粉體材料工程線上線下教學模式探索

海萬秀 劉美玲 李茂輝 陸有軍 陳宇紅

摘 要：本文基于網(wǎng)絡教學、在線學習的盛行趨勢，探索以學生為主體，教師為主導，線上自主學習，線下梳理總結(jié)的教學模式。研究內(nèi)容包括教學內(nèi)容的優(yōu)化完善、教學方法的改進、學業(yè)評價方式改革等，目標是提高學生的學習主動性，激發(fā)學生的學習興趣，改善教學效果。

關鍵詞：教學模式；線上教學；教學資源；評價方式

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

1 概述

粉體材料工程是一門強調(diào)粉體的制備、表征、加工和操作的科學和技術，是粉體材料科學與工程專業(yè)學生的主干課程，也是其他材料類專業(yè)學生必須選修的一門課程［1-2］。國內(nèi)目前粉體材料科學與工程專業(yè)的院校有中南大學、合肥工業(yè)大學、沈陽理工大學［3］、山東理工大學［4］、景德鎮(zhèn)陶瓷大學、華僑大學［5-6］、南華大學［7］、合肥學院［8］以及賀州學院［9-10］等，這些院校都將粉體材料工程、粉末冶金等課程作為其專業(yè)培養(yǎng)的必修課程。粉體材料的理論與實踐知識和技能的掌握有助于學生對各種先進材料的合成、加工、結(jié)構分析與性能檢測技能等方面的綜合訓練，有助于掌握材料設計和制備工藝設計、材料性能優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量控制、新材料和新工藝開發(fā)等方面的基本能力，從而具有較為系統(tǒng)的材料科學與工程的基本理論與基礎技能，受到較強工程技術和研究技能訓練，使得學生畢業(yè)后能夠勝任冶金材料、汽車工業(yè)、機械制造、新能源、軍事工程、新材料研發(fā)等行業(yè)領域的教學、科研、生產(chǎn)及經(jīng)營管理等方面工作［6，11］。

2 北方民族大學材料科學與工程專業(yè)粉體材料工程課程情況

我校材料科學與工程專業(yè)自開設以來，就開設了粉體材料工程、粉體材料工程課程實驗以及粉體材料工程課程設計等課程。本系列課程開設的目的在于，通過學習這些粉體相關的理論知識和實踐技能，學生能夠系統(tǒng)地掌握“粉體材料工程”的基本理論和基礎知識，以及粉體制備與處理工藝及裝備技術，有關粉體加工工藝原理及流程，粉體加工設備的原理、特性參數(shù)與性能等知識，使得學生能夠提高分析和解決工程實際問題能力，正確地掌握和合理地運用實現(xiàn)加工要求的工藝及裝備技術，對粉體單元操作過程與系統(tǒng)進行優(yōu)化選擇。

然而，我校目前材料科學與工程專業(yè)的粉體材料工程課程在理論教學上以課堂講授為主，教師講解教材，學生被動接受。由于學生的積極性沒有被調(diào)動起來，因而教學效果差。而且，由于缺乏適合本專業(yè)學生學情的學習資源庫，學生主動學習只能在網(wǎng)絡上搜集一些零星的資料，并不能實現(xiàn)對于本門課程的系統(tǒng)學習。在實踐教學上，由于缺乏必要的教學設備，粉體材料工程課程實驗的教學只能設計簡單的驗證性實驗，無法設計粉體制備、分級、分離、造粒、運輸、儲存等粉體操作的核心單元，因而對學生實踐能力的培養(yǎng)效果有限。在2018年以前，我校粉體材料工程課程設計的教學內(nèi)容也僅僅是設計某種粉體的生產(chǎn)線的可行性研究報告，雖然培養(yǎng)了學生的獲取、分析、整理資料和進行生產(chǎn)工藝、經(jīng)濟效益等可行性研究的分析能力，但并沒有在實驗室動手操作的實踐環(huán)節(jié)，同樣對學生實踐能力的培養(yǎng)效果極為有限。

