混合教學(xué)模式在“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”課程中的探索與實(shí)踐

李慧麗　章劍波　廖成竹

摘 要 為了滿足學(xué)生的教學(xué)需求，時代發(fā)展帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”探索并建設(shè)將線上慕課與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)形成的特色虛擬學(xué)堂，與線下“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合的混合式教學(xué)模式，經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，這種教學(xué)模式有助于提高學(xué)生的積極性，提過課堂教學(xué)效率，提升教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 混合教學(xué)模式 材料科學(xué)與工程 MOOC 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.02.049

Exploration and Practice of Mixed Teaching Mode in

the Course of Basic Experiment of Materials Science

LI Huili， ZHANG Jianbo， LIAO Chengzhu

（Southern University of Science and Technology， Shenzhen， Guangdong 518055）

Abstract In order to meet the teaching needs of students and the opportunities and challenges brought about by the development of the times， "Basic Experiments of Materials Science" explores and builds a special virtual school that combines online MOOCs and virtual simulation experiments， which is a hybrid organic combination of offline experimental teaching After teaching practice， this teaching mode helps to improve the enthusiasm of students， improves classroom teaching efficiency， and improves teaching effect.

Keywords mixed teaching mode; materials science and engineering; MOOC; virtual simulation experiment

0 引言

美國哈佛大學(xué)的學(xué)者霍華德 加德納是著名的教育心理學(xué)家，他提出的“多元智能理論”廣為人知，他提倡全面的、多樣化的人才觀，積極平等的看待每一個學(xué)生， 用正確方式引導(dǎo)和開發(fā)學(xué)生的潛能;采取多種教學(xué)方法培育學(xué)生研究性思維， 根據(jù)每位學(xué)生的智能特點(diǎn)選擇最適合學(xué)生的教學(xué)方法，因材施教，充分發(fā)展個性，提升教學(xué)效果。

在應(yīng)用信息技術(shù)的多種在線教學(xué)方式中，慕課和虛擬仿真發(fā)展迅速。慕課屬于大型開放在線課程，國內(nèi)外均有眾多平臺，國內(nèi)如學(xué)堂在線、智慧樹、中國大學(xué)慕課等，國外如Coursera，edx等。對于“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”課程，慕課有利于學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)理論和操作講解，但不能體驗(yàn)在線實(shí)驗(yàn)操作，因此結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)充分的互補(bǔ)。結(jié)合線下傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，充分體現(xiàn)教師在教學(xué)中的“引導(dǎo)”作用，同時也體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的“自主”地位，有效整合“課前、課中、課后”三個維度的學(xué)習(xí)活動，促進(jìn)師生角色重心的翻轉(zhuǎn)，開展“自主、合作、探索”教學(xué)示范。

無論新興的線上教學(xué)模式，還是傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式都各有缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)?；旌辖虒W(xué)模式就是將二者進(jìn)行優(yōu)勢整合，“以虛補(bǔ)實(shí)”“虛實(shí)結(jié)合”達(dá)到互補(bǔ)的效果。目前，混合式教學(xué)大部分應(yīng)用在公共課，在工科課程中應(yīng)用較少，尤其式對于實(shí)驗(yàn)類課程。南方科技大學(xué)“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”混合式教學(xué)模式建設(shè)始于2018年，并于2019年開始正式啟用，開始混合式教學(xué)模式的探索與實(shí)踐。

1 混合教學(xué)模式在“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用

傳統(tǒng)“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”課程多以金屬材料相關(guān)實(shí)驗(yàn)為主，而我?！安牧峡茖W(xué)與工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”在保證傳統(tǒng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)外，增加高分子材料實(shí)驗(yàn)，課程以結(jié)構(gòu)-工藝-性能為主線，包含晶體結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、相圖、化學(xué)腐蝕四大模塊?；旌鲜浇虒W(xué)的實(shí)施主要包含以下環(huán)節(jié)。

1.1 課前預(yù)習(xí)

“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”的課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)主要由慕課和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。慕課能夠?yàn)閷W(xué)生提供理論講解，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作。課前，教師登陸慕課平臺發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)觀看慕課視頻，預(yù)習(xí)理論知識，為進(jìn)一步提高預(yù)習(xí)效果，慕課視頻播出中會隨機(jī)彈出相應(yīng)題目，學(xué)生需要答題后方可繼續(xù)觀看視頻，答題成績會自動記錄于后臺，教師可以在學(xué)情數(shù)據(jù)模塊查看。學(xué)生觀看完慕課視頻后，可以在互動討論模塊和同學(xué)互相交流，與教師互動答疑。教師通過學(xué)情數(shù)據(jù)和學(xué)生的互動可以掌握學(xué)生的學(xué)情情況，線下授課可以有目的、有計劃授課。

