基于“一平臺、二統(tǒng)一、三互動”的材料表面工程學混合式教學模式研究\t

摘 要 材料表面工程學是一門注重實踐技術的理論課程。該課程案例豐富，新技術革新快，涉及材料、力學、物理、化學、電子、機械、環(huán)境等多學科交叉，是一門適合混合式教學的課程。在實際教學過程中，采用一個線上教學平臺開展線上線下混合式教學；線上知識圖譜以理論知識講解為主，線下課堂以實踐案例分析為主，理論與實踐二者相統(tǒng)一；構建課前預習、課中講授、課后復習三個階段的師生、生生、校內校外互動，持續(xù)提升學生學習效果。

關鍵詞 混合式教學；互動教學；材料表面工程學；知識圖譜

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）16-0098-04

0 引言

教育信息化伴隨著計算機、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而不斷創(chuàng)新發(fā)展。在過去的幾十年里，教育信息化首先在傳統(tǒng)課堂上實現(xiàn)了多媒體教學平臺應用，并成為常規(guī)課堂的標準配置。興起于職業(yè)教育的遠程教育平臺[1-2]為精品課程平臺[3]、慕課平臺[4]、線上線下混合式教學平臺[5]等提供了成功的經(jīng)驗。線上教學平臺隨著國家一流課程建設而不斷革新?？梢哉f，各種新式教學平臺呈現(xiàn)百花齊放的勢態(tài)，促進了教學效果的提升。然而，過多的線上平臺會帶來四個困難：1）師生操作上的困難，各種平臺的操作特點不同，功能也不盡相同；2）內容銜接上的困難，線上理論知識與線下案例分析難以同步；3）互動教學上的困難，平臺之間不互通，線上、線下互動不順暢；4）教學效果實時反饋的困難，平臺分屬不同的公司，教學數(shù)據(jù)無法共享，難以實時統(tǒng)計和分析學生學習數(shù)據(jù)。因此，一門課程運用一個成熟的線上平臺，專注于理論與實踐二者有機統(tǒng)一，協(xié)調課前預習、課中講授、課后復習三個階段的師生、生生、校內校外互動是成功實施混合式教學模式的關鍵所在。

1 “一平臺、二統(tǒng)一、三互動”混合式教學模式

理論淺顯、實踐豐富的課程比較適合混合式教學。開展混合式教學的目的不是放任學生自主學習，也不是減少教師的理論講解，更不是翻新教學手段，而是有效提升絕大部分學生學習的深度和廣度。要達成這一目的，優(yōu)選一個穩(wěn)定、大眾、政策支持，既能承載豐富知識，又能開展多方、多樣、靈活的網(wǎng)絡交互的平臺尤為重要。網(wǎng)絡交互平臺為線下講授提供理論知識支撐，線下講授則為網(wǎng)絡交互平臺提供豐富的實踐案例探討。按照知識屬性進行有效傳授，穩(wěn)定性強的理論知識適合在線學習，學生可以反復學習這部分知識，不斷加深印象；創(chuàng)新發(fā)展性的實踐知識則適合互動性教學，以案說理，學生理解更加深刻。分別在課前預習、課中講授、課后復習三個階段中，利用在線平臺開展師生、生生、校內校外互動，讓學生、教師、校外專家學者參與課程的教與學，充分發(fā)揮在線平臺的廣度，開展深度教學。這種“一平臺、二統(tǒng)一、三互動”混合式教學模式的基本構架如圖1所示。

1.1 “一平臺”的實施條件

網(wǎng)絡交互平臺以理論知識和互聯(lián)網(wǎng)資源為主，能夠提供師生、生生、校內校外互動，諸如預習、簽到、答疑、評論、提問、測試、作業(yè)、問卷、考試、統(tǒng)計、反饋等多樣互動工具，對整個教學活動進行后臺記錄，方便教師隨時監(jiān)測教學質量，并提供智能化的教學質量報告。