2018年3月，申請人開展了粉體材料工程課程設計的教學內(nèi)容的改革，增加了實踐環(huán)節(jié)的教學，改革了理論教學內(nèi)容和學業(yè)評價方式。具體來說，增加了粉體的粉碎、粒度測定、造粒等實踐環(huán)節(jié)的教學。改變現(xiàn)有教學內(nèi)容中僅設計生產(chǎn)線可行性報告的部分，進行產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝流程設計理論與實踐相結(jié)合的課程設計教學內(nèi)容，根據(jù)對產(chǎn)品的要求，指導學生設計工藝流程，根據(jù)流程選擇實驗設備，制定設備的工作參數(shù)。改變以往以課程設計報告為主要評價內(nèi)容的終結(jié)評價方式，關注學生的參與度、文獻分析與歸納能力、產(chǎn)品制備的操作能力等過程性環(huán)節(jié)。課程的評價方式由終結(jié)評價和過程評價兩部分組成，其中終結(jié)評價為課程設計報告，過程性評價包含參與度、文獻分析與歸納能力、產(chǎn)品制備環(huán)節(jié)等三部分。經(jīng)過幾年的運行，從參與改革學生的參與積極性、課程設計報告的質(zhì)量上來看，改革效果良好，計劃在今后的教學中擴大參與改革的學生數(shù)量，繼續(xù)深化實踐環(huán)節(jié)的改革。

基于在粉體材料工程實踐課程教學改革上所取得的成果，以及粉體材料工程理論課程在現(xiàn)有的教學方法和教學資源方面亟待解決的問題，筆者認為粉體材料工程理論課程在教學模式、教學資源庫建設等方面急需改革，從而逐步提高粉體材料工程的教學質(zhì)量，提高學生的學習積極性和學習效果，提高學生的培養(yǎng)質(zhì)量。

3 粉體材料工程混合教學模式改革目標

3.1 提高學生學習積極性

通過教學模式、教學方法和評價方式的改革，以及配套線上教學資源庫的建立，在提高學生學習積極性的同時，提高課堂效率，激發(fā)學生的學習熱情以及對專業(yè)、科研的熱愛，切實改變學生現(xiàn)有的被動和消極學習方式，增強學生自主學習的意識和信心。

3.2 使學生掌握自主學習的方法

將生澀難懂的整體知識點碎片化和趣味化，使學生能夠利用碎片化的時間在手機上采用學習通等軟件學習。單次學習的內(nèi)容少，便于學生掌握。學習內(nèi)容要少量多次，才能取得線上學習良好效果。學生掌握了自主學習的方法，才能高效、有策略、愉快地學習，才能具有可持續(xù)的學習動力。

3.3 優(yōu)化課堂教學內(nèi)容和模式

改變傳統(tǒng)“填鴨式”教學模式，采用討論加啟發(fā)式教學。針對線上學習碎片化、不系統(tǒng)的缺點，在線下課堂將知識點串聯(lián)起來，通過討論加強學生的理解。通過獎勵積分、翻轉(zhuǎn)課堂、專題討論等方式，增進教與學之間的互動，鼓勵學生能夠積極地參與到課堂教學中。

4 粉體材料工程混合教學模式改革內(nèi)容

4.1 教學模式改革，線上線下兩種教學方式相結(jié)合

對粉體材料工程教材內(nèi)容進行篩選，理論性強的內(nèi)容在課堂上與學生共同學習，教師加強引導。實踐性強的內(nèi)容采用線上教學與線下教學相結(jié)合的模式，線上以動畫、軟件仿真等手段演示，線下梳理主線，概括重、難點。2019—2020年春季學期的所有理論和實踐課程全部采用線上教學的模式，教師采用了網(wǎng)絡直播的方式講授了主要的內(nèi)容，課堂練習、課后作業(yè)和階段測驗采用了MOOC平臺線上進行，期末考試也采用了線上平臺+視頻的雙重模式，取得了意想不到的良好效果。由此受到啟發(fā)，常態(tài)下完全亦可采用線上教學和線下結(jié)合的方式。教室中的討論能夠使思想碰撞出火花，加深對知識和技能的理解，線上的學習更加靈活，有針對性，沒有時間和空間的限制。在學生或老師因突發(fā)或其他原因不能到課堂時，則立即啟動線上教學或?qū)W習模式。

