基于雨课堂线上线下混合式一流课程的建设

 -- 以“材料科学基础”课程为例

 李  强  

（新疆大学 物理科学与技术学院，新疆 乌鲁木齐830017）

[摘 要]：目前国家倡导一流课程建设，而线上线下混合式教学模式将教学活动扩展到“课前-课中-课后”的全过程，突出了学生作为学习主体的地位，有利于将传统课堂教学模式下的“以教师为中心”向“以学生为中心”转变，从而提高课程的教学效果。基于此，本工作中我们基于雨课堂平台进行“材料科学基础”线上线下混合式课程的建设。本文阐述了本课程建设理念（包括教学理念、教学模式以及教学方法）的变革，教学反馈机制的建立，面向问题的课程设计方法，以及课程的具体建设内容。

[关键词]材料科学基础；线上线下混合式课程；雨课堂平台；课程建设

[基金项目]2021年度新疆大学金课建设项目 ---“材料科学基础”线上线下混合式金课建设（项目编号：XJU2021JK28）；2021年度新疆大学教育教学改革研究项目 ---基于雨课堂“材料科学基础”线上线下混合式一流课程的建设（项目编号：XJU-2021JG14）。

[作者简介]李强（1971-），男，新疆乌鲁木齐人，博士，新疆大学物理科学与技术学院，教授，研究方向：非晶态合金、材料相变。

[中图分类号]G642    [文献标识码]A   

1、 引言

为了贯彻习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神，全面振兴本科教育，促进高校教育教学改革的发展，教育部在2018年印发了《教育部关于一流课程建设的实施意见》^[1]，提出建设10000门国家一流课程和10000门省级一流课程的“双万课程”建设计划。根据《教育部关于一流课程建设的实施意见》，一流课程被分成了线上教学（MOOC课程）、线下教学（传统的课堂授课）和线上线下混合式教学（SPOC+课堂授课）三种类型。相对于传统的教学模式，线下和线上混合式教学模式被认为更适合在校学生。这是因为传统的教学模式以教师为核心，学生被动接受课程内容，限制了学生的主动性，而线上线下混合式教学则充分利用了现代科技手段，使得学习过程更加自主和灵活，提高学生的主动性和创新能力，从而获得较好的教学效果。

线上线下混合式教学需要网络教学平台支撑，目前这样的平台有很多，包括学习通、雨课堂、智慧树等。其中，雨课堂^[2]由学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发。雨课堂将复杂的信息技术手段融入到PowerPoint和微信，科学地覆盖了课前-课上-课后的每一个教学环节：在课外预习与课堂教学间建立沟通桥梁。使用雨课堂，教师可以将带有MOOC视频、习题、语音的课前预习课件推送到学生手机，师生沟通及时反馈；课堂上实时答题、弹幕互动，为传统课堂教学师生互动提供了完美解决方案；课后可以布置作业，论坛讨论等；同时雨课堂为师生提供完整立体的教学反馈以及数据报告，使教师能够及时了解学生的学习情况。因此，雨课堂为建设线上线下混合式课程提供了完备的解决方案。

在本工作中，我们基于雨课堂平台进行“材料科学基础”线上线下混合式一流课程的建设。“材料科学基础”是材料科学与工程本科专业最重要的专业基础课之一，也是本专业的第一门专业课，它为后续专业课程提供必要的课程基础。因此，打造“材料科学基础”一流课程，为学生打下坚实的专业基础和实验技能，培养学生自主学习意识以及创新精神，对于材料科学与工程专业学生四年的专业学习有着极其重要的作用。

2、 课程建设理念

(一) 教学理念的变革。

传统教学模式通常是以教师为中心，教师将知识传授给学生，而学生则被动地接受知识。这种模式容易导致学生在学习中缺乏主动性，无法真正理解和掌握所学的内容。现在的教学理念倡导翻转课堂，即以学生为中心，强调学生自主学习。这种方式可以让学生更加积极地参与学习，激发学生的学习兴趣和热情，有助于提高学习效果和成果。对于课程教学改革，核心思想是教学理念的转变，即将“以学生为中心”的教学理念贯穿于“材料科学基础”课程的各个环节。例如，可以通过让学生参与实践活动，鼓励学生自主探究学习，开展提问式教学方式以及讨论课，让学生更加积极地参与课堂教学。

