王金曉，梁 瑋，李 偉，趙超亮

（許昌學院 化工與材料學院，河南 許昌 461000）

2021 年12 月2 日，教育部高等教育司司長吳巖在第十二屆新華網(wǎng)教育論壇上指出，混合式教學要成為高等教育教育教學新常態(tài)[1]?；旌鲜浇虒W就是把傳統(tǒng)的課堂教學和互聯(lián)網(wǎng)學習的優(yōu)勢結合起來，既可以發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又可以充分體現(xiàn)學生作為教學主體的主動性、積極性和創(chuàng)造性[2]。

教育部教師工作司副司長宋磊指出，在當前疫情防控常態(tài)化背景下，中國高等教育和高校教師要積極探索新時代教育教學方法，以高水平的教育信息化引領教育現(xiàn)代化發(fā)展。線上線下相結合的混合式教學模式正不斷促進傳統(tǒng)課堂教學向數(shù)字化教學轉型，這種融合不是“1+1”的簡單相加，而是要實現(xiàn)“1+∞”的全方位突破與創(chuàng)新[3]。

材料科學基礎課程（以下簡稱“本課程”）于2012 年開設，2019 年在超星平臺進行線上線下混合式教學，2020 年獲批校級一流課程建設立項。課程緊密結合許昌學院（以下簡稱“本?！保暗胤叫?、應用型、服務性、國際化”的辦學定位以及材料科學“系統(tǒng)化、前沿化、工程化”專業(yè)學科特征，以培養(yǎng)材料科學研究與工程技術人才為總體目標，不斷進行教學改革，提升教學質量，積極進行線上線下混合式教學模式探索與實踐。本課程混合式教學始終以學生為中心，以立德樹人為根本任務，關注學生真正需要進行課堂創(chuàng)新設計，突破傳統(tǒng)教學的瓶頸?；旌鲜浇虒W力求為學生搭好學習的梯子，幫助學生實現(xiàn)知識、能力和素質三位一體的目標。知識目標是使學生掌握材料學理論與研究方法，理解材料結構、宏觀性能與應用的共性規(guī)律；能力目標是培養(yǎng)學生分析、設計并解決材料應用相關問題的能力，同時提高學生的創(chuàng)新和團隊合作能力；素質目標是樹立學生材料科學創(chuàng)新強國的信心和決心，培養(yǎng)學生求真務實、精益求精的科研精神，激發(fā)學生的責任感和使命感。

一 材料科學基礎課程教學現(xiàn)狀分析

材料科學基礎是本校材料類專業(yè)重要的學科基礎課程，是連接公共基礎課與專業(yè)課的橋梁，著重研究材料組成與結構、制備工藝、性質及其與環(huán)境的關系，是整個材料領域最基本的理論支撐，屬于專業(yè)核心主干課程，也是大多數(shù)學?？佳械暮诵恼n程。材料科學基礎課程內容豐富、體系完整，在培養(yǎng)學生科學研究能力、創(chuàng)新能力、工程實踐能力等方面起著重要作用。該課程以介紹材料的基礎理論為目的，既具有較強的理論性，又與實際應用緊密聯(lián)系[4]。

材料科學基礎作為一門多學科交叉、持續(xù)發(fā)展，并與日常生活和科技進步密切相關的課程。大到航天航空材料，小到我們的衣食住行，新材料的誕生都會帶來人類生活模式的改變和科技的變革[5]。本課程涉及的專業(yè)知識面寬，具有理論性強、內容龐雜、有些概念和知識點抽象的特點，學生在短時間內理解和記憶相對困難，傳統(tǒng)的教學方法已難以滿足需要[6]。在有限的課堂中，很難讓學生深入體會到材料科學的重要性，樹立材料科學創(chuàng)新強國的信心和決心，激發(fā)學生的學習興趣，增強專業(yè)適應性。傳統(tǒng)課堂需解決以下重點問題。

1）本課程知識體系龐大，重點難點內容多，學生很難從整體層面掌握課程的知識內容。本課程作為專業(yè)核心主干課程，在大學二年級分兩個學期講授，每個學期五個章節(jié)，課程內容體系龐雜、概念極多、理論知識點多，各章節(jié)之間的關聯(lián)在龐大的重點內容的沖擊下，學生無法學以致用，普遍感到課程太難，不好理解，無法將碎片的知識按照“微觀結構-宏觀性能-工程應用”串成主線，影響學生的學習興趣和積極性。