1.1.1 “一平臺”應該具有多方網(wǎng)絡資源建設的準入接口

方便師生廣泛地收集和整理資源是優(yōu)秀的網(wǎng)絡交互平臺的先決條件。網(wǎng)絡資源建設應該向教師、學生、校外專家開放。教師的認知、知識、精力有限，難免出現(xiàn)偏頗、錯誤，加之科研任務重，往往難以開展及時、持續(xù)性建設。如果將學生、校外專家也納入網(wǎng)絡資源建設，既能開拓資源的廣度又能提升資源的深度。按照以學生為中心的核心理念[6]教學，學生需求最直接的表達方式就是參與網(wǎng)絡資源建設，學生建設的資源是學生所關注的知識，能夠讓教師更加清晰地了解學生需求。實踐知識更多來自科研、生產(chǎn)、生活中的案例，而與這些案例最接近、體會最深刻的莫過于校內外專家，因此課程知識應用關系需要專家進行指導和疏導。

1.1.2 “一平臺”應該為多方提供靈活多樣的互動工具

要充分調動課程教學參與者的興趣和積極性，多樣的互動工具是基本要件，靈活性是工具的靈魂，可以確保多方互動隨機應變。現(xiàn)在有各種網(wǎng)絡教學平臺，不少網(wǎng)絡教學平臺也提供多種互動工具，但其最大的弊端在于刻板——整個教學過程只能以備課計劃實施，完全不能根據(jù)互動狀況實時調整，喪失了互動教學的意義，反而給教學帶來負面影響。因此，具有隨機應變互動工具的網(wǎng)絡教學平臺是教師應該優(yōu)先考慮選擇的。

1.1.3 “一平臺”應該具有智能化的教學質量監(jiān)測與評估功能

有效的教學質量監(jiān)測應該是教與學雙向監(jiān)測，這種監(jiān)測應該細化到知識點。教師實時掌握學生的學習狀態(tài)，學生隨時反饋教學問題，通過雙向有效的溝通幫助教師及時調整教學方式方法，消除教學過程中的障礙，提升學生的知識獲得感，高效提升教學質量。比如，習題系統(tǒng)能夠顯示錯誤率最高的題目，幫助教師了解學生對知識點的掌握程度；學生應該是知識點難易程度的評估者，而學生端的知識點難易評價功能需要及時反饋學生對教學的建議。

有建設性的評估才能實質性地推動課程教學改革，評估的結果是具體的，能夠在今后的教學中被改正提升。比如，對那些需要反復訓練的知識點實施題海戰(zhàn)術，系統(tǒng)需要統(tǒng)計出課堂測驗、習題、歷次考試中錯誤率高的雷同題目，并映射相關知識點，教師在教學過程中有針對性地反復強調和進行實例訓練。又比如，“評—改—建—促—再評估”機制的建立，首先需要對教和學都進行評估；其次運用大數(shù)據(jù)手段，系統(tǒng)早診斷，發(fā)現(xiàn)問題，主動評，并向需要改正的主體（教師或者學生）給出改正后的可選方案，主體根據(jù)需求重新構建教或者學，從而促進教學發(fā)展；最后進行循環(huán)再評估，不斷提升教學質量。

1.2 “二統(tǒng)一”的實施原則

理論與實踐相統(tǒng)一的思想適用于教學、科研、工作、生活等各個方面，但要做到這一點并非易事。理論與實踐脫節(jié)是教學中常見的現(xiàn)象，這主要是因為傳統(tǒng)的教學以書本知識為中心，依賴課堂教學，知識的廣度和傳授方式有限?；诨ヂ?lián)網(wǎng)海量資源的線上教學平臺則能夠拓寬知識的廣度，讓學習的時空變得更加自由，有利于學生最大化地搜索、閱讀理論知識，通過圖片、視頻等資源了解相關知識的實際應用。但是海量線上資源也存在弊?。褐R碎片化、重復堆砌、毫無邏輯，往往給人一種霧里看花的感覺，因此有效的整理和引導是必要的。

將條理清晰的理論知識圖譜放在線上平臺供學生隨時隨地查閱，將案例、實操、實訓等放到課堂、實驗平臺、實習實踐環(huán)節(jié)鞏固學生的理論認知，從而幫助和促進學生做到理論與實踐二者相統(tǒng)一?！岸y(tǒng)一”具體的實施原則如下。

1.2.1 線上知識圖譜化

最有效的記憶和理解知識的方法是記住知識之間的關聯(lián)關系。將課程的知識點按照其本身的思維導圖呈現(xiàn)在線上，有利于學生按照書本章節(jié)的順序進行學習，同時又不失知識點的邏輯關聯(lián)性，能夠幫助學生清晰地掌握理論知識脈絡，深刻地記憶所有知識點。近年來，迅速發(fā)展的知識圖譜[7]是思維導圖的高階模式，也是未來線上教學發(fā)展的新趨勢。