(二) 教学模式的变革。

教学模式可以分为线上、线下以及线上线下混合式三种教学模式。线上教学模式指的是通过网络平台进行的教学活动，包括在线课程、视频教学、网络课堂等。线下教学模式则是指传统的课堂教学，教师和学生在同一时间、同一地点进行面对面的教学。混合式教学则是将线上和线下教学相结合，通过互联网平台进行线上教学，在课堂上进行线下教学。混合式教学模式具有以下优点：1. 丰富多样的教学方式：混合式教学模式不仅可以利用课堂教学的优势提高学生的思考能力和交流能力，而且还可以利用线上资源为学生提供更加立体、直观的学习内容和知识点。2. 学习时间和空间的自由性：学生可以根据自己的时间和学习进度自由安排线上的学习，从而提高了学习效率。同时，学生也可以选择在家里或者任何一个有网络的地方进行线上学习。3. 教学质量的提高：混合式教学模式可以充分发挥线上和线下教学的优点，提高了教学质量。

(三) 教学方法的变革。

在传统课堂教学中，课堂教学往往是教师的单向灌输，学生只是被动接收，学习效率不高。混合式教学模式提倡培养学生的自主学习能力，使学生的学习贯穿在“课前-课中-课后”整个过程中。教师应该借助目前丰富的线下和线上教学手段和教学资源以及雨课堂强大的功能，在教学过程中引入新的教学方法和手段来充分调动学生的学习兴趣和积极性，从而达到满意的教学效果。

在课前，教师可以通过雨课堂线上教学平台或课程网站分布教学资源，如预习视频或课件等，以供学生自主学习，帮助他们掌握基础知识。同时借助雨课堂的预习测试以及课中的检查，检验和督促学生的课前学习。同时，丰富课前教学方式，如课前调研，创设预习讨论区等，让学生可以在课前进行交流、讨论，增强学生的预习参与度，为课中教学做好铺垫。

作为全过程教学中的一环，“课中”的教学方法不能像传统课堂授课那样只是教师的单向输出，而要进行相应的改变。为了督促学生完成课前和课后的自主学习，课中教师的主要任务是进行引导，检验学生课前的学习效果，对学生的问题进行答疑解惑，这需要教师改变之前已经习惯的教学方法。此外，为了提高课中的学习效果，课中要多引导学生，提高学生的学习积极性，这需要我们在教学方法上进行创新，引进新的教学方法和手段，如案例分析、小组讨论等教学方式，进行知识点交流和探讨，鼓励学生参与互动，培养学生的思辨精神、表达能力和创新意识。

而对于“课后”环节，通过雨课堂平台发布课后作业，帮助学生巩固知识点。同时利用雨课堂在线讨论区，发布一些有一定难度以及开放性的问题，鼓励学生提问和交流，帮助学生理解有一定难度的知识点，拓展学生的知识面，激发学生的学习兴趣。

通过以上方法，可以让学生在课前有计划地学习，在课中深入探讨和练习，在课后巩固和加深理解，从而实现“课前-课中-课后”的全过程学习，提高学习效益和质量。

(四) 教学反馈机制的建立。

教学改革措施的好坏应由教学效果来评判，因此教学反馈和教学数据的分析就显得的非常必要。通过教学反馈，使我们能及时了解学生的学习情况以及教学中存在的问题，以便及时进行调整和改变。在本课程中，我们将把教学反馈贯穿于整个教学过程，通过问卷调查，学生座谈，以及进行教学数据分析，来及时发现教学上的问题。除了关注整体教学效果的反馈外，对于学生个体学习状况的监督也是教师的一个重要职责。雨课堂平台能够提供每位学生每堂课的详细学习数据，如何利用和分析这些数据，及时掌握学生的学习状况，对有问题的学生进行及时的干预，是本课程改革的一个重要内容。

3、 课程建设内容

(一) 课程知识点的梳理。

这里我们采用问题为导向的课程设计理念进行“材料科学基础”混合式课程设计。首先对“材料科学基础”课程的知识点进行梳理，针对课程每章内容，列出涉及的知识点，并标出各知识点的难易程度以及重要性。并且为了使学生掌握知识点，针对不同的知识点设计题目以及讨论问题。后面将围绕梳理出的知识点以及知识点的重要性进行课程设计，通过课堂讲授、课堂讨论、课后作业、分组讨论等多种方式将这些知识点涵盖在“课前-课中-课后”的各阶段。以材料科学基础（所用教材^[3]）第一章为例，表1为该章知识点的分解表，表2为知识点的教学安排表。