2）課堂以教師講授為主，線上資源利用少，無法拓寬學生知識面，學習興趣弱。課程講授時間長，內容多，學生無法建立工程思維，學習了相關知識、概念仍然無法解決應用中出現(xiàn)的問題，導致學生在學習過程中的主動性和積極性受挫。同時材料科學快速發(fā)展，新型材料層出不窮，知識量顯著增加[7]。材料科學前沿的研究成果正是材料人所應當了解并密切關注的，激發(fā)學生興趣的同時，也是材料人的責任和使命。有限的課時與課程內容的不斷擴展和更新矛盾日益加劇。

3）理論學習多而應用拓展少，無法培養(yǎng)解決實際問題的能力，缺乏工程素養(yǎng)。傳統(tǒng)課堂注重理論的講解，過多強調學生對基本理論的記憶，拓展應用案例較少，遇到知識應用的問題就無從下手，普遍缺乏工程實踐經(jīng)驗，對材料的制備、使用環(huán)境沒有感性認識，很難將理論知識與實際工程問題直接聯(lián)系起來，缺乏獨立思考問題和解決問題的能力，工程思維欠缺。

4）學生的人文主義素養(yǎng)常被忽略，教學過程中統(tǒng)一施教多、分層教學少。傳統(tǒng)教學忽視了學生差異性，面對不同的學生，教學內容和教學方式相同。然而，學生水平參差不齊，學生對課程的期待不同，統(tǒng)一施教會影響學生的學習興趣和積極性，使學生缺乏自主學習的動力。

二 材料科學基礎課程線上線下混合式教學實踐

（一）線上線下混合式教學設計

根據(jù)本校專業(yè)特色，為解決存在問題，本課程提出了“混”合線上教學資源、“融”入有效教學方法、“拓”展知識前沿應用、“助”力知識強化提升的課程設計思路。整個教學以問題前導，以強基礎、重應用展開，以思政案例貫穿，以多種教學方法開展以學生為中心的教與學。教師全時段、全方位服務整個教學過程。

依據(jù)課程設計思路，形成在線學習空間、課堂學習空間、教學資源拓展、能力強化指導的“四位一體”混合式課程體系。

（二）課程線上資源建設與教學流程設計

1 課程體系重構，完善資源庫建設，充分“混”合線上教學資源

1）課程體系重構，突出重點。結合專業(yè)培養(yǎng)目標以及研究方向的特點，將碎片化的教學內容進行重構，構建獨具特色的以“相”為核心，相體、相界、相圖及相變層層遞進的“一心四階”知識框架體系，確定以“微觀結構-宏觀性能-工程應用”為主線的“魚骨狀”課程知識點網(wǎng)絡系統(tǒng)，提取關鍵知識點及案例，逐步做到課程教學重點、難點突出，兼容實驗項目、科研實踐及專業(yè)競賽等實操訓練，理論聯(lián)系實際、滲透專業(yè)思想、反映學科前沿、強化創(chuàng)新能力、注重課程思政，融知識、能力、素質三位一體，實現(xiàn)以知識講授為主向能力發(fā)展為中心的轉變，充分體現(xiàn)學科的應用性特點。

2）重組線上豐富教學資源，完善資源庫建設，與線下有機結合進行系統(tǒng)化探究。通過線上優(yōu)秀課程資源重組和超星信息技術平臺利用，課件演變成融入視頻動畫、動態(tài)圖、模型演示、材料前沿發(fā)展和思政元素等兼具的知識性、趣味性立體化全方位展示；不斷完善超星泛雅MOOC 平臺上的自建課程，積累了講解微課視頻庫（179 個），建設了完整的課件庫、習題庫（1 271 題）和實踐庫（22 個），鼓勵學生自主學習中國大學MOOC 優(yōu)質資源，并推送百度網(wǎng)盤中的考研資料，實現(xiàn)個性化精細學習指導；積累了與課程相關的優(yōu)質科普視頻、科技新聞與熱點、名人事跡、材料的應用實例和工程實用案例等知識點鏈接；建設了與知識點相關的思政案例資源庫（31 處），在課程的全時間、全空間融入思政元素。全面提高學生自主創(chuàng)新地利用基礎理論解決工程實際問題的能力，進行愛國主義教育，強化社會責任感。

2 基于BOPPPS 模型設計教學流程，“融”入線上線下混合式教學方法

教學活動的開展分配到線上、線下和課上、課下。利用漸進式、多層級的教學活動加強學生深度學習。課前，基于超星平臺的導入任務和學習目標，引導學生自學、自測，教師關注學生學習動態(tài)，督促和激勵；利用前測激勵課前自學，并為課堂教學提供依據(jù)；課堂，根據(jù)前測結果調整策略，聚焦問題，對重難點進行剖析，開展參與式學習，通過超星平臺的隨機提問、搶答、投票、主題討論和隨堂練習等方式增加與學生的互動交流，引發(fā)學生深度思考，有效加強學生的學習深度，最后幾分鐘，與學生進行雙向交流和反思；課后，基于線上平臺進行后測、布置在線作業(yè)、個性化答疑和總結反思，個人和小組拓展任務（拓展閱讀、分組任務等）加強學生思辨和工程能力提升。

