數(shù)字化引領(lǐng)功能材料專業(yè)課程混合式教學創(chuàng)新與實踐研究

摘 要：該文旨在探討數(shù)字化背景下功能材料專業(yè)課程混合式教學模式的創(chuàng)新與實踐。通過分析當前功能材料專業(yè)的教學現(xiàn)狀，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展趨勢，提出混合式教學模式的構(gòu)建策略，并通過具體的教學實踐案例，驗證該模式的可行性和有效性。研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化引領(lǐng)的混合式教學不僅能提升學生的學習興趣和參與度，還能提高教學效果，為功能材料專業(yè)的教學改革提供新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；功能材料；混合式教學；教學改革；創(chuàng)新與實踐

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：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

信息技術(shù)日新月異，數(shù)字化改造深入推進，教育教學領(lǐng)域正面臨前所未有的變革。數(shù)字化技術(shù)在深刻變革教育思想和教學模式的同時，也為教育提供了全新的工具和平臺[1]。功能材料專業(yè)是教育部2010年根據(jù)國家未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，面向全國重點建設(shè)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)本科專業(yè)，面向全國招生。2020年，在教育部發(fā)布的《普通高等學校本科專業(yè)目錄（2020年版）》中，功能材料專業(yè)隸屬于工學材料類專業(yè)。功能材料作為材料科學的重要分支，其專業(yè)課程的教學改革在數(shù)字化背景下顯得尤為重要。

一 功能材料專業(yè)課程改革中數(shù)字化主導的混合式教學的重要影響

功能材料專業(yè)旨在為國家的科技進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力支撐，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實、具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。大連民族大學功能材料專業(yè)2012年首次招生，2015年獲批大連民族大學特色專業(yè)，專業(yè)依托國家民委新能源與稀土資源利用重點實驗室、遼寧省光電薄膜材料重點實驗室、遼寧省光敏材料與器件重點實驗室[2]。2019年，大連民族大學材料科學與工程學科獲批國家民委重點學科，依托功能材料專業(yè)的材料與化工于2022年被批準授予專業(yè)碩士學位點。本專業(yè)秉承“特色專業(yè)特色培養(yǎng)”的人才培養(yǎng)理念，多年來重點培養(yǎng)學生的專業(yè)綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。然而，傳統(tǒng)的教學模式往往注重知識的傳授和記憶，忽視了學生的主體地位和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外，教學資源有限、實驗條件不足等問題也限制了教學效果的提升。因此，基于培養(yǎng)具有強烈地為國家和少數(shù)民族地區(qū)服務(wù)意識并具有功能材料及相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)能力的復合型應(yīng)用人才需要，我們必須重新整合設(shè)計教學內(nèi)容，并與現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合，創(chuàng)新教學方法和手段，引導學生進行探究式和個性化學習，真正讓學生忙起來，在科學技術(shù)高速發(fā)展的時代，使學生具備終身學習的能力。

探索一種能夠適應(yīng)數(shù)字化時代需求的教學模式，對于提高功能材料專業(yè)的教學質(zhì)量具有重要意義。通過線上線下相結(jié)合的方式，混合式教學能夠打破時空限制，為學生提供更加靈活多樣的學習方式。同時，混合式教學還能夠充分利用數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢，豐富教學資源、提升教學效果。然而，混合式教學在功能材料專業(yè)中的應(yīng)用仍處于探索階段，面臨著諸多挑戰(zhàn)和問題。如何構(gòu)建科學合理的混合式教學模式？如何整合和優(yōu)化教學資源？如何設(shè)計和實施有效的教學活動？如何評價和反饋教學效果？這些問題都需要我們進行深入研究和探索。基于此，本文旨在探討數(shù)字化引領(lǐng)功能材料專業(yè)課程混合式教學的創(chuàng)新與實踐。通過分析當前功能材料專業(yè)的教學現(xiàn)狀和問題，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用特點，提出混合式教學模式的構(gòu)建策略和實施方法。同時，結(jié)合具體的教學實踐案例，對混合式教學在功能材料專業(yè)中的應(yīng)用效果進行評估和分析。本文的研究不僅有助于推動功能材料專業(yè)的教學改革和創(chuàng)新發(fā)展，也為其他相關(guān)專業(yè)的教學改革提供了有益的參考和借鑒。

