[高等教育在线]材料科学基础网络课程应用现状分析

金鑫

摘 要：当前，网络课程在高校的应用已经形成了较为成熟的体系机制，很多高校在材料科学基础的教学模式上运用了基础网络课程，它将很多在课堂和实验室中难以展现的材料结构、材料试验等可通过多媒体设备与网络终端，用视频、课件、动画等方式为学生讲解，同时在课堂预习、讲授、复习、试验等环节利用网络课来进行针对性的指导。文章对我国某高校材料科学基础网络课程的架构做了概述，并对其当前的应用情况做了分析，提出了一些合理化建议。

关键词：材料科学基础; 网络课程; 课程建设

中图分类号：G420           文献标识码：A       文章编号：1006-3315（2021）2-157-002

材料科学是结合了有机无机化学、工程力学等多种学科在内的复合型学科，也是未来具有广阔应用前景，也是当下高校的热点专业，但是其理论涵盖面广，应用性强，所以传统课堂也难以满足教学需求，因此较多高校在省级、校级基础精品课程创建的基础上，借助其校园网络的资源优势，搭建起基础网络远程教学平台，同时将材料科学基础课纳入其中，实现课程的线上开展，这样一来对前期材料基础精品课互动性弱、使用率不高、传播力不强的问题都能很好地予以解决。并且能够利用网络课的互动、开放、共享、自主优势，将教材内容和实际应用内容有机结合，方便了学生学习，也激发了他们的学习主动性。

一、材料科学基础网络课程的设计理念与流程安排

通常情况下的教学过程包括老师输出信息，把基本概念、原理、方法等内容传授给学生，学生接受和理解信息，即记忆和理解，学习效果反馈，即通过问答、作业、现场试验的方式来考查学生掌握情况，课后的复习与巩固布置课后作业和讨论题目帮助学生复习相关知识，综合考核，及一般的理论和试验考试。此过程循环往复，就构成了课堂教学的整体过程。教师、学生及其之间的互动内容是其核心要素。同时材料科学基础课程在很多应用型高校专业建设中已经有了较为成熟的教学体系，其总体的教学大纲和教学安排也较为合理，因此在网络化课程的创新应用中应遵循当前的教学过程，课程设计的理念和过程安排也要遵循以学生为中心，强化教师与学生互动教学，实现教学媒介的多元化，目前很多高校在此课程的网络化开发中的流程结构如下图所示，

网络课的设计应用时需要符合若干基础性要求，在硬件设施上要保证网络带宽、稳定性和安全性，配套机制上要确保带宽资源分配合理，课程设计上内容齐全，包括电子讲义、课程课件、对关键的概念、公式、反应过程、应用实例和研究前景等着重的突出，并且实现多媒体的综合应用，比如动画、图片、视频以及学生能够自主参与到其中的线上试验课和理论练习课等。

课程设计包含了具体阶段，在环节设计上需要明确本课程大纲中的教学知识点范围，并以提纲的形式确立下来，教材的编写也是以此为纲领的。材料科学基础是化工门类中的核心基础课，它自新中国成立以来，在人民教育体系中也有较长的开设历史，在教学大纲上已经比较合理了，它是在《金属学原理》这门理论课的基础上发展而来的，这门课的教材在师生中评价相对较高，因此在编写材料科学基础这本教材时可以用此课程的习题、知识脉络作为参考并且可以配套相应的试验手册。课程总体的规划是设计的重中之重，起到提纲挈领的作用，其外在的表现形式就是在网络课程网络站点和移动端APP的布局规划上[1]，它的主要过程包含以下几个方面：