表1 《材料科学基础》课程第一章知识点分解及教学表（部分）

*：重要性：1-5，随数字增加重要性增加；难点：1-5，随数字增加难度增加。

表2 《材料科学基础》课程第一章知识点教学安排表（部分）

(二) 教学模式的调整和教学内容的分配。

根据难易程度以及重要性，将课程知识点合理分配到“课前-课中-课后”各个阶段。对于课前预习，给学生提供相关的MOOC视频以及学习资料，并且通过设计的问题检验学生的预习情况；在课中，教师根据学生预习反馈的情况，解答学生普遍存在的问题，使学生掌握所要求的知识点，并引导学生对知识点进行更深层次的理解。这个过程中可以采用教师讲授的方式，而更好的做法是通过设计合理的问题向学生提问，使学生通过自己的思考来理解问题所在，培养学生独立思考的能力。此外，在章节结束，教师对章节内容进行总结，使学生从更高层面了解章节内容及结构；在课后，给学生布置作业来检验学生的掌握情况。其中，所出的题目应该包含一些开放性题目，让学生通过网上查阅资料、相互讨论甚至是需要进行一些探索性试验来完成，培养学生独立探索知识的能力。为了同样的目的，在雨课堂课程论坛中发布讨论题，让学生参与讨论，提供学生的学习兴趣和积极性。

(三) 课中的教学设计。

为了激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习能力、表达能力以及独立思考的精神，我们需要打破传统教学中教师唱独角戏的现状，在课堂上引进各种教学方法，如分组讨论，辩论、设计性作业等，提高学生的学习兴趣和学习效果。如，在讲到 “克拉伯龙方程”时，安排讨论题“推导水的沸点随海拔高度的变化公式，并据此推算珠穆朗玛峰顶水的沸点”，让学生分组讨论，并形成PPT上课时进行汇报。这种讨论题有一定的难度和开放性，同时又有一定的趣味性。当把问题解决，既帮助学生对课程的难点内容有了深入的理解，同时获得很大的成就感，激发学生的学习兴趣。

(四) 教学数据的跟踪和分析。

借助雨课堂平台提供的教学数据，以及教师发布的问卷调查和学生座谈反馈的情况，对教学效果进行评判和分析，及时发现教学中的问题并进行改进。根据教学反馈，跟踪学生的学习状况，对有问题的学生进行及时的干预。对学生期末试卷进行分析，了解学生对各知识点的掌握情况，并对相关的授课内容进行改进。

4、 总结

课程建设真正的核心不是教学模式的改革，而是教学理念的变革。本工作的任务是将“材料科学基础”课程从传统的课堂教学模式转变为线上线下混合式教学模式。但如果只是教学模式的转变，而不涉及教学理念的变革，那这种教学改革只是换汤不换药，对教学效果的提升将收效甚微。因此，课程建设真正的核心是对教学理念的改革，即以学生为中心，让学生自主学习，培养学生的核心学习能力。本课程建设中所有的教改内容都是围绕着这个核心任务来设计和开展，将传统的课堂教学模式转变为线上线下混合式教学模式，也是因为混合式教学模式更适合实现学生的自主学习，使学生成为学习的主体。而教学理念的转变才真正触及教育的核心，真正实现教学效果的提升。本工作将是对线上线下混合式教学模式进行一次有益的尝试和探索，所获得的经验对相关课程的教改具有一定的借鉴价值。

参考文献

[1]教育部.教育部关于一流课程建设的实施意见（教高【2019】8号）[EB/OL]. https://www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5480494.htm?ivk_sa=1024320u&wd=&eqid=a06fbf52000598670000000464925473，2019-10-24.

[2] 清华大学&学堂在线.雨课堂官网.https://www.yuketang.cn/.

[3] 胡赓祥,蔡珣,戎咏华.材料科学基础（第三版）[M].上海：上海交通大学出版社.2010-05-01.

Construction of online and offline blended first-class course based on the platform of Rainclassroom: Taking the Course of "Fundamental of Material Science " as an Example

Qiang Li

（School of Physics Science and Technology, Xinjiang University, Urumqi, Xinjiang, 830017）

ABSTRACT

At present, the country advocates the construction of first-class courses. The online and offline blended teaching mode extends the teaching activities to the whole process of "Pre class – In class - After class", highlighting the status of students as the main body of learning, which is conducive to the transformation from "teacher centered" under the traditional classroom teaching mode to "student centered", thus improving the teaching effect of the course. Based on this, we will build the online and offline blended course of "Fundamentals of Materials Science" based on the Rainclassroom platform in this work. This paper describes the reform of the course construction concept including teaching concept, teaching mode and teaching method, the establishment of teaching feedback mechanism, problem-oriented course design method, and the specific construction content of the course.

【Keywords】Fundamentals of Materials Science; online and offline blended course; Rainclassroom platform; course construction