二 功能材料專業(yè)教學現(xiàn)狀分析

（一） 傳統(tǒng)教學模式的局限性

傳統(tǒng)的教學方式占據(jù)主導地位。在大部分高校中，功能材料專業(yè)的教學仍然沿襲著傳統(tǒng)的“講授+板書”或“講授+PPT”的模式。這種模式下，教師作為知識的傳遞者，在課堂上進行單向的講授，而學生則被動地接受知識[3]。這種教學方式雖然能夠系統(tǒng)地傳授知識，但缺乏對學生個體差異的考慮，無法做到因材施教。同時，由于課堂時間的限制，教師往往只能講授基礎(chǔ)知識和重點內(nèi)容，難以對知識點進行深入講解和拓展，導致學生難以形成完整的知識體系。

（二） 實踐教學環(huán)節(jié)相對薄弱

功能材料專業(yè)是一門實踐性很強的學科，實驗教學、課程設(shè)計、實習實訓等實踐環(huán)節(jié)對于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神至關(guān)重要。然而，在當前的教學現(xiàn)狀中，實踐教學環(huán)節(jié)往往被忽視或輕視。一方面，由于教學資源有限，無法為學生提供充足的實驗設(shè)備和場地；另一方面，對實踐教學的重視程度不夠，導致實踐教學在課程體系中的比重偏低。這種情況下，學生難以通過實踐環(huán)節(jié)加深對理論知識的理解，更難以將理論知識應(yīng)用于實際問題中。

（三） 教學資源更新相對緩慢

隨著科技的不斷進步和功能材料領(lǐng)域的快速發(fā)展，新的研究成果和技術(shù)不斷涌現(xiàn)。然而，由于教材更新周期長、教學資源更新緩慢等原因，很多高校的功能材料專業(yè)教學內(nèi)容仍然停留在過去的知識體系上，無法及時反映最新的科研成果和技術(shù)進展。這導致學生所學的知識與實際應(yīng)用脫節(jié)，難以適應(yīng)社會的需求。

（四） 數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著數(shù)字化技術(shù)的普及和應(yīng)用，教育領(lǐng)域正經(jīng)歷著深刻的變革。數(shù)字化技術(shù)為教學提供了更廣闊的平臺和更豐富的資源，使得教學方式更加多樣化和個性化[1]。在功能材料專業(yè)教學中，數(shù)字化技術(shù)在功能材料專業(yè)教學方面的發(fā)展趨勢是向著教學資源數(shù)字化、教學模式創(chuàng)新、虛擬實驗室建設(shè)、數(shù)據(jù)分析與智能反饋、在線互動與交流，以及跨界融合與創(chuàng)新等方向發(fā)展的[4]。這些趨勢將有助于提升教學質(zhì)量，培養(yǎng)更具創(chuàng)新能力和實踐能力的功能材料專業(yè)人才。

三 混合式教學模式的構(gòu)建策略

（一） 教學理念的創(chuàng)新

教學理念是教學模式構(gòu)建的靈魂。在構(gòu)建混合式教學模式時，首先要實現(xiàn)教學理念的創(chuàng)新。具體而言，我們需要樹立以學生為中心的教學理念，關(guān)注學生的個性化需求和學習體驗。同時，我們還要強調(diào)自主學習、合作學習與探究學習的理念，鼓勵學生通過自主學習掌握基礎(chǔ)知識，通過合作學習提升團隊協(xié)作能力，通過探究學習培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力。

