現(xiàn)代材料研究方法在線課程建設(shè)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

劉成龍+黃偉九+柴林江+周志明

摘要：本文介紹了現(xiàn)代材料研究方法在線課程建設(shè)的新思路，重點(diǎn)闡述了課程體系結(jié)構(gòu)、課程教學(xué)內(nèi)容、課程授課方式的設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：新材料；研究方法；在線課程

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）39-0194-02

在國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)學(xué)科評(píng)議組制定和頒布的《材料科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科博士、碩士學(xué)位基本要求》中特別提出“材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生需學(xué)習(xí)與掌握材料的制備、組成、組織結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律?！睘閷?shí)現(xiàn)材料科學(xué)與工程專業(yè)研究生的培養(yǎng)目標(biāo)，中國(guó)現(xiàn)有140余所擁有材料科學(xué)與工程一級(jí)或二級(jí)學(xué)科的高校均設(shè)置了材料分析方法類課程?，F(xiàn)代材料研究方法作為構(gòu)建材料制備、組成、組織結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的關(guān)鍵，是學(xué)生必須理解并掌握的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是一門綜合性、實(shí)踐性非常強(qiáng)且知識(shí)前沿性的學(xué)位必修課程。通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí)，可以為研究生的科研工作奠定堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，對(duì)其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。目前，本門課程的授課方式較為傳統(tǒng)，基本以教師講授為主，學(xué)生參與教學(xué)的程度較低，教學(xué)效果不甚理想。針對(duì)課程特點(diǎn)，課程組利用在線課程，改進(jìn)了教學(xué)方法與思路，擺脫了單純教師講授的上課模式。專業(yè)性在線課程要贏得高校師生的認(rèn)可，必須有效解決這門課程傳統(tǒng)課堂教學(xué)的普遍性問(wèn)題[1]。針對(duì)研究生群體的特色，在課程教學(xué)中以“培養(yǎng)研究生科研創(chuàng)新能力”為宗旨，由注重確定性知識(shí)的傳授向注重不確定性知識(shí)的傳授轉(zhuǎn)變；在不確定性知識(shí)傳授過(guò)程中注重培養(yǎng)研究生的實(shí)踐能力、反省能力，從而達(dá)到研究生課程教學(xué)由傳統(tǒng)的注重知識(shí)的傳授向注重科研能力的培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變[2]。

一、在線課程的策劃

《現(xiàn)代材料研究方法》在線課程的建設(shè)以“問(wèn)題解決”為主要策略[3]，主要從課程體系結(jié)構(gòu)、課程教學(xué)內(nèi)容、課程授課方式三方面進(jìn)行課程策劃與制作。

1.重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容。圍繞“知識(shí)—能力—素質(zhì)—?jiǎng)?chuàng)新”這一主線，重點(diǎn)針對(duì)研究生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上突顯學(xué)術(shù)學(xué)位研究生培養(yǎng)中的科教結(jié)合，以及專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)中的職業(yè)發(fā)展能力形成。由“以儀器為中心”轉(zhuǎn)化到“以分析為中心”，由“技術(shù)培訓(xùn)”轉(zhuǎn)化到“綜合能力培養(yǎng)”本課程過(guò)去的授課體系主要是對(duì)分析手段的介紹，改革中提出儀器要為科學(xué)研究服務(wù)，將授課思路設(shè)定在“深化基礎(chǔ)理論，聯(lián)系材料性質(zhì)，剖析綜和案例，培養(yǎng)創(chuàng)新能力”，以材料性質(zhì)研究為中心，弱化儀器操作，強(qiáng)化測(cè)試方法的實(shí)際應(yīng)用。

2.優(yōu)化課程教學(xué)方式。本課程將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化，針對(duì)講授知識(shí)的差異，進(jìn)行不同的授課方式設(shè)計(jì)：（1）原理的虛擬化教學(xué)。將本門課程中的測(cè)試技術(shù)原理與設(shè)備原理虛擬化，通過(guò)動(dòng)畫方式進(jìn)行原理分析，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)。（2）重要知識(shí)點(diǎn)的微課化。對(duì)于每個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，利用微課程進(jìn)行講授，同樣由學(xué)生自主學(xué)習(xí)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)根據(jù)四大知識(shí)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，各自獨(dú)立又相互串聯(lián)形成系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)微視頻設(shè)計(jì)時(shí)間容量為10分鐘左右，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)包括5分鐘左右的問(wèn)題回答環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。（3）困難知識(shí)點(diǎn)的訪談化。對(duì)于課程中的困難知識(shí)點(diǎn)，以訪談式錄制微視頻。比如在講授電子衍射時(shí)，課程組設(shè)計(jì)了20余個(gè)問(wèn)題，倒易點(diǎn)陣的重構(gòu)、衍射斑點(diǎn)的解讀等。（4）學(xué)術(shù)資料的輔助化。針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，為學(xué)生提供5篇左右的中英文學(xué)術(shù)閱讀資料，以便于學(xué)生更好地理解與掌握新知識(shí)。（5）授課課時(shí)的完整化。在保持授課學(xué)時(shí)不變的情況下，將課堂學(xué)時(shí)分為線上與線下兩種模式，線上課堂學(xué)習(xí)由學(xué)生自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)構(gòu)成，共16個(gè)學(xué)時(shí)；線下課堂由教師與學(xué)生通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)，共16個(gè)學(xué)時(shí)。

