数字化引领功能材料专业课程混合式教学创新与实践研究

摘  要：该文旨在探讨数字化背景下功能材料专业课程混合式教学模式的创新与实践。通过分析当前功能材料专业的教学现状，结合数字化技术的发展趋势，提出混合式教学模式的构建策略，并通过具体的教学实践案例，验证该模式的可行性和有效性。研究发现，数字化引领的混合式教学不仅能提升学生的学习兴趣和参与度，还能提高教学效果，为功能材料专业的教学改革提供新的思路和方法。

关键词：数字化；功能材料；混合式教学；教学改革；创新与实践

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：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

信息技术日新月异，数字化改造深入推进，教育教学领域正面临前所未有的变革。数字化技术在深刻变革教育思想和教学模式的同时，也为教育提供了全新的工具和平台[1]。功能材料专业是教育部2010年根据国家未来产业发展需要，面向全国重点建设的战略性新兴产业本科专业，面向全国招生。2020年，在教育部发布的《普通高等学校本科专业目录（2020年版）》中，功能材料专业隶属于工学材料类专业。功能材料作为材料科学的重要分支，其专业课程的教学改革在数字化背景下显得尤为重要。

一  功能材料专业课程改革中数字化主导的混合式教学的重要影响

功能材料专业旨在为国家的科技进步和产业发展提供有力支撑，培养理论基础扎实、具有创新能力的高素质人才。大连民族大学功能材料专业2012年首次招生，2015年获批大连民族大学特色专业，专业依托国家民委新能源与稀土资源利用重点实验室、辽宁省光电薄膜材料重点实验室、辽宁省光敏材料与器件重点实验室[2]。2019年，大连民族大学材料科学与工程学科获批国家民委重点学科，依托功能材料专业的材料与化工于2022年被批准授予专业硕士学位点。本专业秉承“特色专业特色培养”的人才培养理念，多年来重点培养学生的专业综合素质和创新能力。然而，传统的教学模式往往注重知识的传授和记忆，忽视了学生的主体地位和创新能力的培养。此外，教学资源有限、实验条件不足等问题也限制了教学效果的提升。因此，基于培养具有强烈地为国家和少数民族地区服务意识并具有功能材料及相关领域专业能力的复合型应用人才需要，我们必须重新整合设计教学内容，并与现代信息技术深度融合，创新教学方法和手段，引导学生进行探究式和个性化学习，真正让学生忙起来，在科学技术高速发展的时代，使学生具备终身学习的能力。

探索一种能够适应数字化时代需求的教学模式，对于提高功能材料专业的教学质量具有重要意义。通过线上线下相结合的方式，混合式教学能够打破时空限制，为学生提供更加灵活多样的学习方式。同时，混合式教学还能够充分利用数字化技术的优势，丰富教学资源、提升教学效果。然而，混合式教学在功能材料专业中的应用仍处于探索阶段，面临着诸多挑战和问题。如何构建科学合理的混合式教学模式？如何整合和优化教学资源？如何设计和实施有效的教学活动？如何评价和反馈教学效果？这些问题都需要我们进行深入研究和探索。基于此，本文旨在探讨数字化引领功能材料专业课程混合式教学的创新与实践。通过分析当前功能材料专业的教学现状和问题，结合数字化技术的发展趋势和应用特点，提出混合式教学模式的构建策略和实施方法。同时，结合具体的教学实践案例，对混合式教学在功能材料专业中的应用效果进行评估和分析。本文的研究不仅有助于推动功能材料专业的教学改革和创新发展，也为其他相关专业的教学改革提供了有益的参考和借鉴。

二  功能材料专业教学现状分析

（一）  传统教学模式的局限性

传统的教学方式占据主导地位。在大部分高校中，功能材料专业的教学仍然沿袭着传统的“讲授+板书”或“讲授+PPT”的模式。这种模式下，教师作为知识的传递者，在课堂上进行单向的讲授，而学生则被动地接受知识[3]。这种教学方式虽然能够系统地传授知识，但缺乏对学生个体差异的考虑，无法做到因材施教。同时，由于课堂时间的限制，教师往往只能讲授基础知识和重点内容，难以对知识点进行深入讲解和拓展，导致学生难以形成完整的知识体系。

（二）  实践教学环节相对薄弱

功能材料专业是一门实践性很强的学科，实验教学、课程设计、实习实训等实践环节对于培养学生的实践能力和创新精神至关重要。然而，在当前的教学现状中，实践教学环节往往被忽视或轻视。一方面，由于教学资源有限，无法为学生提供充足的实验设备和场地；另一方面，对实践教学的重视程度不够，导致实践教学在课程体系中的比重偏低。这种情况下，学生难以通过实践环节加深对理论知识的理解，更难以将理论知识应用于实际问题中。

（三）  教学资源更新相对缓慢

随着科技的不断进步和功能材料领域的快速发展，新的研究成果和技术不断涌现。然而，由于教材更新周期长、教学资源更新缓慢等原因，很多高校的功能材料专业教学内容仍然停留在过去的知识体系上，无法及时反映最新的科研成果和技术进展。这导致学生所学的知识与实际应用脱节，难以适应社会的需求。