（二） 課程內(nèi)容的優(yōu)化

教學內(nèi)容是教學模式構(gòu)建的核心[5]。在混合式教學模式中，教學內(nèi)容的優(yōu)化顯得尤為重要。首先，我們要根據(jù)教學目標和學生的學習需求，精心選擇和組織教學內(nèi)容，確保教學內(nèi)容的科學性、系統(tǒng)性、實用性[4]。其次，我們要注重教學內(nèi)容的更新與拓展，及時將最新的研究成果和行業(yè)動態(tài)融入教學中，拓寬學生的知識視野[6]。同時，我們還要關(guān)注教學內(nèi)容的趣味性和啟發(fā)性，激發(fā)學生的學習興趣和求知欲。

（三） 教學資源的整合

教學資源是教學模式構(gòu)建的物質(zhì)基礎(chǔ)。在構(gòu)建混合式教學模式時，我們要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，整合和優(yōu)化教學資源。首先，我們要建立完善的教學資源平臺，為師生提供豐富的學習資源和交流空間。其次，我們還要加強與其他高校、企業(yè)、研究機構(gòu)的合作與交流，共享優(yōu)質(zhì)教學資源。通過合作與交流，我們可以借鑒其他單位的先進經(jīng)驗和技術(shù)手段，提升混合式教學的質(zhì)量和水平。同時，我們還可以邀請行業(yè)專家和企業(yè)人士參與教學活動，為學生提供更加貼近實際的學習體驗和職業(yè)發(fā)展指導。

四 混合式教學實踐案例分析

在混合式教學實踐中，大連民族大學功能材料專業(yè)課程采取了一系列措施，確保線上線下教學的有效融合，從而達成教學目標。

（一） 案例選擇與實施過程

本部分將選取具體的功能材料專業(yè)課程作為案例，詳細介紹混合式教學模式的實施過程。作為功能材料專業(yè)核心課程，物理化學基礎(chǔ)首先進行了線上線下混合式教學改革。在資源整合方面，教學團隊充分利用了校內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)教學資源。他們篩選了與物理化學基礎(chǔ)課程緊密相關(guān)的課程視頻、電子教材、課件等，并進行了分類整理，方便學生根據(jù)自己的學習需求進行選擇。同時，他們還結(jié)合專業(yè)特點，開發(fā)了一些具有針對性的教學案例和實驗視頻，以增強學生的實踐能力和問題解決能力?；凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+”理念，創(chuàng)造了“四模塊、三階段、兩時空、雙平臺”的混合式教學模式[7]；基于協(xié)同育人理念，構(gòu)建了價值引領(lǐng)模塊、基礎(chǔ)理論模塊、多學科融合模塊和虛擬仿真實驗模塊的四模塊內(nèi)容體系，強化立德樹人和知識的前沿性與時代性；基于翻轉(zhuǎn)課堂理念，形成課前自學知識、課中精講互動、課后訓練鞏固的三階段學習過程；基于“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，構(gòu)建“虛擬世界”與“物理世界”兩度學習時空；基于新技術(shù)理念，運用引入國家一流課程的SPOC和雨課堂雙平臺開展教學與學習。

線上資源：一是引入國家線上一流課程大連理工大學的物理化學（一）（二），基于SPOC的線上視頻優(yōu)質(zhì)資源實現(xiàn)與本校課程融合。二是建設(shè)雨課堂課程資源。根據(jù)課程章節(jié)設(shè)計了“價值引領(lǐng)模塊”案例40個，“多學科融合模塊”案例20個，測試作業(yè)題170道，學生思維導圖等優(yōu)秀作業(yè)60個，體現(xiàn)高階性和創(chuàng)新性。發(fā)布包括課前、課中、課后作業(yè)共計82個PPT課件1 162頁。三是引入由慕樂網(wǎng)絡(luò)科技（大連）有限公司開發(fā)的物理化學虛擬仿真實驗Moolsnet的軟件資源。

線下資源：一是建設(shè)了虛擬仿真實驗室硬件資源；二是重點總結(jié)講解了102個重、難點知識點；三是建立了10套試卷試題庫348道題；四是建立了20個線下小組討論題目。

