新工科和金課建設(shè)背景下大容量班級(jí)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)探究

趙揮 趙利民

摘 要 新工科和金課建設(shè)對高等工科教育提出了新的改革方向，要以高階性創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度為目標(biāo)，以產(chǎn)出導(dǎo)向?yàn)槔砟睿M(jìn)行人才培養(yǎng)體系建設(shè)。因此，結(jié)合課程特點(diǎn)與現(xiàn)狀，實(shí)施合理的教學(xué)設(shè)計(jì)尤為迫切。本文從制定教學(xué)內(nèi)容，改革課堂教學(xué)模式以及考核評價(jià)體系等方面，探討“電極材料及應(yīng)用”課程大容量班級(jí)線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)方法，以期實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教與學(xué)，真正提升教學(xué)內(nèi)涵與層次，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供有力的支撐。

關(guān)鍵詞 新工科 金課 大容量班級(jí) 混合式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642?????????????????????????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.12.004

Abstract The construction of new engineering and golden courses has put forward a new reform direction for higher engineering education. We should take high-level innovation and challenge as the goal， take output orientation as the idea， and carry out the construction of talent training system. Therefore， combined with the characteristics and current situation of the curriculum， the implementation of reasonable teaching design is particularly urgent. This paper discusses online and offline hybrid teaching design method of the high-capacity class of "electrode materials and applications" course from the development of teaching content， the reform of classroom teaching mode and evaluation system and other aspects， in order to achieve student-centered teaching and learning， truly enhance the teaching connotation and level， and provide strong support for the cultivation of innovative talents.

Keywords new engineering; golden course; high-capacity class; blended teaching

0 引言

自2017年2月以來，教育部提出要積極推進(jìn)新工科建設(shè)，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》、[1]《關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，[2]明確提出，綜合性高校要對催生新技術(shù)和孕育新產(chǎn)業(yè)發(fā)揮引領(lǐng)作用。聊城大學(xué)作為山東省屬綜合性大學(xué)，首批山東省應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色名校，發(fā)展新工科勢在必行。新能源科學(xué)與工程專業(yè)作為新工科專業(yè)，相對于傳統(tǒng)工科專業(yè)而言，需要的是創(chuàng)新和實(shí)踐能力強(qiáng)，具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。[3]為此，針對一線教學(xué)實(shí)際，創(chuàng)新工程教育方式與手段，培養(yǎng)一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力和人才支撐，是當(dāng)務(wù)之急也是長遠(yuǎn)之策。

課程是人才培養(yǎng)的核心要素，學(xué)生從大學(xué)里受益的最直接、最核心、最顯效的是課程。教育部在2018年提出“金課”這個(gè)概念，“淘汰水課、打造金課”正式寫入教育部的文件。[4]那么，如何建設(shè)一門金課呢？首先，眾所周知，美國教育學(xué)家布盧姆提出了著名的“教育認(rèn)知目標(biāo)分類學(xué)”，把認(rèn)知目標(biāo)由低到高分為六個(gè)層次，依次是：記憶、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評價(jià)。[5]我們所期望的學(xué)生可以達(dá)到的層次應(yīng)是高階的，可以將知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合，培養(yǎng)其解決問題的綜合能力和高級(jí)思維，而不是僅僅停留在記憶和理解的層次。其次，課程內(nèi)容要緊密結(jié)合前沿研究，改革傳統(tǒng)滿堂灌的教學(xué)形式，體現(xiàn)與學(xué)生的交互性;第三，因材施教，鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)揮個(gè)性;給予具有一定挑戰(zhàn)度的課程內(nèi)容，鼓勵(lì)進(jìn)行深入探究并自由表達(dá)自己“大開腦洞”的科研想法。

“電極材料及應(yīng)用”是新能源材料與器件專業(yè)的一門專業(yè)提高課，在我院首次開設(shè)于2018年-2019年大三下學(xué)期，該課程介紹了先進(jìn)能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換設(shè)備如鋰離子電池、燃料電池、超級(jí)電容器、空氣電池的各類電極材料，學(xué)習(xí)和掌握這些電極材料的設(shè)計(jì)合成、結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系，對于以后從事基礎(chǔ)研究或?qū)嶋H研發(fā)工作，解決新能源材料與器件實(shí)際問題意義重大。相較于其他基礎(chǔ)或傳統(tǒng)課程，該課程具有如下三個(gè)特點(diǎn)，其一，綜合性。該課程是在理論系統(tǒng)的學(xué)習(xí)“物理化學(xué)”“材料科學(xué)基礎(chǔ)”“電化學(xué)基礎(chǔ)”等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的，綜合性極強(qiáng);其二，應(yīng)用性。該課程與實(shí)際新能源應(yīng)用緊密相連，具有極高的應(yīng)用性;其三，前沿性。該課程所講授內(nèi)容為先進(jìn)的能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存器件的電極材料，新能源技術(shù)的發(fā)展日新月異，這就要求課程內(nèi)容要緊跟前沿，擴(kuò)展最新的科研知識(shí)。綜上，該課程自身具備的特點(diǎn)與新工科要求不謀而合，與金課建設(shè)要求具有相當(dāng)高的契合度。因此，本文基于新工科和金課建設(shè)的背景，探索“電極材料及應(yīng)用”的新型教學(xué)模式即大容量班級(jí)線上線下混合式教學(xué)，以期快速提高課程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)。