3.改革課堂授課方法。改革前，課堂教學(xué)主要是授課教師唱主角，片面強(qiáng)調(diào)了“以教師為中心”，完全壓抑了學(xué)生的自覺性、積極性和創(chuàng)造性。改革后，課堂教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榉D(zhuǎn)課堂。通過(guò)在線課程的自主學(xué)習(xí)或協(xié)作學(xué)習(xí)，課堂上，主要以“問(wèn)題解決”為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)師生良好互動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的自覺性與積極性。主要通過(guò)三種方式進(jìn)行：（1）問(wèn)題解答。在線上課堂中，學(xué)生線上提出學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的疑問(wèn)，教師通過(guò)匯總學(xué)生問(wèn)題，提出代表性的問(wèn)題，在線下課堂上組織同學(xué)們開展討論并做好答疑解惑。（2）案例分析。在線上課堂作業(yè)中，預(yù)先布置相關(guān)案例學(xué)習(xí)任務(wù)，在課堂上針對(duì)重點(diǎn)案例組織同學(xué)討論，完成重點(diǎn)與困難知識(shí)點(diǎn)的強(qiáng)化。（3）實(shí)驗(yàn)?zāi)M。通過(guò)課下作業(yè)方式，由學(xué)生分組自主完成技術(shù)路線與實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，并提交課堂進(jìn)行講解與討論。

二、在線課程的制作

1.在線課程授課團(tuán)隊(duì)的組織與分工。針對(duì)《現(xiàn)代材料研究方法》課程的教學(xué)要求與授課特點(diǎn)，課程組的設(shè)置主要包括授課與制作團(tuán)隊(duì)。課程組負(fù)責(zé)人主要負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)作用，把控課程的整體制作進(jìn)度與經(jīng)費(fèi)使用。授課教師由4位教師組成，分別針對(duì)本門課程的四個(gè)教學(xué)模塊：結(jié)構(gòu)分析、形貌觀察、成分測(cè)定、性能分析，分別設(shè)計(jì)教學(xué)大綱，梳理課程的知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，擔(dān)當(dāng)課程的主講。本門課程配備了4位助教，主要協(xié)助4位教師完成課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)課程習(xí)題和作業(yè)，管理在線答疑板塊。此外，還從學(xué)生干部中選拔課程志愿者，協(xié)助授課教師與助教做好學(xué)生問(wèn)題收集、在線課程管理、訪談式教學(xué)組織。課程制作人，主要由學(xué)校信息中心的教師組成，負(fù)責(zé)視頻拍攝及后期制作。

2.在線課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。在線課程的課程大綱以知識(shí)樹的形式建立。課程單元清單按知識(shí)點(diǎn)講授順序建立，包括授課視頻、習(xí)題、討論、訪談錄像、補(bǔ)充材料、測(cè)試題目等。對(duì)于本門課程，課程組一共設(shè)置了60個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其中，基礎(chǔ)理論與基本概念講授共20個(gè)知識(shí)點(diǎn)，X射線衍射部分共12個(gè)知識(shí)點(diǎn)，微觀形貌與結(jié)構(gòu)部分為12個(gè)知識(shí)點(diǎn)，組織成分部分共8個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其他性能分析共8個(gè)知識(shí)點(diǎn)。為了保證課程的授課質(zhì)量、確保學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，本門在線課程每周設(shè)置4個(gè)學(xué)時(shí)，共12周。