一是开展网络课程架构设计，在目录分层时需要以根目录子目录来进行层次管理，同时把网站的内容全部归类到根目录下边，当网站包含的课程内容项目较多时，维护难度增加，这是就要发挥资源管理器的作用，将不同层级的课程链接归档分层并署名，将本地和远程的站点结构合并为同一种架构。二是形成设计视图，对课程网站的总体样式，内容分布和版面排布要做好规划安排，并将其效果图或者规划图交由网络工程师去填充网页内容并搭建起网站，在搭建中需要确保布局设计的稳定性，同时要注重网页的简洁性和直观性，能让学生可以直观看到重点内容，更加快速浏览和查阅，网页上应有导航和查找功能，或者是网站地图。三是做好网站功能区规划，除了导航栏的设计以外，还应有相应的收集学生反馈信息的功能栏目，比如留言板、在线客服、常见问题答疑等等，这些功能区的设置能够对网站设计中存在的一些内容填充和网络技术上的问题充分显现出来，后台工程师可以根据学生反馈的情况积极去处理解决问题，优化网站的功能设计，保证课程播放，师生互动，学生参与等具体工作可以正常进行。四是数据资源存储模块建设，在课程结束后，期间形成的各类信息数据要形成相应的网站缓存，存储在对应的云空间，可以方便老师和学生去下载回放，这些资源在下一次使用时也能更快的调取出来。

二、材料科学基础网络课程推开应用的现状和成果

（一）应用现状

网络课程试点后，先后在化学专业、材料专业、工程专业等不同院系的课程教学中都进行了尝试和总结，应用网络课程教学，最大的特点在于课后作业以电子版形式提交至网络，由老师实现线上批改，并且互动氛围也远远好于现实课堂，课程的点击率、收藏率和评论量很高，学生的学习主动性也不断增强，与其他线下同类型难度基本相当的课程相比，该课程的考试及格率有明显提升，而重修率下降趋势明显，尽管这一指标不能全面反映出课程的應用成果，但是从学生的学习积极性和学习方式来看，都有较大的改观，通过对学生进行的访谈，大部分学生对这种线上教学模式持肯定态度，表示自己可以更加自然的去向老师提问，也可以把自己的想法与老师更深入的分享而不必考虑其他学生的评论，能够将更真实的想法说出来，从而提振了学生的自信心，突出其个性，有助于其发散思维和创新意识的培养锻炼[2]。由此来看试点的效果是比较乐观的，在后续应当总结经验、优化完善，加速推广。

（二）获得成果分析

一是对于教学队伍的建设而言，网络课程体系需要高素质的师资团队来支撑，否则其核心竞争力就难以体现，网络课程也是能够较为全面和系统的反映出教师团队的综合水平[3]，因此开展基础科学网络课的首要任务在于建设一支德才兼备、层次合理、基础扎实、能力过硬的讲师团队。本次的网络课程试验中，选取的教师队伍在结构上注重了质量和可持续性，年龄层次中以中青年教师为主，经验丰富的老教師作起到了咨询指导作用，以高层次学历为主，兼顾教学方法和教学成绩，对教师的说课能力、动手能力、组织管理能力开展了相应的考核，并在课程开播期间，鼓励代课老师积极争取和参与到与材料研究和开发的相关项目中去，以良师带动学生，形成示范效应。

二是课程表现形式上，网络教学要紧跟时代步伐，及时更新课程内容，瞄准最新研究方向，课程的设计要做到与时俱进，其突出的代表是课件的设计制作[4]。目前的课件形式有PPT、FLASH、MV等多种形式，在内容上要着重把相关的研究成果和研究理念加入，在本课程中，材料结构是重点内容，老师就把在SCI期刊和Nature上发表的关于材料结构研究的成果囊括进了课件之中，激发学生的探索未知的兴趣，同时课件的表现方式上进行创新，利用flash动画功能，把一些材料微观结构的变化和微观粒子的运动做成形象的动画形式，便于学生理解。