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，在綜合運用啟發(fā)式、案例法、項目探究式、思維導圖法和翻轉(zhuǎn)課堂等多種方法的基礎(chǔ)上，探索了“三階段兩時空八步教學法”進行完整的閉環(huán)式教學，體現(xiàn)了學習的高階性和創(chuàng)新性。異步SPOC雨課堂，發(fā)布學習目標任務(wù)；學生自由安排時間，線上自學單元知識；針對學生前測學情，教師精講重點難點；雨課堂發(fā)布測試題，師生交流鞏固提高；實際應(yīng)用問題延伸，價值引領(lǐng)課程思政；雨課堂發(fā)布作業(yè)題，教師指導學生完成；雨課堂用隨機點名，學生手寫重點知識；針對學生作業(yè)成果，教師點評總結(jié)提高。

物理化學基礎(chǔ)課程于2020年3月開展線上線下混合式教學，至2024年7月累計完成5期線上線下混合式教學周期。在功能材料專業(yè)核心課物理化學基礎(chǔ)線上線下混合式教學模式發(fā)展創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，積極發(fā)揮教育部在線教育研究中心“拓金計劃”示范課程和遼寧省一流本科課程的示范效應(yīng)，推廣輻射于功能材料專業(yè)的專業(yè)課程。在功能材料專業(yè)課程中，積極開展以學生學為中心的線上線下混合式教學模式的研究與實踐?；谝陨匣A(chǔ)，功能材料專業(yè)核心課功能材料測試方法獲批大連民族大學2021年度線上線下混合式一流本科課程。功能材料專業(yè)核心課材料科學基礎(chǔ)已經(jīng)開展了線上線下混合式教學模式改革，并獲批2022年遼寧省一流本科課程[8]。

（二） 混合式教學實踐效果分析

1 采用了“兩性兩化”原則，進行過程性考核評價

堅持“兩性兩化”原則：考核評價過程性，按照每次課課前、課中、課后考核覆蓋教學全過程。評價結(jié)果多樣性，視頻學習、作業(yè)測試、學生授課等多環(huán)節(jié)評價，參與科研有額外的鼓勵分數(shù)?？v向考核數(shù)字化，通過線上學習數(shù)據(jù)，數(shù)字化分析學生學習情況，提高學習效果；橫向考核標準化，從基礎(chǔ)知識、知識綜合、前沿應(yīng)用等進行標準化考核。在評價方式中，過程性評價（30%）包括視頻學習25%、課前前測5%、課中互動25%、課中討論10%、課后作業(yè)25%和思維導圖10%；項目式學習評價（20%）包括學生授課25%、虛擬仿真實驗25%、科研論文20%（增加）和項目式課題30%；期末終結(jié)性評價（50%）包括基礎(chǔ)知識30%、知識綜合22%、應(yīng)用能力48%。

2 提高了學生的學習興趣和參與度

通過混合式教學實踐，學生的學習興趣得到了顯著提升。線上教學資源的豐富性和多樣性為學生提供了更多的學習選擇和自主空間，使他們能夠根據(jù)自己的興趣和需求進行個性化學習。同時，線下教學中的面授課程、實驗操作、小組討論等活動也增強了學生的參與感和體驗感，使他們對物理化學課程產(chǎn)生了更濃厚的興趣[9]。

在參與度方面，混合式教學也取得了顯著成效。線上教學平臺的討論區(qū)功能為學生提供了交流互動的平臺，他們可以在這里發(fā)表自己的觀點、提問和回答問題。這種互動式的學習方式激發(fā)了學生的參與熱情，使他們在學習中更加主動和積極。線下教學中的實驗操作和小組討論等活動也要求學生積極參與其中，通過實踐操作和團隊協(xié)作來解決問題。這些活動不僅提高了學生的參與度，還培養(yǎng)了他們的實踐能力和團隊協(xié)作精神。