3.在線課程資源的制作。為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)用鏡頭語(yǔ)言呈現(xiàn)授課內(nèi)容的目的，本門課程的線上授課主要通過(guò)短視頻呈現(xiàn)，每個(gè)短視頻控制在7—10分鐘，給學(xué)生營(yíng)造一種“一對(duì)一”授課的感覺。而對(duì)于視頻的呈現(xiàn)形式，主要通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：（1）出鏡講解，在該部分視頻制作中，本門課程授課教師重點(diǎn)針對(duì)難點(diǎn)進(jìn)行講解。比如，在講授光譜項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，由于光譜項(xiàng)較為復(fù)雜，難于理解。授課教師通過(guò)板書，同時(shí)結(jié)合幻燈片進(jìn)行展示性講解。（2）手寫講解，相比于出鏡講解，手寫講解更適合那些涉及推導(dǎo)過(guò)程的授課內(nèi)容。比如在X射線衍射方向與衍射強(qiáng)度的知識(shí)點(diǎn)講授部分，通過(guò)教師在黑板逐項(xiàng)進(jìn)行推導(dǎo)，然后通過(guò)錄屏的形式保存下推導(dǎo)的每個(gè)過(guò)程。（3）實(shí)景講解，對(duì)《現(xiàn)代材料測(cè)試技術(shù)》課程而言，需要培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力，必須通過(guò)實(shí)踐操作，讓學(xué)生親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，才能夠深刻理解所學(xué)知識(shí)。例如，在講授原子吸收光譜部分時(shí)，單憑課上講解和動(dòng)畫模擬，學(xué)生很難理解為什么燃燒就可以獲得物質(zhì)成分。在授課時(shí)，教師直接在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，邊實(shí)驗(yàn)，邊授課。這樣學(xué)生理解了原子吸收光譜的產(chǎn)生原理，了解了測(cè)試過(guò)程，清楚了數(shù)據(jù)分析方法，發(fā)揮了在線課程的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到了更好的授課效果。（4）動(dòng)畫演示，動(dòng)畫演示可以作為授課視頻中的有益補(bǔ)充，尤其是分析測(cè)試的原理講解。此外，對(duì)于所有測(cè)試方法的操作過(guò)程及信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程，課程組都通過(guò)動(dòng)畫展示出來(lái)。（5）專題短片，為了提高授課內(nèi)容的完整性與關(guān)聯(lián)性，課程通過(guò)專題短片的形式進(jìn)行案例教學(xué)。比如在講授完X射線物相分析、EDS成分檢測(cè)后，課程設(shè)置了鈦合金氧化膜的成分與物相分析案例。將兩種測(cè)試技術(shù)在科研工作中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了強(qiáng)化，增強(qiáng)了學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析實(shí)際問(wèn)題的能力。（6）訪談式教學(xué)，訪談式教學(xué)以訪談的形式，循序漸進(jìn)地將知識(shí)寓于對(duì)話之中，讓授課內(nèi)容富有故事性，讓學(xué)習(xí)者有機(jī)會(huì)接觸到更多人的真知灼見。主要采用兩種方式，一是針對(duì)困難知識(shí)點(diǎn)的講解；二是工程實(shí)例，通過(guò)邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜摇⑵髽I(yè)工程師，與學(xué)生面對(duì)面進(jìn)行訪談交流，然后錄制視頻，植入在線課程。比如，課程組邀請(qǐng)了刀具表面硬化處理的工程師，通過(guò)講解刀具表面的氮化物制作與檢測(cè)，對(duì)課程授課內(nèi)容起到非常好的補(bǔ)充作用。

三、總結(jié)

通過(guò)在線課程的建設(shè)與實(shí)踐，在《現(xiàn)代材料研究方法》授課過(guò)程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到調(diào)動(dòng)，課堂氛圍與授課效果得到明顯提升。但也存在些許問(wèn)題需進(jìn)一步改進(jìn)，如每位學(xué)生的學(xué)習(xí)投入程度的監(jiān)測(cè)、學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)、微視頻拍攝的專業(yè)化等問(wèn)題。

四、致謝

本文是重慶市研究生教育優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)項(xiàng)目、重慶市研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（yjg141003，yjgl133089）及重慶市高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（132039）的研究成果。

參考文獻(xiàn)：

[1]李欣午，牛東來(lái).線上與線下雙重互動(dòng)的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)及實(shí)踐-以信息時(shí)代大講堂為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2015，25（12）：72-77.

[2]章麗萍，趙張耀，徐敏娜，等.研究生課程體系的重塑與優(yōu)化[J].學(xué)位與研究生教育，2013，（6）：38-41.

[3]張丙香，畢華林.問(wèn)題解決學(xué)習(xí)機(jī)器教學(xué)策略研究[J].教育探索，2014，（11）：12-13.endprint