1 電極材料及應(yīng)用課程現(xiàn)狀分析

本課程是新能源材料與器件專業(yè)的重要選修課之一，較全面論述了電化學(xué)的發(fā)展歷史和進(jìn)程以及電化學(xué)的一些基本概念、現(xiàn)象、過程及其規(guī)律，并以一些電化學(xué)設(shè)備例如鋰離子電池、燃料電池、超級(jí)電容器電極材料為主要分析研究對象，介紹電極材料應(yīng)用基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)和掌握這些電極材料的設(shè)計(jì)合成、結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系，為將來電極材料相關(guān)的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

通過本課程的學(xué)習(xí)，了解和掌握電極材料的性質(zhì)、功能和制備方法以及電極材料的測試分析手段，掌握各類電極材料的性質(zhì)以及與電極材料應(yīng)用關(guān)系等方面的知識(shí)，使從事電極材料和應(yīng)用的研究和制造工作的材料專業(yè)學(xué)生對電極材料有一個(gè)很細(xì)致的了解，讓學(xué)生全面了解電化學(xué)基本原理在材料科學(xué)特別是化學(xué)電源領(lǐng)域的應(yīng)用。本課程理論聯(lián)系實(shí)際，可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和分析解決問題的能力。

目前，這門課面向材料科學(xué)與工程學(xué)院新能源材料與器件專業(yè)大三下學(xué)期學(xué)生開設(shè)，學(xué)生數(shù)量一般大于80人，當(dāng)前存在以下問題亟待解決：（1）創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一個(gè)基本要求是以學(xué)生為中心，然而受教師和教室等客觀條件的限制，不可能實(shí)行小班制教學(xué)模式，而大班制模式最大的問題在于難以實(shí)現(xiàn)教師、學(xué)生與教學(xué)內(nèi)容之間的交互性，這就要求教師在授課過程中要掌握好“加法”和“減法”的辯證關(guān)系，其關(guān)鍵在于“減什么”以及“如何減”;（2）一般來講，大四上學(xué)期就要開始備考碩士研究生，大三下學(xué)期的學(xué)生往往已經(jīng)開始備考前的準(zhǔn)備工作，比如收集資料，開始學(xué)習(xí)高數(shù)、英語等課程，這個(gè)階段的學(xué)生心理往往比較焦慮和困惑，對于專業(yè)選修課的學(xué)習(xí)可能積極性不高，所以如何提高課程質(zhì)量，吸引學(xué)生投入到課程中是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

2 電極材料及應(yīng)用大容量班級(jí)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

混合式教學(xué)主要包括課前準(zhǔn)備工作，線上課程內(nèi)容學(xué)習(xí)與討論，線下講授與交流，課后的測試與預(yù)習(xí)。為了更好的提高大容量班級(jí)的教學(xué)效果，解決交互性差的痛點(diǎn)，建設(shè)金課，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，我們做了如下教學(xué)設(shè)計(jì)改革。相較傳統(tǒng)的“填鴨式”和完全“網(wǎng)絡(luò)化”的教學(xué)方式，這種教學(xué)方式更有利于對當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)促進(jìn)和價(jià)值塑造。

2.1 制定教學(xué)內(nèi)容，做好“加減法”

要基于線上線下混合式教學(xué)實(shí)現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)課堂”，首先要針對其特點(diǎn)重新梳理制定教學(xué)內(nèi)容，改變原本的單元和章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，按照工程認(rèn)證“OBE”標(biāo)準(zhǔn)將教學(xué)內(nèi)容總結(jié)為具體知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，構(gòu)建“超星學(xué)習(xí)通+課程微信群+線下見面課”的混合式教學(xué)模式。

