基于工程教育專業認證背景下《能源化學》線上線下混合式教學的探索與實踐

于航

摘 要：為了實現以學生為中心、成果導向和持續改進的教學理念，《能源化學》課程改變傳統課堂講授的授課模式。本課程以超星學習通平臺作為線上資源，結合線下教學的模式，實現了向線上線下混合式教學轉變。通過一系列的教學設計，增加學生在課堂的參與度，提高學生學習質量，達到工程教育專業認證標準，推進《能源化學》的課程建設。

關鍵詞：超星學習通; 工程教育專業認證; 混合式教學; 能源化學

中圖分類號：G434? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1006-3315（2021）8-182-002

一、引言

工程教育專業認證是指為了保證和改進工程教育質量、促進工程教育的國際交流和實現國際互認，由專業認證機構針對高等教育機構開設的工程類專業教育實施的專門性認證。該認證以全體學生為中心、以成果為導向、以持續改進為目的，代表著高等院校教育改革探索和實踐的新方向，對高質量的教學和高素質的人才培養至關重要[1]。多種新模式下的教育改革探索和實踐不斷涌現，其中線上線下混合式教學成為教育改革的熱點之一。混合式教學（Blending Learning）是把傳統學習方式的優勢和e-Learning（即數字化或網絡化學習）的優勢結合起來，利用兩者的優勢彌補各自的不足，從而獲得一加一大于二的教學效果的一種新型教學方式。這一教學方式的特點就是能夠打破學習時間和空間限制，學生學習不局限課堂上。而且通過網絡化的數字平臺，學生和教師之間互動變得更加頻繁，教師能夠及時得到學生對于學習的反饋[2-4]。超星爾雅教育科技有限公司推出超星學習通網絡平臺，依托于泛雅“一平三端”信息化網絡教學平臺的超星學習通智慧課堂教學，是建立在傳統教學與信息化網絡教學基礎之上的。該平臺為任課教師構建了一個集課程資源管理、教學模式改革為一體的網絡信息交流平臺。超星學習通功能強大，有效地集成了教師教學資源設計、學生課前在線預習、課上師生課堂互動、學生課后復習及課外學習等功能。教師不僅可以使用課件PPT演示文檔、精選的視頻、Flash、圖片等資源將講授的知識點可視化、形象化，還可以利用學生現場簽到、課堂上討論重點難點知識、提問等強大功能輔助教學，活躍教學氣氛，提高學生對課程的學習興趣和自主學習的積極性。學生可以通過手機中的學習通APP完成各項學習任務。超星學習通平臺還可以實現師生的高效互動及學習數據的實時反饋[5-7]。

二、能源化學課程特點

《能源化學》是我校為新能源科學與工程專業開展的適合本專業學科發展的一門專業課。是該專業的核心基礎課程之一，為化學和能源兩個專業的交叉基礎課程。該課程通過傳授與能源相關的化學基礎知識、基本理論及拆解典型的能源工程技術中的化學問題，培養學生從化學角度分析問題和解決問題的能力，提高學生自學能力，以及為學生建立科學的學習方法，同時為學生進一步學習其他專業課程打下良好的基礎。但該課程以化學知識為理論基礎，包含著無機化學、有機化學、物理化學的部分知識，導致該課程知識點分散、理論知識深奧枯燥難以理解，采用傳統課堂講授的方式，學生難以掌握。而且該課程課時較少，學生在課前不做好預習工作，在課堂上容易抓不住重點，課后不認真復習，對知識點理解不到位。種種原因造成了傳統教學模式不能滿足工程教育專業認證的要求，學生的畢業能力要求無法滿足。因此急需一種新型的教學模式，提高學生對課堂知識的掌握，達成畢業能力要求。本研究探索了采用超星學習APP在《能源化學》課程中進行混合式教學。