（四）  数字化技术的发展趋势

随着数字化技术的普及和应用，教育领域正经历着深刻的变革。数字化技术为教学提供了更广阔的平台和更丰富的资源，使得教学方式更加多样化和个性化[1]。在功能材料专业教学中，数字化技术在功能材料专业教学方面的发展趋势是向着教学资源数字化、教学模式创新、虚拟实验室建设、数据分析与智能反馈、在线互动与交流，以及跨界融合与创新等方向发展的[4]。这些趋势将有助于提升教学质量，培养更具创新能力和实践能力的功能材料专业人才。

三  混合式教学模式的构建策略

（一）  教学理念的创新

教学理念是教学模式构建的灵魂。在构建混合式教学模式时，首先要实现教学理念的创新。具体而言，我们需要树立以学生为中心的教学理念，关注学生的个性化需求和学习体验。同时，我们还要强调自主学习、合作学习与探究学习的理念，鼓励学生通过自主学习掌握基础知识，通过合作学习提升团队协作能力，通过探究学习培养创新思维和实践能力。

（二）  课程内容的优化

教学内容是教学模式构建的核心[5]。在混合式教学模式中，教学内容的优化显得尤为重要。首先，我们要根据教学目标和学生的学习需求，精心选择和组织教学内容，确保教学内容的科学性、系统性、实用性[4]。其次，我们要注重教学内容的更新与拓展，及时将最新的研究成果和行业动态融入教学中，拓宽学生的知识视野[6]。同时，我们还要关注教学内容的趣味性和启发性，激发学生的学习兴趣和求知欲。

（三）  教学资源的整合

教学资源是教学模式构建的物质基础。在构建混合式教学模式时，我们要充分利用现代信息技术手段，整合和优化教学资源。首先，我们要建立完善的教学资源平台，为师生提供丰富的学习资源和交流空间。其次，我们还要加强与其他高校、企业、研究机构的合作与交流，共享优质教学资源。通过合作与交流，我们可以借鉴其他单位的先进经验和技术手段，提升混合式教学的质量和水平。同时，我们还可以邀请行业专家和企业人士参与教学活动，为学生提供更加贴近实际的学习体验和职业发展指导。

四  混合式教学实践案例分析

在混合式教学实践中，大连民族大学功能材料专业课程采取了一系列措施，确保线上线下教学的有效融合，从而达成教学目标。

（一）  案例选择与实施过程

本部分将选取具体的功能材料专业课程作为案例，详细介绍混合式教学模式的实施过程。作为功能材料专业核心课程，物理化学基础首先进行了线上线下混合式教学改革。在资源整合方面，教学团队充分利用了校内外的优质教学资源。他们筛选了与物理化学基础课程紧密相关的课程视频、电子教材、课件等，并进行了分类整理，方便学生根据自己的学习需求进行选择。同时，他们还结合专业特点，开发了一些具有针对性的教学案例和实验视频，以增强学生的实践能力和问题解决能力。基于“互联网+”理念，创造了“四模块、三阶段、两时空、双平台”的混合式教学模式[7]；基于协同育人理念，构建了价值引领模块、基础理论模块、多学科融合模块和虚拟仿真实验模块的四模块内容体系，强化立德树人和知识的前沿性与时代性；基于翻转课堂理念，形成课前自学知识、课中精讲互动、课后训练巩固的三阶段学习过程；基于“互联网+”理念，构建“虚拟世界”与“物理世界”两度学习时空；基于新技术理念，运用引入国家一流课程的SPOC和雨课堂双平台开展教学与学习。

线上资源：一是引入国家线上一流课程大连理工大学的物理化学（一）（二），基于SPOC的线上视频优质资源实现与本校课程融合。二是建设雨课堂课程资源。根据课程章节设计了“价值引领模块”案例40个，“多学科融合模块”案例20个，测试作业题170道，学生思维导图等优秀作业60个，体现高阶性和创新性。发布包括课前、课中、课后作业共计82个PPT课件1 162页。三是引入由慕乐网络科技（大连）有限公司开发的物理化学虚拟仿真实验Moolsnet的软件资源。

线下资源：一是建设了虚拟仿真实验室硬件资源；二是重点总结讲解了102个重、难点知识点；三是建立了10套试卷试题库348道题；四是建立了20个线下小组讨论题目。

基于“互联网+”理念，在综合运用启发式、案例法、项目探究式、思维导图法和翻转课堂等多种方法的基础上，探索了“三阶段两时空八步教学法”进行完整的闭环式教学，体现了学习的高阶性和创新性。异步SPOC雨课堂，发布学习目标任务；学生自由安排时间，线上自学单元知识；针对学生前测学情，教师精讲重点难点；雨课堂发布测试题，师生交流巩固提高；实际应用问题延伸，价值引领课程思政；雨课堂发布作业题，教师指导学生完成；雨课堂用随机点名，学生手写重点知识；针对学生作业成果，教师点评总结提高。

物理化学基础课程于2020年3月开展线上线下混合式教学，至2024年7月累计完成5期线上线下混合式教学周期。在功能材料专业核心课物理化学基础线上线下混合式教学模式发展创新的基础上，积极发挥教育部在线教育研究中心“拓金计划”示范课程和辽宁省一流本科课程的示范效应，推广辐射于功能材料专业的专业课程。在功能材料专业课程中，积极开展以学生学为中心的线上线下混合式教学模式的研究与实践。基于以上基础，功能材料专业核心课功能材料测试方法获批大连民族大学2021年度线上线下混合式一流本科课程。功能材料专业核心课材料科学基础已经开展了线上线下混合式教学模式改革，并获批2022年辽宁省一流本科课程[8]。