生的学习质量。这种多元化的评估方式不仅提高了评估的准确性和客观性，还有助于发现学生的学习问题和短板，为后续的教学改进提供了依据。

4 促进了师生之间的交流与互动

混合式教学为师生提供更多交流互动的机会和平台，打破了传统教学的时空限制。学生对学习中出现的问题可以随时向教师提出问题并通过教学平台的在线讨论功能进行反馈，教师也可以及时给予回复和指导。这种即时的互动方式不仅提高了学生的学习效率，也增强了师生之间的信任和沟通。

这种模式的可行性和有效性可以通过实施混合式教学后的教学效果评估来验证。测评内容涵盖了学生的学习成果，学习兴趣与参与程度，动手能力与创新能力等多个方面的内容。通过对比分析实施前后的数据变化，可以得出混合式教学对功能材料专业教学的积极影响。

五 结论与展望

（一） 研究结论

在功能材料专业课中，积极开展线上线下以学生为中心的混合式教学研究与实践，致力于培养学生全面发展、提高专业综合能力，培养一批在功能材料及相关领域具有自主学习能力、创新意识强、服务意识强和专业能力强的复合型应用人才，为国家和少数民族地区服务。通过本文的研究，我们可以得出这样的结论：在功能材料专业课程中，数字化主导的混合式教学模式优势显著，效果明显。这种模式不仅能提升学生的学习兴趣和参与度，还能提升教学效果和培养学生的创新能力。因此，对于功能性材料专业的教学改革和推广应用混合教学模式具有十分重要的意义。

（二） 未来展望

展望未来，数字化引领功能材料专业课程混合式教学创新与实践研究的前景令人充满期待。随着科技的不断发展，数字化教学将进一步融入并深刻影响功能材料专业的教学体系。

混合式教学将在更大范围内得到推广和应用[10]。数字化技术不仅可以提供更加便捷的教学平台，还可以实现资源的共享和优化配置，使得更多学生有机会接受高质量的教育。同时，数字化引领的混合式教学也将促进功能材料专业教学的个性化发展。通过对学生的学习数据进行收集和分析，教师可以更加准确地了解学生的学习需求和特点，从而制定更加个性化的教学方案。这不仅可以提升学生的学习兴趣和积极性，还可以帮助学生更好地发挥自己的潜能。综上所述，数字化引领功能材料专业课程混合式教学创新与实践研究的未来展望充满希望和挑战。我们需要不断探索和实践，以数字化技术为引领，推动功能材料专业教学的改革和发展。

参考文献：

[1] 于歆杰.高等教育数字化教学的发展历程与未来展望[J].中国高等教育，2023（Z1）：4-7，11.

[2] 于乃森，赵英，董大朋，等.民族院校特设专业“功能材料”专业教学体系构建及实践探究[J].教育现代化，2020，1（7），58-59.

[3] 李鹏，刘财，刘洋，等.一流课程建设背景下勘探地震学课程教学改革探索与实践[J].高教学刊，2024，10（9）：26-29.

[4] 冯洋，武昊.数字化赋能新建应用型大学课堂教学的研究[J].成才之路，2023（29）：9-12.

[5] 王琰琳.基于“任务驱动法”PLC及应用课程内容优化研究与实践[J].科技视界，2021（14）：31-32.

[6] 汪庆，孙少静，李思敏，等.新工科建设背景下翻转课堂在前沿知识领域的教学探索——以环境污染控制新技术课程为例[J].高教学刊，2024，10（8）：10-14.

[7] 赵英，董斌，冯志庆，等.“四模块”嵌入下的混合式教学设计与实践[J].化学教育，2022，43（12）：85-91.

[8] 苑青，黄金斗，李萍，等.基于MOOC平台的材料科学基础课程混合式教学研究[J].创新创业理论研究与实践，2024，2（3）：159-161.

[9] 彭斌，皮子坤，易灿南，等.新工科背景下工业通风课程线上线下混合式教学模式探讨[J].高教学刊，2024，10（1）：119-122，127.

[10] 薛来喜.交叉学科的概念、发展机制及未来展望[J].教育评论，2023（9）：49-57.