4.2 線上教學資源庫的建設

線上資源庫應包括教學課件、視頻、動畫、習題庫、積分任務、獎勵任務等。學生主動學習，離不開適合學情的線上學習素材。為獲得良好學習效果，線上學習素材要具有直觀性、趣味性，容易掌握。除了基礎的理論知識，可結(jié)合科學研究的前沿內(nèi)容，引導學生閱讀粉體領域權威雜志上的學術論文。線上參觀走訪不同類型的粉體生產(chǎn)企業(yè)，使學生對粉體生產(chǎn)環(huán)節(jié)有直觀的認識。

4.3 教學方式和的學習方式改革

將目前以教室內(nèi)教師講授、學生聽講的方式，變革為首先教師與學生共同制訂學習計劃，其次學生自主選擇完成線上教學相關環(huán)節(jié)，教師與學生線下通論歸納整理的教學方式。學生是主體，教師起到監(jiān)督和引導作用。掌握好粉體材料工程課程，不僅需要與老師共同制訂學習計劃，并且課堂上學生應主動參與到老師的討論過程中，課后更需要學生花費一定的時間主動學習，按照時間節(jié)點掌握學習計劃中的相關內(nèi)容，從而掌握基礎知識，培養(yǎng)自主學習的能力。

4.4 學業(yè)評價方式改革

逐步實現(xiàn)粉體材料工程課程由“以終結(jié)評價為主”向“以過程評價為主”的轉(zhuǎn)變。課程的評價方式由終結(jié)評價和過程評價兩部分組成，終結(jié)評價以線下為主，過程評價包括了線上和線下兩部分內(nèi)容，適度放大線下部分的比例，調(diào)動學生的學習積極性。

5 粉體材料工程混合教學模式改革要解決的教育教學問題

教學內(nèi)容的優(yōu)化完善，對實踐性強的教學單元采用趣味動畫、視頻等方式，幫助學生理解相關教學內(nèi)容。教學方法進行改進，線上、線下相結(jié)合，調(diào)動學生的學習積極性，促進學生自主學習，培養(yǎng)學生自主學習能力。對學業(yè)評價方式改革，過程與結(jié)果并重，調(diào)動學生的學習積極性。

6 粉體材料工程混合教學模式改革擬采取的方法和特色

6.1 方法

（1）教學內(nèi)容的改革。針對粉體材料工程課程教材內(nèi)容，對于理論性強的內(nèi)容，要求學生掌握基本概念和基本原理；對一些煩瑣、難度較大的內(nèi)容，要求學生會運用知識即可，逐步培養(yǎng)學生對力學課程的興趣；對實踐性強的教學內(nèi)容，采用線上自主學習加線下討論歸納相結(jié)合的教學方式。

（2）線上教學資源庫的建設。線上資源庫應包括教學課件、視頻、動畫、習題庫、積分任務、獎勵任務等。建設優(yōu)質(zhì)的教學資源庫，可利用以下渠道多方搜集素材，如網(wǎng)絡視頻、教師自己錄制小視頻、中國MOOC網(wǎng)、仿真軟件等。

（3）教學方式和學習方式改革。首先教師與學生共同制訂學習計劃，其次學生自主選擇完成線上教學相關環(huán)節(jié)，教師與學生線下通論歸納整理的教學方式。教師起到監(jiān)督引導作用，學生主動學習，按照時間節(jié)點掌握學習計劃，培養(yǎng)自主學習的能力。

（4）學業(yè)評價方式改革，以過程評價為主。課程的評價方式包括終結(jié)評價和過程評價兩部分組成，二者的比例為40%和60%。終結(jié)評價以線下為主，過程評價包括了線上和線下兩部分內(nèi)容，線上評價的比例不低于60%。適度放大線上部分的比例，調(diào)動學生的學習積極性。