具體實(shí)施過程包括：（1）將“電極材料及應(yīng)用”所授知識(shí)分為原理型知識(shí)、概念型知識(shí)及應(yīng)用型知識(shí)，然后在超星學(xué)習(xí)通上創(chuàng)建“電極材料及應(yīng)用”課程，課前安排學(xué)生進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)，對于原理型知識(shí)和概念型知識(shí)，以學(xué)生在線上學(xué)習(xí)為主，通過超星學(xué)習(xí)通的討論平臺(tái)或微信群可以隨時(shí)進(jìn)行答疑輔導(dǎo)，對于應(yīng)用型知識(shí)，在平臺(tái)上發(fā)起相關(guān)討論話題，引導(dǎo)學(xué)生參與討論分析;（2）其余時(shí)間與線下面授結(jié)合開展混合式教學(xué)，線上面授前要反復(fù)修改所授內(nèi)容的ppt，例如增加幾道練習(xí)或討論題目，隨機(jī)抽取學(xué)生對原理型知識(shí)和概念型知識(shí)進(jìn)行講解并結(jié)合講解情況進(jìn)行補(bǔ)充說明。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)理解應(yīng)用型知識(shí)，對在平臺(tái)上發(fā)起的討論問題進(jìn)行互動(dòng)交流，通過組織學(xué)生討論、課堂交流等方式幫助學(xué)生消化掌握知識(shí)，在這個(gè)過程中教師要做好引導(dǎo)者和把控者的工作，以學(xué)生提問題為主，鼓勵(lì)別的同學(xué)回答，給予充分時(shí)間討論，鼓勵(lì)創(chuàng)新;（3）同時(shí)對一些擴(kuò)展性或非關(guān)鍵性知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容進(jìn)行刪減，刪減內(nèi)容可以在課前/后以推送方式展示給大家，做好教學(xué)內(nèi)容的“加減法”。（4）課后通過微信群等線上指導(dǎo)總結(jié)探究所學(xué)知識(shí)，使學(xué)生在課前、課中、課后能完成對知識(shí)的理解、應(yīng)用及分析，從而培養(yǎng)其解決問題的能力，激發(fā)創(chuàng)新思維。

2.2 改革課堂教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互

對大容量班級(jí)而言，交互性差是一個(gè)關(guān)鍵的痛點(diǎn)。為此，我們做了如下教學(xué)模式改革。由于“電極材料及應(yīng)用”綜合性、應(yīng)用性和前沿性的課程特點(diǎn)，擬采用課堂上模擬學(xué)術(shù)報(bào)告的形式。首先是學(xué)生分組，每4-5名同學(xué)為一小組;從第五個(gè)教學(xué)周開始，每組要對事先在學(xué)習(xí)平臺(tái)上發(fā)布的一篇與本節(jié)課相關(guān)的英文文獻(xiàn)進(jìn)行分析討論，形成學(xué)術(shù)PPT并在課堂上進(jìn)行報(bào)告，小組內(nèi)部要分工明確，文獻(xiàn)每一部分都要有相關(guān)負(fù)責(zé)人，最后選出一名作為代表做報(bào)告，其他成員負(fù)責(zé)答疑。

課前：在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)上發(fā)布文獻(xiàn)，要求每一個(gè)學(xué)生都要認(rèn)真研讀。給每一個(gè)學(xué)生制作帶有其名字的桌簽，要求大家上課時(shí)帶到教室放在桌子的右前方，桌簽的使用目的是：其一，由于大容量班級(jí)的限制可能導(dǎo)致教師對學(xué)生名字不熟悉，桌簽就可以使得教師可以隨時(shí)了解某某學(xué)生的情況;其二，模擬學(xué)術(shù)報(bào)告的形式，激發(fā)學(xué)生的興趣;其三，便于教師對學(xué)生情況的掌控，對參與討論交流學(xué)生的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

課中：首先啟用超星學(xué)習(xí)通，讓學(xué)生簽到，確保出勤率。其次，隨機(jī)抽取幾名學(xué)生，以提問題的方式考查其線上學(xué)習(xí)的效果，對學(xué)生回答過程中出現(xiàn)的共性問題加以糾錯(cuò)解釋。對線上重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的講解強(qiáng)調(diào)，并調(diào)出事先準(zhǔn)備好的小測驗(yàn)，讓學(xué)生在手機(jī)端完成測驗(yàn)，再次檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，根據(jù)上述情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。然后，報(bào)告小組進(jìn)行文獻(xiàn)報(bào)告（10分鐘左右），教師針對文獻(xiàn)涉及的知識(shí)提出幾個(gè)問題讓其他組同學(xué)展開討論，并對報(bào)告小組提出問題或質(zhì)疑。需要注意的是，在這個(gè)過程中，教師要把握好討論的方向，控制好時(shí)間，提高課堂效率，并進(jìn)行總結(jié)凝練，真正調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)創(chuàng)新思維，提升課堂的內(nèi)涵與層次，最后布置下一節(jié)課內(nèi)容的預(yù)習(xí)并做預(yù)習(xí)指導(dǎo)。