三、基于超星學習通混合式教學的教學活動設計

為了迎合本學科發展、工程教育專業認證標準，實現以學生為中心、成果導向和持續改進的教學理念，培養高質量人才，我們依據本科生畢業要求，將教學目標分解為：1.認識能源化學的基本概念及能源與化學的關系，熟悉能源化學在新能源工程領域的地位和作用，加強學生對新能源工程專業的理解，培養學生對祖國、學校和新能源專業的熱愛;2.能夠使學生具備運用化學的多種理論和化學反應機理，分析新能源材料的結構和生物質轉化機制的能力，解決新能源領域復雜工程問題中所涉及的化學反應過程問題的能力;3.能夠使學生具備靈活地運用有機化學的命名方法對大部分的有機物進行命名，認識辨別不同類型的有機物及其利用特性，分析新能源相變材料、儲能材料以及能源轉化材料的結構，借助現代信息技術識別和判斷生物質能領域中復雜工程問題的關鍵環節的能力;4.能夠使學生根據已知的有機化學實驗測試數據準確分析生物質反應的實驗現象，通過有機結構測試數據描述化石能源以及生物質能源的結構信息，從而基本判斷其物理化學性質的能力;5.能夠使學生具備利用有機化學反應知識，解釋化石能源和生物質能源的加工、利用和轉化的本質，針對新能源領域的復雜工程問題的實驗數據進行合理分析和解釋，并得到有效的結論的能力。根據這五個教學目標《能源化學》課程改變了傳統的授課模式，采用超星學習通APP進行線上線下混合式教學，增加與學生之間的互動，提高課前、課中和課后學生對課程的參與度，從而提高學生對該課程的掌握，提升學生學習能力。同時考核時注重課堂線上成績占比，將形成性評價提高到30%，期末成績評價占比70%。通過超星學習通形成性評價內容更加豐富，包含課前預習任務點達成情況，課堂提問、測試等環節，以及課后線上作業完成情況所定。下面以金屬鋰的晶體結構確定為案例，具體探討本次課程改革實施的方案。

（一）課前。本次課程是以鋰電池中常用的金屬鋰為例，講述金屬晶體的結構與金屬鍵理論。因此教師在課前兩天，將與本次授課內容有關的課程知識點相關的示范教學包的視頻和課件推送給學生，并設置相應的任務點。學生在課前通過超星學習通App完成相應的任務點進行課前預習工作，并在討論區提出不懂的地方。教師通過該App“任務點”的完成情況來檢查學生預習的情況，同時教師可以通過學生在討論區的留言設計課堂教學活動，針對性地解答學生的疑惑，使得教學更具有針對性。此外，老師在課前5分鐘設置簽到活動，保證學生的出勤率。

（二）課中。教師在教學過程中選擇將學生討論的重點難點的內容，結合鋰電池的例子進行講解。例如重點講解學生之前提出的六方密堆積和面心立方密堆積的構型差異，能帶理論中導帶和空帶的劃分問題。注重啟發式教學方法，在講課過程中設置多個教學環節與學生互動，鞏固學生對知識點的掌握。例如在講解金屬晶體結構時，提出鋰電池正極材料鋰金屬的晶體結構特征，設置搶答（或選人）環節，讓學生不僅在鞏固知識的同時，了解更多新能源領域的工程實例。課程還設置了隨堂測試，以選擇題的形式考察了學生對本節知識點掌握情況。而且隨堂測試的成績能夠快速給出，讓學生也明確本節課自我掌握程度，從而在課后加強復習。在其他課程教學中還設置了分組討論等教學環節，提高學生在課堂的參與度，從而提升教學質量。

（三）課后。教師利用APP設置課后作業，設置作業完成截止時間;并要求學生完成課后復習任務點后才能完成作業，以便學生可以及時的復習。對于一些不認真完成作業的同學，采用打回重做的方式，端正其學習態度。利用APP中統計作業情況，可以直觀的看到學生完成情況以及該次作業學生掌握情況。以2019級新能源工程專業學生作業成績情況為例，學生完成作業情況良好。雖然最低分起伏不定;但平均分基本保持不變，在97到98分之間。說明學生對課上內容掌握較好（如圖1）。教師可利用學習通軟件實現對學生個性化培養，有針對性的對學生進行教育和指導，有效提高教學質量。

四、基于超星學習通的能源化學混合式教學模式教學效果分析

我校于2019年引進超星網絡教學平臺。從2019年開始，我們就在探索這個平臺與能源化學課程的結合方式，并不斷改進。設計了更適合于工程教育專業認證的教學實施方案。利用超星學習通APP開展線上線下混合式教學模式與傳統的課堂講授教學模式有非常大的差別。其最大的區別在于課堂老師與學生間的溝通變多，課堂上學生從被動地被老師提問變為主動向老師或小組同學詢問;課堂上老師的角色從發號施令轉變為學習的組織和引導者;學生在課堂學習過程中，能夠充分發揮自己的主觀能動性，從內心接受這門知識。提升了學生獲得知識的能力，以及分析問題解決問題的能力。因為學生之間以及學生和老師能夠利用軟件進行良好溝通，學生在做一些開放性的題目時體現了他們優秀的創造力和團隊協作能力，為他們畢業之后走向社會打下良好的基礎。

五、結束語

為了實現以學生為中心、成果導向和持續改進的工程教育專業認證的教學理念，課程改變傳統授課模式，利用超星學習通APP的特點進行《能源化學》線上線下混合式教學改革。通過本次改革建立了師生多交流的互動機制;培養學生學習主觀能動性;提高了學生分析問題解決問題的能力;以及良好的創造能力。超星學習通這款APP能夠很好地幫助《能源化學》課程進行持續改革，為工程教育專業認證背景下高校課程改革提供可借鑒的經驗。

參考文獻：

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