6.2 特色

混合教學模式改革的主要特色在于教材內(nèi)容的適當選擇，針對部分教學內(nèi)容實踐性強、抽象的共性問題，對教學內(nèi)容進行優(yōu)化和完善。

通過改變教學模式，使學生主動參與教學過程，樂于完成線上和線下的教學任務。建設完善教學資源庫，充分利用網(wǎng)絡資源，利用教學軟件和平臺在信息發(fā)布、統(tǒng)計、結(jié)果分析方面的優(yōu)勢。

7 粉體材料工程混合教學模式改革實施的方法和步驟

7.1 方法

首先開展網(wǎng)絡調(diào)研，調(diào)研各開設了粉體材料工程相關課程的院校，粉體課程的教學內(nèi)容和教學方式，粉體材料工程已有教學平臺和國家精品課程的概況，整理相關教學資源。

在學生中開展調(diào)查問卷。設計調(diào)查問卷，在已開展線上教學實現(xiàn)的學生中展開調(diào)研。線上教學時，教師網(wǎng)絡直播，學生在線考勤，實時參與課堂討論，在線測試和提交作業(yè)，并可回看部分教學內(nèi)容。因而，可以就教學內(nèi)容、教學方式、評價方法、學習方式、線上教學資源等內(nèi)容展開調(diào)研，分析、整理調(diào)查數(shù)據(jù)，得出結(jié)果，從而在后續(xù)的教學中做出相應的調(diào)整。

進行試點教學兩至三年，開展線上、線下混合教學探索，總結(jié)經(jīng)驗，并不斷修正方案，深化改革。

7.2 步驟

（1）網(wǎng)絡調(diào)研。調(diào)研各開設了粉體材料工程相關課程的院校對于粉體課程的教學內(nèi)容和教學方式；調(diào)研粉體材料工程已有教學平臺和國家精品課程的概況，整理相關教學資源；調(diào)研粉體生產(chǎn)企業(yè)的需求，從用人單位角度理解粉體相關技術人才需要具備的知識結(jié)構；調(diào)研從事粉體生產(chǎn)、應用相關畢業(yè)生的現(xiàn)狀，從畢業(yè)生職業(yè)生涯設計角度理解其本科階段需要具備的知識體系。

（2）調(diào)查問卷。設計調(diào)查問卷，在線下教學和線上教學的學生中展開調(diào)研，對比線上和線下教學的學習效果。2020年以前，我校粉體材料工程課程采用了在線下教學。2020年春季采用了純線上教學方式——教師網(wǎng)絡直播，學生在線考勤，實時參與課堂討論，在線測試和提交作業(yè)，并回看部分教學內(nèi)容。2020年秋季后采用了線上和線下相結(jié)合的教學教學方式，部分內(nèi)容在線上完成。通過對調(diào)查問卷的分析、整理，總結(jié)在教學內(nèi)容、教學方式、評價方法、學習方式、線上教學資源方面的經(jīng)驗和不足。

（3）線上教學資源庫構建。利用各種平臺和教學資源，收集、整理資料，購買軟件，編制習題，錄制小視頻，制作動畫等。在我校的MOOC平臺上建立線上資源庫，制訂教學計劃，編制線上和線下教學課件，設置線上和線下學習任務及考核方式，制定教學質(zhì)量標準。

（4）試點教學。在后續(xù)的選課學生中，開展線上、線下混合教學探索，進一步對課程內(nèi)容梳理，篩選線上教學內(nèi)容，完善教學計劃和教學質(zhì)量標準要求，確定線上、線下混合教學方案初稿。

結(jié)語

粉體材料工程課程教學模式陳舊，學生學習的積極性不高，更談不上自主學習。本文針對以上問題，展開粉體材料教學模式的探索，嘗試建立線上線下相輔相成的混合教學模式，對教學內(nèi)容進行優(yōu)化，改進教學方法，改革學業(yè)評價方式，建立適合我校學情的線上教學資源庫，改善教學效果，提高教學質(zhì)量。

參考文獻：

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基金項目：北方民族大學教學改革研究項目（2020JY 0045）；寧夏省部級一流本科專業(yè)建設點（材料科學與工程）

作者簡介：海萬秀（1983— ），女，回族，寧夏人，博士，副教授，研究方向：粉體材料和先進陶瓷。