基于多網絡平臺的材料科學基礎課程實時互動在線教學方法研究與實踐

王香 劉二寶 周惠敏

摘 ?要：根據雨課堂、騰訊會議和微信課程群三平臺的特點，構建了基于多種網絡平臺的材料科學基礎實時互動在線課程教學模式。通過對在線教學形式和環節的設計和實踐，分析材料科學基礎課程在線教學實施效果，總結經驗和存在的問題，進一步提出改進措施，提高在線教學質量。

關鍵詞：多網絡平臺;材料科學基礎;在線教學

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）02-0092-04

Abstract： In this paper， a real-time interactive online teaching model of Fundamentals of Materials Science was constructed according to the characteristics of the three network platforms， namely rain classroom， Tencent conference and WeChat. The teaching forms and links have been redesigned to meet the need of online teaching. We analyze the online teaching effect， summarize the experience， and point out the existing problems， furthermore， put forward improvement measures to improve the online teaching quality of Fundamentals of Material Science.

Keywords： multi-network platform; fundamentals of material science; online teaching

自2020年初新冠肺炎疫情爆發后，教育部做出了延期開學的決定，同時也要求充分發揮在線教學平臺和網絡多媒體的優勢，發出了“停課不停教，停課不停學”的號召。在這種情況下，所有任課教師都必須改變傳統的面對面授課方式，嘗試利用網絡進行線上教學。授課方式的變化，使教師們面臨了前所未有的挑戰。因為缺乏線上授課的經驗，哈爾濱工程大學材料科學基礎教學課程組結合所授課程和年級的特點，在超星學習通、雨課堂、騰訊課堂等線上授課平臺和騰訊會議、釘釘等視頻會議平臺之間進行比較、測試和選擇。發現每個平臺都有自己的優勢，但也存在局限性。雨課堂可以實現課件回放，有利于學生在課后對不懂的地方進行再次學習，雨課堂生成的課上教學活動數據報表也有助于教師分析和掌握課上情況，但是雨課堂只能通過彈幕和投稿在課上實現師生互動，而不方便實時語音交流。騰訊會議具有共享屏幕和實時語音互動的功能，可以實現教師同多名學生同時通過文字或語音溝通，但是騰訊會議不能提供課件和語音回放以及生成數據報表功能，下課后學生無法對不懂的內容重復收聽，教師也不好整體掌握學生的參與度和聽課效果[1-2]。另外，雨課堂和騰訊會議都存在一個共同的問題，就是課后教師與學生不便于進行實時的溝通與互動，微信課程群正好可以彌補這個不足。

材料科學基礎課程是材料類專業的核心課程，它將金屬材料、陶瓷材料和高分子材料的基本理論融合在一起，研究材料的共性規律，是側重于研究材料的成分與組織結構、加工制備工藝、性能與服役行為之間關系及其作用規律的一門應用基礎學科，它是學生接觸的第一門專業基礎課，也是基礎理論課和專業課銜接的紐帶[3]。這門課程的特點是涉及的內容廣泛、理論深，部分內容很抽象，學生不好理解。針對存在的這些問題，為了最大程度上提高教師的在線授課質量和學生的聽課質量，本教學課程組針對當前形勢下的在線教學方法進行了有益探索和實踐，結合雨課堂、騰訊會議和微信課程群三個在線網絡平臺的特點，充分發揮各平臺的優勢，使其協同作用，構建了一種基于多種網絡平臺的材料科學基礎實時互動在線課程教學模式，并在此方面開展了探索和實踐，以提高該課程的教學質量和教學效果。

一、在線教學設計

材料科學基礎課程采用“直播、線上活動、線下答疑”相結合的方式，從授課形式、課前預習、課程互動、課堂管理、課后監督等方面使學生全程積極參與到教學活動中。教學環節覆蓋“課前、課中、課后”整個學習過程，形成了“自學、講授、互動、反饋”的學習閉環。

（一）在線教學形式設計

充分利用雨課堂、騰訊會議和微信課程群三平臺的優勢，構建了基于多種網絡平臺的材料科學基礎課程實時互動在線教學模式。在線教學形式總體設計如下：

1. 利用騰訊會議的共享屏幕和語音同步功能進行材料科學基礎課件的在線演示、直播授課，提供實時操作圖像，可以保證教學效果。

2. 借助雨課堂的實時彈幕、限時習題測試、考勤簽到等形式加強教學互動，了解學生的實時掌握情況，提高學生課堂參與度。

3. 通過雨課堂發布講義、教學大綱、教學日歷、教學參考書等教學資料、課程公告和課后作業等，學生可以在線學習，也可以下載后學習，為輔助學生預習和鞏固對知識點的消化吸收提供豐富的學習資源。

4. 根據雨課堂測試生成的各種上課數據報表實時地分析總結學生對學習內容的總體掌握情況。每次課程結束后，課件和語音講解自動保存至雨課堂，學生可以隨時回看，鞏固所學內容。