3 提升了學生的學習效果和學習質(zhì)量

混合式教學將線上自主學習與線下互動學習相結(jié)合，有助于學生更好地理解和掌握物理化學基礎(chǔ)知識。通過線上學習，學生可以提前預習和復習課程內(nèi)容，加深對知識點的理解和記憶；通過線下學習，學生可以在教師的指導下進行實踐操作和小組討論，提升解決問題的能力和團隊協(xié)作能力。這種線上線下相結(jié)合的方式使學生的學習效果得到了顯著提升。

在學習質(zhì)量方面，混合式教學也表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。通過在線測試和作業(yè)等方式，教師可以及時了解學生的學習情況和掌握程度，并根據(jù)反饋結(jié)果進行有針對性的教學調(diào)整。同時，線下教學中的實驗操作和小組討論等活動也要求學生展示自己的學習成果和思維能力，使教師能夠更全面地評估學生的學習質(zhì)量。這種多元化的評估方式不僅提高了評估的準確性和客觀性，還有助于發(fā)現(xiàn)學生的學習問題和短板，為后續(xù)的教學改進提供了依據(jù)。

4 促進了師生之間的交流與互動

混合式教學為師生提供更多交流互動的機會和平臺，打破了傳統(tǒng)教學的時空限制。學生對學習中出現(xiàn)的問題可以隨時向教師提出問題并通過教學平臺的在線討論功能進行反饋，教師也可以及時給予回復和指導。這種即時的互動方式不僅提高了學生的學習效率，也增強了師生之間的信任和溝通。

這種模式的可行性和有效性可以通過實施混合式教學后的教學效果評估來驗證。測評內(nèi)容涵蓋了學生的學習成果，學習興趣與參與程度，動手能力與創(chuàng)新能力等多個方面的內(nèi)容。通過對比分析實施前后的數(shù)據(jù)變化，可以得出混合式教學對功能材料專業(yè)教學的積極影響。

五 結(jié)論與展望

（一） 研究結(jié)論

在功能材料專業(yè)課中，積極開展線上線下以學生為中心的混合式教學研究與實踐，致力于培養(yǎng)學生全面發(fā)展、提高專業(yè)綜合能力，培養(yǎng)一批在功能材料及相關(guān)領(lǐng)域具有自主學習能力、創(chuàng)新意識強、服務(wù)意識強和專業(yè)能力強的復合型應(yīng)用人才，為國家和少數(shù)民族地區(qū)服務(wù)。通過本文的研究，我們可以得出這樣的結(jié)論：在功能材料專業(yè)課程中，數(shù)字化主導的混合式教學模式優(yōu)勢顯著，效果明顯。這種模式不僅能提升學生的學習興趣和參與度，還能提升教學效果和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。因此，對于功能性材料專業(yè)的教學改革和推廣應(yīng)用混合教學模式具有十分重要的意義。

（二） 未來展望

展望未來，數(shù)字化引領(lǐng)功能材料專業(yè)課程混合式教學創(chuàng)新與實踐研究的前景令人充滿期待。隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)字化教學將進一步融入并深刻影響功能材料專業(yè)的教學體系。

混合式教學將在更大范圍內(nèi)得到推廣和應(yīng)用[10]。數(shù)字化技術(shù)不僅可以提供更加便捷的教學平臺，還可以實現(xiàn)資源的共享和優(yōu)化配置，使得更多學生有機會接受高質(zhì)量的教育。同時，數(shù)字化引領(lǐng)的混合式教學也將促進功能材料專業(yè)教學的個性化發(fā)展。通過對學生的學習數(shù)據(jù)進行收集和分析，教師可以更加準確地了解學生的學習需求和特點，從而制定更加個性化的教學方案。這不僅可以提升學生的學習興趣和積極性，還可以幫助學生更好地發(fā)揮自己的潛能。綜上所述，數(shù)字化引領(lǐng)功能材料專業(yè)課程混合式教學創(chuàng)新與實踐研究的未來展望充滿希望和挑戰(zhàn)。我們需要不斷探索和實踐，以數(shù)字化技術(shù)為引領(lǐng)，推動功能材料專業(yè)教學的改革和發(fā)展。

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