1.2.2 線上資源智能化

以往線上資源需要教師不斷更新，或者學生主動查閱。新的智能化線上資源平臺會自動搜尋相關知識點的科技前沿進行推薦更新；根據(jù)學生閱讀進度、做題情況推送相關知識點供學生學習。線上資源智能化有利于課程資源的更新，能夠讓學生更加方便地獲取知識；學生由被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習，有效提升學習效果。

1.2.3 線下實踐教學情境化

將理論知識學習放到線上并不是將理論知識完全交由學生自主學習。事實上，不是所有學生都具有學習的自覺性和主動性。因此，在開展線下課堂教學的過程中，復雜難懂的理論知識學習是必要的，在此基礎上，開展案例教學、翻轉課堂、研討式教學等，讓學生融入案例的情境中，深刻理解知識，為應用知識作準備。根據(jù)人才培養(yǎng)方案或者課程教學大綱安排，在今后的實驗教學或者實踐教學中，把知識融入具體情境，讓學生體驗知識的獲得感。

1.3 “三互動”的實施路徑

課前預習、課中講授、課后復習“三互動”在具體教學過程中難以進行“度”的把握，因此需要在互動內容、互動時機、互動通道等方面加強建設。

1.3.1 互動要有內容

互動教學環(huán)節(jié)要針對具體的知識點進行互動，互動的結果是幫助絕大多數(shù)學生掌握知識點。雖然在形式上，互動教學可能是一個教學案例，但是要挖掘其中的知識點作為互動的核心。知識點可以是教學大綱中的難點、重點，也可以是教學過程中系統(tǒng)反饋的易錯點。

1.3.2 互動要分階段

課前預習、課中講授、課后復習三個階段中，利用在線平臺開展教學互動能夠最廣泛地進行一對一、一對多、多對多互動。課前預習過程中，教師布置預習活動，實時掌握學生的預習情況，學生則通過提問、留言等方式開展師生、生生之間的互動；課中講授過程中，教師通過各種互動工具進行一對一、一對多、多對多互動；課后復習過程中，教師通過布置作業(yè)、調查問卷、話題等開展師生互動，甚至可以延伸到后期的實驗、實踐環(huán)節(jié)。

1.3.3 互動要暢通

首先，網(wǎng)絡平臺應提供線上互動、線下互動、線上線下混合互動三種可以隨時轉換的互動工具。其次，能夠精確定位互動對象，比如互動過程中最活躍的對象、好評率高的對象等。再次，師生之間、生生之間、校內校外之間的互動應該是暢通無阻的，一對一或者一對多的互動能夠自由選擇。最后，具有跨屏（電腦、手機）互動、跨平臺（校內校外平臺，不同商業(yè)平臺）互動的功能。

2 材料表面工程學混合教學模式實踐

材料表面工程學是一門材料、力學、物理、化學、電子、機械、環(huán)境等多學科交叉的、注重理論聯(lián)系實際的工程應用型課程，非常適合采用線上線下混合式教學模式，將理論知識放在線上供學生隨時查閱和學習，線下則以案例、實操為主，培養(yǎng)學生對知識的運用能力。

2.1 “一平臺”建設

在多年的線上線下混合式教學過程中，逐漸由線上單一的MOOC教學發(fā)展為線上線下翻轉課堂+知識圖譜教學。線上線下混合式教學的關鍵是混合，載體是平臺，參與者是師生，分散于課前、課中、課后。因此，如何提升混合度是提高線上線下混合式教學效果的制勝法寶。在智慧樹線上平臺構建一個完整的知識體系供學生快速、準確、有邏輯性地獲取理論知識。改變傳統(tǒng)的視頻為主的MOOC教學，加強知識點的關聯(lián)，提高MOOC視頻之間的邏輯關系。通過監(jiān)控線上每個知識點的學習情況，隨時調用到線下教學中進行強化，從而實現(xiàn)知識點混合式教學。線上知識點呈現(xiàn)網(wǎng)狀結構，學生可以根據(jù)學習能力從任意一個點開始學習，也可以跳過熟知的知識點，從而實現(xiàn)精準學習、興趣學習。