3 拓展科技前沿與思政元素資源，“助”力知識強化提升

課程拓展了相關的優(yōu)質科普視頻、科技新聞與熱點、名人事跡、材料的應用實例及工程實案等知識點鏈接。課程思政元素挖掘中，為了避免出現(xiàn)“兩張皮”的現(xiàn)象，緊密結合知識點，挖掘相關的工程案例、科技前沿、科學家的事跡、有趣的現(xiàn)象、古典文化和人生哲理等方面的思政元素建立了思政案例庫，在課程的全時間、全空間融入思政元素。在全面提高學生利用基礎理論解決工程實際問題的能力同時，進行愛國主義教育，強化社會責任感，使課程具備了聚焦學科前沿、強化創(chuàng)新能力、注重課程思政的特點，融知識、能力、素質三位一體，實現(xiàn)以知識講授為主向能力發(fā)展為中心的轉變，充分體現(xiàn)學科的應用性特點。

4 以實踐促能力強化指導，“拓”展知識前沿應用

將理論教學與實驗、科研、專業(yè)競賽有機結合，提升學生在實踐中分析解決問題的能力；以新材料研究工程案例形成任務驅動教學，提升科研素養(yǎng)。

三 課程線上線下混合式教學實施

（一）分組討論——啟發(fā)引導

回歸“授人以漁”的教育初心，通過在線平臺的即時反饋，調整課堂教學策略，依據(jù)知識特點分組討論，加強與學生雙向交流，營造良好學習氛圍，引導學生自主學習。

下面以本課程的典型無機化合物結構中“剛玉和鈣鈦礦結構”為例來介紹。

教學流程依據(jù)BOPPPS 模型，制定本節(jié)課的分層目標。課前，著重了解剛玉、鈣鈦礦型結構特點，初步掌握結構的堆積方式。課上，深入理解并掌握結構特點，能夠準確描述堆積方式，理解結構與性能的關系，初步具備分析并解決問題的能力。課后，總結、調研和拓展所學知識，提升解決復雜材料問題的能力，樹立專業(yè)自信心，激發(fā)愛國情懷和責任感。

課前：教師在資源庫的基礎上，構建相應模塊的資源體系（課前導學、剛玉型結構堆積視頻和鈣鈦礦的兩種晶胞視頻，在線測試題庫，2 個思政案例資源），課前通過超星平臺向學生傳送視頻學習任務、實施課前檢測、組織在線討論，學生在線任務探究、自主學習、自測。

課上：進行課前測解析和實時反饋，聚焦出現(xiàn)的典型問題。如“剛玉型結構陽離子如何填隙？鈣鈦礦型結構為何有兩種晶胞描述？何為材料的鐵電性？鐵電和壓電效應的關系？”等側重講解，課中進行分組討論，教師發(fā)布討論內容后，學生通過仔細觀察球棍模型并與同伴進行討論，展示結果并答辯，討論結束，發(fā)布在線隨堂測試并反饋學習效果。從“一輩子只做一件事的科學家”趙忠賢院士的事跡和我國鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展前沿，培養(yǎng)學生工匠精神，樹立專業(yè)自信，激發(fā)愛國情和責任感。最后幾分鐘，與學生分享交流本次課的收獲，包括知識的獲得、能力的提升和受到的啟發(fā)等，積極發(fā)言的學生會獲得相應的課程積分，提高學生的參與度，同時可以檢驗課程思政效果。

課后：通過布置相關的綜合分析題、“無機化合物晶體結構”匯總表以及“無機化合物材料的制備及應用”探究任務，提升學生合理分析、設計、解決問題的能力，培養(yǎng)學生歸納總結、提煉的科學素養(yǎng)，拓展閱讀科研論文《基于仿生脊柱設計制備高性能大面積柔性鈣鈦礦太陽電池》，激發(fā)學生的學習熱情，引導學生體會前沿研究的思路來源于生活，要善于思考，同時激發(fā)學生為科技發(fā)展奉獻的責任感。教師通過超星學習通、QQ 等進行個性化答疑、反思后調整策略、持續(xù)改進。