課后：對于教師而言，首先是做好教學(xué)反思，回顧課堂情況反思教學(xué)目標(biāo)設(shè)置是否合適，教學(xué)內(nèi)容難易程度是否安排得當(dāng)，課堂討論交流情況是否良好等等。對于學(xué)生而言，做思維導(dǎo)圖總結(jié)反思本節(jié)內(nèi)容，對課程內(nèi)容非常感興趣或者有較好的科研想法的話可以與教師進(jìn)一步討論以及在相關(guān)老師指導(dǎo)下開展科學(xué)研究。總的來說，課后的學(xué)習(xí)是以線上指導(dǎo)討論為主，利用平臺(tái)討論區(qū)或微信群加強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對擴(kuò)展性內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，布置適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)通過作業(yè)質(zhì)量來檢驗(yàn)課后學(xué)習(xí)成效。

2.3 改革考核評價(jià)體系，確保準(zhǔn)確公正

良好的考核評價(jià)體系是保證線上線下混合式教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，傳統(tǒng)單一的評價(jià)方式并不重視過程考核，顯然已經(jīng)不能全面準(zhǔn)確地反映學(xué)習(xí)效果，為此，我們建立了一個(gè)多樣化考核評價(jià)體系，采用過程性和總結(jié)性評價(jià)結(jié)合的方式評價(jià)學(xué)習(xí)效果。

對于大規(guī)模實(shí)時(shí)交互式在線教學(xué)而言，其考核評價(jià)指標(biāo)一般分為以下幾個(gè)方面：到課率，學(xué)生互動(dòng)指數(shù)和教師互動(dòng)指數(shù)。“電極材料及應(yīng)用”課程的最終成績由線下和線下兩部分構(gòu)成，各占70%和30%的比例。線下部分主要是期末考試成績，課堂互動(dòng)表現(xiàn)和筆頭作業(yè)等，期末考試的命題依據(jù)新工科人才培養(yǎng)的“OBE”模式，以能力為導(dǎo)向，適當(dāng)提高應(yīng)用型題目的比例。線上部分主要包括線上學(xué)習(xí)視頻情況、平臺(tái)討論交流區(qū)發(fā)表評論或帖子情況、線上測驗(yàn)情況、平臺(tái)“彈幕”和“投稿”功能參與討論情況等。這種考核方式能夠反映學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)狀況，確?？己藴?zhǔn)確公正。根據(jù)課程與畢業(yè)要求對應(yīng)矩陣表，填寫課程目標(biāo)達(dá)成情況評價(jià)報(bào)告，根據(jù)考核結(jié)果對課程加以改進(jìn)完善。

3 結(jié)論

新工科和金課建設(shè)是我國工科院?；?qū)I(yè)改革的新方向，對“電極材料及應(yīng)用專業(yè)”等專業(yè)課程也提出了新的要求。本文圍繞新工科和金課建設(shè)并結(jié)合自身課程特點(diǎn)及實(shí)踐研究，對大容量班級(jí)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行探索，包括教學(xué)內(nèi)容的制定，課堂教學(xué)模式的改革以及考核評價(jià)體系的改革，以期為線上線下混合式教學(xué)改革提供一定的經(jīng)驗(yàn)借鑒，為創(chuàng)新和實(shí)踐能力強(qiáng)，具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才提供支撐。

項(xiàng)目支持：山東省自然科學(xué)基金（ZR2019PB013）;聊城大學(xué)校級(jí)教改項(xiàng)目，《物理化學(xué)》課程基于微信公眾平臺(tái)線上線下混合教學(xué)模式實(shí)踐研究（311161808）;聊城大學(xué)校級(jí)金課課程建設(shè)項(xiàng)目

參考文獻(xiàn)

[1] 教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知，教高司函（2017）6號(hào)[EB/OL]， http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/ 201702/t20170223_297158.html.

[2] 教育部辦公廳關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知，教高廳函（2017）33號(hào)[EB/OL]， http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/ 201707/t20170703_308464.html.

[3] 鐘登華.新工科的內(nèi)涵與行動(dòng)[J].高等工程教育研究，2017（3）.

[4] 教育部關(guān)于狠抓新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知，教高函（2018）8號(hào)[EB/OL]， http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201809/t20180903_347079.html.

[5] 林兆星.基于認(rèn)知目標(biāo)分類學(xué)的科學(xué)教學(xué)問題研究[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)教育版），2021（22）.