在平臺建設過程中，還納入虛擬教研室建設，開展工科文科教師、東西部學校、校企聯(lián)合建課，充分挖掘思政元素、科學前沿、企業(yè)案例豐富教學資源。加強學科交叉的關鍵是有正確的交叉內容，需要具有各學科知識的教師參與。打破以任課教師為課程團隊的傳統(tǒng)模式，邀請馬克思主義哲學專業(yè)的教授參與課程建設，為課程注入正確的哲學思想，把握正確的課程思政、工程倫理知識，滿足工科課程培養(yǎng)卓越工程師的需求。在開展東西部學校聯(lián)合建課的過程中，湘潭大學與內蒙古工業(yè)大學兩校主講教師組成課程團隊共同建課，增加了課程服務的對象和范圍，將“慕課西行”落實到課程全過程建設中。

2.2 “二統(tǒng)一”構建

充分運用知識圖譜的強大功能，實現(xiàn)線上理論知識的思維導圖化、智能更新化、可拓展化。線下則關聯(lián)線上知識開展案例教學、實操教學。讓教師和學生從簡單、枯燥、重復的線下教學中脫身，轉變?yōu)槿の缎詮?、實用性強、知識點關聯(lián)性強的線下教學。實現(xiàn)一個知識點一個案例、一組知識點一項實驗、一個知識體系一項實踐教學，將課堂、實驗室、實習基地串聯(lián)起來，豐富教學活動。

在實際教學過程中，將理論與實踐相統(tǒng)一的關鍵是要讓知識點“活起來”。純理論學習過程中難免會出現(xiàn)枯燥乏味、晦澀難懂的知識點，此時需要聯(lián)系實踐讓知識“活起來”。因此，針對每個知識點設置對應的教學案例是本門課程的特征之一，從案例故事入手，讓學生產(chǎn)生刨根溯源的渴望；在配套的實驗項目中提出理論問題，激發(fā)學生思考；在“大創(chuàng)”項目或者生產(chǎn)實習中拋出實際問題，讓學生根據(jù)理論知識設計解決辦法，從而實現(xiàn)“二統(tǒng)一”的構建。

2.3 “三互動”運用

線上線下混合式教學，打通教與學的關鍵是互動教學。線上、線下通過跨屏、跨平臺互動；師生之間可實現(xiàn)一對一、一對多、多對多互動；教師之間可以在虛擬教研室中互動；課堂教學、實驗操作、實習實訓之間通過線上平臺的大數(shù)據(jù)關聯(lián)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)互動。從而將一維課堂教學展開為二維的線上線下混合式教學，最后拉伸為三維的“一平臺、二統(tǒng)一、三互動”混合式教學。

課前，讓學生通過線上知識圖譜自學知識點，遇到問題可以通過線上r1mderQi0iMN4OqDG6I5kg==互動工具與教師進行溝通，教師則通過平臺數(shù)據(jù)分析了解學生學習的效果、困難所在。課中，教師利用互動平臺隨時與學生進行一對一、一對多、多對多互動，從而快速分析學生對知識點的掌握情況。課后，通過布置線上作業(yè)、發(fā)布主題討論等檢驗學生的學習效果，同時起到溫故而知新的效果，甚至可以延伸到實驗、科研、實踐等教學環(huán)節(jié)，讓學生終身受益。

3 結束語

科技的發(fā)展帶來知識獲取方式的變革，積極實踐新的教學模式，適應時代的發(fā)展才能不斷滿足學生需求。基于“一平臺、二統(tǒng)一、三互動”的混合式教學模式并非簡單的知識搬運，而是針對材料表面工程學課程的特點，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)平臺優(yōu)勢，把握理論聯(lián)系實際知識要點。在多年的實踐教學中，涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀學生以該課程為知識基礎獲得國家級、省級“大創(chuàng)”項目獎項，獲得國家級學科競賽一等獎，發(fā)表多篇SCI論文，獲批國家發(fā)明專利。總之，適合材料表面工程學課程特點的混合式教學改革能夠最大限度地發(fā)揮課程的育人作用。

4 參考文獻

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[7] 李振，周東岱，王勇.“人工智能+”視域下的教育知識圖譜：內涵、技術框架與應用研究[J].遠程教育雜志，2019，37（4）：42-53.

*項目來源：湘潭大學第十二批教學改革研究項目“‘金課’建設背景下《材料表面工程學》教學創(chuàng)新與實踐”（湘大教發(fā)〔2022〕22號）。

作者簡介：李發(fā)國，副教授；岳慧君，湘潭大學教務處副處長，講師。