虛擬仿真也是課前預(yù)習(xí)的一個重要環(huán)節(jié)，學(xué)生觀看慕課視頻，通過虛擬仿真可以模擬實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)習(xí)的理論通過實(shí)驗(yàn)操作充分消化吸收。學(xué)生通過虛擬仿真可以熟悉各種實(shí)驗(yàn)試劑和耗材的性狀和用途，學(xué)習(xí)儀器的使用方法和參數(shù)設(shè)置，了解各類軟件的操作及運(yùn)行。通過模擬實(shí)驗(yàn)操作預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作步驟和流程。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以操作一些平時比較貴重的大型實(shí)驗(yàn)儀器，滿足學(xué)生獨(dú)立操作的實(shí)驗(yàn)需求。同時還學(xué)習(xí)現(xiàn)實(shí)條件無法完成或者具有危險性的實(shí)驗(yàn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是學(xué)生預(yù)習(xí)的一個重要手段，可以使學(xué)生提前熟悉實(shí)驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)失誤和事故。教師也可以在課堂實(shí)驗(yàn)時，集中精力有側(cè)重點(diǎn)的進(jìn)行教學(xué)。

1.2 課中實(shí)驗(yàn)

慕課和虛擬仿真的學(xué)習(xí)模式雖然使學(xué)生學(xué)習(xí)不受空間與時間限制，但是課中的線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然使不可或缺的重要的環(huán)節(jié)。學(xué)生經(jīng)過課前的自主學(xué)習(xí)后，對理論知識和實(shí)驗(yàn)操作都有了自己的理解，在線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師不需要再糾結(jié)“面面俱到”的講解理論，可以根根線上數(shù)據(jù)有計劃、有目的的深層次教學(xué)，教師多年的豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對提高教學(xué)效果也是至關(guān)重要的因素。在線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”采用師生角色重心翻轉(zhuǎn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的模式，深度討論分析，解答慕課學(xué)習(xí)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的問題，提高學(xué)習(xí)效率?！安牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”課程實(shí)驗(yàn)結(jié)果包含很多數(shù)據(jù)分析，這部分內(nèi)容也是課中需要教師重點(diǎn)指導(dǎo)并于討論分析的內(nèi)容，課堂討論方便教師及時糾正學(xué)生的理解誤區(qū)。

1.3 課后復(fù)習(xí)

課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)是學(xué)生對知識的消化理解階段。線上虛擬學(xué)堂在復(fù)習(xí)階段起到了重要作用，學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)需求選擇性的鞏固復(fù)習(xí)，有疑問之處可以于在線請教教師。教師可以在虛擬學(xué)堂平臺發(fā)布實(shí)驗(yàn)報告，學(xué)生登陸平臺完成提交。

2 考核評價

傳統(tǒng)的“材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”課程的考核評價主要集中于課中考核和課后考核，即考核成績主要由課堂表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報告構(gòu)成。這種考核方式往往忽略了學(xué)生的主觀能動性，忽視學(xué)生的課前預(yù)習(xí)成績，這種考核方式不利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。使用混合教學(xué)模式后，課前預(yù)習(xí)成績可以通過線上虛擬平臺被量化，學(xué)生觀看慕課視頻時會隨機(jī)彈出題目，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中也會在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作中針對實(shí)驗(yàn)步驟彈出題目，學(xué)生是否主動積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)可以通過平臺后臺數(shù)據(jù)反饋。線上測評模塊也是一個量化課前預(yù)習(xí)的重要模塊，觀看完視頻后也有課后測評單元，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也需要完成實(shí)操題目庫的測評，這兩項(xiàng)成績共同構(gòu)成線上測評成績，并占總成績的10%?；旌辖虒W(xué)模式的成績構(gòu)成充分的考慮“課前、課中、課后”三個維度所占比例，比起傳統(tǒng)教學(xué)模式成績構(gòu)成更加合理，更有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方式的融合，有利于新工科的人才培養(yǎng)。線上線下混合教學(xué)模式的教學(xué)實(shí)踐，對于學(xué)生而言，不但可以深化學(xué)生對“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的理解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動性，也有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題、分析問題及自主學(xué)習(xí)能力。對于教師而言，可以使教師有目的、有計劃、針對性的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。使教師集中精力，全身心投入引導(dǎo)式、啟發(fā)式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)課堂角色翻轉(zhuǎn)。隨著我校同各高校的交流合作加深，“材料科學(xué)基礎(chǔ)”的混合教學(xué)模式也將走出校門，使更多學(xué)生和教師收益。

*通訊作者：廖成竹

基金項(xiàng)目：廣東教育教學(xué)改革項(xiàng)目，基于《材料基礎(chǔ)科學(xué)實(shí)驗(yàn)MOOC》混合式互動實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的分析研究（編號GJJG201905）;廣東省高校教學(xué)質(zhì)量工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目（編號：SJZLGC201901）

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