三是在教学要素的选取上传上，各类课程的关键素材的选取是决定课程质量的成败所在，把好的教学素材上传至网络课程平台后，让学生更好地理解和掌握相关的知识要点，同时利于其记忆和理解，并且对于后续的知识复习巩固也有积极作用，不仅要把老师讲授的课件和视频音频资料除了因版权和保密原因不能外传外，都应该及时上传到课程资源区，方便学生下载回访，同时也要把课程教材和课程大纲与讲义的内容修改完善后一并上传，还有相应的教学参考资料，补充资料以及学生问答资料等，这些资料可以分为课前预习、课堂拓展和课后温习三种类型分不同时间段上传，帮助学生在上课前提前了解相关知识，做到心中有数，在课堂上让学生更好地大开眼界，丰富其知识内涵，在课后可以弥补有限课堂时间老师讲授知识内容相对狭隘这一不足。此外除了与教学内容直接相关的素材，还可以把一些材料学领域专家的研究经历、人生经历等记录视频、以及优秀老师的教学经验、教师风采、学生参与各类学术研究活动获取奖项的图片、有关学术成果的文字视频上传，让学生在身心愉悦的同时也能够以此为榜样，树立远大的理想，从内心激发他们的学习主动性。

四是学习巩固和效果检测上，所谓学而时习之，不亦乐乎。如果只顾向前学不回头检验学习情况，那么最终的结果是学后面忘前面，学习不系统不完备。在学习巩固和成果评价的方法上，多为建立习题库和试题库，并制定复习计划，习题库适合作业和课后任务相关联的，包括基本理论、基本规律、计算分析等理论知识，也涵盖了实验分析、实操实验等实践性的内容，让学生练习是对课程的一个延伸，这是巩固学习成果的有效方法，同时也是自我检验成果的方式之一，学生可以通过自己独立完成作业来发现自己的不足和短板所在，能够针对性地去补足短板和弱势，让自己的知识体系和学习基础更为扎实。测试题库是老师评估学生学习情况也是学校评价教师教学成果的方式，因为材料科学基础课程中相关理论性知识多，但是理论知识的最终还是要用到实践中去，测试题的目的就是督促学生更好地将基础性知识融会贯通，并且通过做相应的有实际应用背景的题目来启发对知识的综合应用，测试题库中包含了章节测试和总测试[5]，为老师提供了解题思路和参考答案，帮助老师可以更好地指导学生去灵活应对不同的实际问题，提高他们发现、分析、解决问题的能力和理论联系实际的综合应用能力。

五是师生的互动沟通方式。网络课程的最显著特征是有了更加便捷和丰富的师生交流沟通渠道，他们不需要面对面地进行信息的交互，让学生可以放下戒备和拘谨的心态，能够把自己学习的真实情况向老师全面的反馈，将学习中疑惑点和难点提出来，老师也能够更全面的掌握学生的实际学习效果，从而制定合理的教学辅导策略，其沟通的方式主要有社交平台、网站留言板、APP上的即时通讯等方式，这种方式下可以突破时空的限制，并且各类知识资源的获取更加便捷，内容更加丰富，问题答疑也不局限于课堂之上[6]，也有利于学生发散思维的培养，可以把灵感性的创新点及时与老师分享，后续或许成为重大的研究成果。

三、结束语

近年来的材料科学基础网络课程的试点是取得了良好的成果的，它在学习资源建设、学生积极性提升、师资队伍优化、学生个性化培养方面都发挥了重要功能，而在应用过程中，也要把握好教学过程设计、素材提供、题库编制、师生互动等工作，使其更好发挥作用。

黑龙江省教育科学“十三五”规划2019年度备案课题：材料科学基础课程教学体系的改革探索，编号GJD1319010

参考文献：

[1]郭明霞，黄娟.信息技术对教育发展的影响探究[J]软件导刊，2013，12（06）：18-19

[2]涂频.“以研促教”在网络课程改革与建设中的应用[J]创新教育，2015（30）：232-233

[3]计云萍，任慧平.基于网络教学综合平台的材料科学基础课程教学改革[J]中国冶金教育，2012（06）：43-44+49

[4]许艳丽，马德俊.基于网络教学的国家精品课程中教学录像的应用现状研究[J]继续教育，2012（02）：29-31

[5]陶晓静，王立群.关于我校网络课程建设与应用情况的分析[J]东莞理工学院学报，2010，17（04）：121-124

[6]赵跃智.基于平台的无机材料科学基础网络课程建设[J]中国现代教育装备，2012，19（05）：43-49

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2021/07/20