（二）翻轉課堂——思想碰撞

工程應用較強的知識單元通過翻轉課堂的形式進行展示。教師發(fā)布小組任務。課前各小組協(xié)同備課、制作課件，課堂上小組派代表進行講解展示，教師進行點評并提問，同時鼓勵其他小組提出問題。小組的課堂表現(xiàn)及答辯情況由教師和其他小組打分共同決定。課程中“單質晶體結構”和“Fe-C 相圖”兩部分設置了翻轉課堂任務，3～4 名同學一組，每組一個課題任務，調研、做PPT匯報，任務完成期間教師進行指導，翻轉課堂小組成績=教師評價得分×60%+組內互評平均分×20%+組間互評平均分×20%，教師點評期間，啟發(fā)引導思政元素融入，如講到單質晶體的面心立方結構時，引入中國天眼工程的劃時代突破，其反射面單元背架結構材料為鋁合金，鋁的晶體結構即為面心立方結構，激發(fā)學生的民族自尊心和愛國榮譽感。每學期嘗試教師引導下逐漸提高學生互評所占比例。翻轉課堂教學激發(fā)了學生的學習積極性，有效培養(yǎng)了學生獨立思考、分析和解決問題的能力，鍛煉了學生團隊協(xié)作能力和語言組織表達能力，充分發(fā)揮了學生潛能。

（三）開放討論——價值引領

超星泛雅平臺討論板塊中融入和知識點相關的互動開放討論問題，學生進行討論回復，教師實時關注學生動態(tài)，進行引導和解答，啟發(fā)學生思考如何面對逆境、如何看待人生，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀，提高學生的思辨能力和人文主義素養(yǎng)。

例如，在課程相律教學中，針對相律的發(fā)明人吉布斯的事跡提出討論。引導學生培養(yǎng)熱愛鉆研、熱愛科學、永不言棄、敢于質疑等優(yōu)良品質。單元系統(tǒng)相圖教學中，提出討論問題“冷凍干燥技術與相圖的關系”，鼓勵學生利用所學知識分析問題的能力，增強專業(yè)自信。

（四）實踐教學——工程應用

通過實驗（材料科學基礎實驗）、科研實踐（材料之星）、金相社團（校級）實踐和專業(yè)競賽（金相技能大賽）、暑期社會實踐等實操訓練，“以技能促學、促改”，實現(xiàn)理論知識與實踐應用的有機結合，注重夯實學生理論基礎的同時，強化創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，為后續(xù)長遠發(fā)展奠定了良好基礎。

四 全過程多元化評價與反饋體系

課程實行由超星平臺支持、全過程多元化的評價與反饋體系?！霸u價內容”上兼具“知識、能力和素質”三個目標，“評價對象”貫穿教學全過程，“評價主體”增加學生互評，“評價方法”增加展示和探究能力的評價，“信息反饋”更加注重即時反饋。平時成績提升到總分的40%，線下期末考試成績占60%，評價內容包括知識、能力和素質。注重學習全過程評價，評價包括課前的簽到（20%）、在線學習與測試（章節(jié)任務點3%），課中的在線測試+提問（課程積分30%）、分組討論（2%）、翻轉課堂及任務探究（5%），課后的作業(yè)（20%）、章節(jié)測試（20%）。學生自主學習并完成推薦的中國大學MOOC 平臺上的優(yōu)質資源，平時成績增加10 分作為獎勵，鼓勵學生自主拓展學習。課程進行多維度反饋來評估學生的課程學習效果，實現(xiàn)由知識點向重視問題解決方案的思維轉變，緊密貼合應用型人才培養(yǎng)的宗旨。

五 教學效果

近兩期課程通過率均超過96.1%?；旌鲜浇虒W改革得到了學生的肯定，學生評教評語顯示：“課上的隨堂測試很有效果”“很好地利用線上與線下結合的方式開展了學習”“能夠很好地調動學生的積極性”。學生調查問卷結果顯示，開展線上學習后，比以前更感興趣，加深了對知識點的理解，對于線上線下混合比較滿意，培養(yǎng)了學生自主獲取知識的能力，增強了學生創(chuàng)新意識。學生以課程理論（鐵碳合金相圖及相關知識點）為指導，三次參加“徠卡杯”全國大學生金相技能大賽榮獲一等獎2名、二等獎3 名、三等獎3 名，優(yōu)勝獎1 名，團體三等獎2 次，知識應用于實踐，學生積極性充分調動起來。課程的混合式教學研究成果在學院也發(fā)揮了良好示范作用。

六 結束語

本課程線上線下混合式教學實踐中，始終以學生為中心，堅持立德樹人根本任務，形成在線學習空間、課堂學習空間、教學資源拓展、能力強化指導的“四位一體”混合式課程體系；完善資源庫建設，充分“混”合線上教學資源；基于BOPPPS 模型設計教學流程，“融”入線上線下混合式教學方法；拓展科技前沿與思政元素資源，“助”力知識強化提升，樹立了材料科學創(chuàng)新強國的信心和決心，激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生自主獲取知識的能力，激勵學生為國奉獻的責任感和使命感。