5. 通過微信課程群隨時與學生保持溝通，關心學生的思想動態，關愛學生，為學生釋疑解惑，幫助他們進一步理解消化尚未吃透的內容。

（二）在線教學環節的設計

在線教學主要涉及到三個環節：課前、課中和課后?？傮w設計如下：

1. 課前

教師按照課程大綱和內容的邏輯性，逐一梳理知識點，將材料科學基礎課程中以章為單位的傳統PPT課件拆解為以講為單位，并在每個知識點講授完成后穿插2～3個測試題，以起到激活學生思維，鞏固知識點的作用，或設置思考題，引發學生進行深層次的思考，拓展思維。上課前兩天，教師可以通過給學生布置雨課堂課程的學習任務、上傳相關教學資料和預習內容PPT、在中國大學MOOC或其他視頻網站上選取內容與新課相關的素材或鏈接發布在雨課堂上，方便學生結合時間選取相關的內容預習。同時利用雨課堂上的分組和討論區，使學生進行分組討論，學生可以隨時將分組討論遇到的問題在討論區內進行反饋，開展課程討論，未解決的問題再由教師給予答疑。通過以上方式，可以幫助學生提高預習效果，為課堂教學做好“預熱”準備。教師還可以在雨課堂上發布公告，提醒督促學生在規定時間內完成雨課堂平臺上的課后作業和章節測試。

2. 課中

上課前幾分鐘，學生通過雨課堂掃碼簽到，教師可以及時地核實學生出勤情況，加強課堂管理。課堂上，教師依據大綱內容和設計的知識點在騰訊會議平臺進行直播授課，授課過程中，學生有不理解的內容，可以通過雨課堂的彈幕功能發布，教師可以選擇有針對性的問題及時為學生解答。每個知識點講解完成后，可以發起課堂活動，利用雨課堂限時答題的功能發布測試習題，測試過程中，可以隨時關注學生的答題情況，測試結束后，對出現問題較多的知識點尋找原因，進一步講解，也可以利用雨課堂隨機點名的功能抽取學生，讓學生利用騰訊會議的同步語音功能對某些問題進行分析和討論，使每名學生都能參與到課堂中來，這樣不僅可以規避學生因長時間聽課疲憊導致的精力不集中現象，還可以調動學生學習的主動性，鞏固知識點，也便于直觀了解與檢驗學生對課程知識點的掌握情況，把暴露出來的對知識點理解不透或有偏差的問題及時解決。

3. 課后

教師課后通過微信課程群與學生保持溝通，關心學生的思想動態，回答學生提出的問題，幫助他們理解消化吸收課上尚未吃透的內容。通過查看雨課堂的后臺數據分析報告，及時掌握學生的上課參與情況和測試答題的總體情況，對雨課堂“預警”的學生發出提醒。利用雨課堂布置課后自主復習的知識點并發布作業，限時學生在下次上課前一天完成提交，教師在課前完成試卷的批改工作，批改時可以在線對指定內容進行批注，或在圖片上直接圈畫評定、打分，有不合格的可以打回重做，實現針對性評價和高效反饋，使學生可以實時地發現自己存在的問題和不足。通過這種方式檢驗學生的學習效果，總結學生掌握不牢的知識點、易錯點，并在后續授課中，加強對相關知識點的講解。同時注重知識的連貫性，在后續章節的講授過程中，加強前后相關知識的聯系，使學生明白材料科學基礎課程的知識體系和各知識點的關系，形成系統的知識儲備。

二、在線教學實施

（一）課前精心準備

為了保證線上教學的質量，材料科學基礎教學課程組在課前積極討論選擇對應各環節的授課平臺、授課方式和知識點的梳理等各項工作。積極準備教學材料，包括預習內容、課堂演示文稿、課堂測試題目以及課后作業等。

對于在線教學內容，按照材料科學基礎課程大綱要求和課程內容的邏輯性梳理授課內容，一般將每個課時設計成2～3個教學模塊，每個教學模塊中間穿插1～2個測試題，測試題目設計時主要以剛講過的知識點為依據，形式可以是單選題、多選題、判斷題、填空題和思考題。此外，通過對講授知識的分解，可以將傳統的以教師為主的單一理論講授過程轉變為引導學生不斷思考、探索的求知過程，提高學生的課堂參與度。有些教學內容，通過一般PPT的講解就能達到教學目標，而有些內容，需要用二維或三維動畫進行演示幫助學生更好地理解。例如晶體結構中面心立方和密排六方晶體的空間堆垛、晶體缺陷中位錯的形成和滑移、攀移過程、金屬的結晶和固態相變過程中的形核及生長過程、金屬的塑性變形過程等都是教學中的重點和難點內容，比較抽象，學生理解起來有困難。教學設計中采用二維、三維動畫的方式對這些內容進行演示，通過這種方式使這類內容更加形象和生動，便于加深學生的理解，提高教學效果。

（二）授課中有效掌控秩序、合理組織進度

通過組織學生課前到雨課堂平臺簽到，授課中在騰訊會議觀看教學內容實時演示和講解，在雨課堂即時答題，保證學生有效參與到教學活動中。根據學生課堂答題的情況掌握學生對所講內容的理解和消化程度，教師對學生學習的薄弱環節進行定點精確講解，及時合理地調整教學進度，保證學生學會、學通。

在網絡直播授課開始前，教師將事先預訂好的騰訊會議室通過微信課程群或雨課堂公告通知給學生，要求學生課前10分鐘進入騰訊會議室，并及時進入雨課堂平臺簽到，確保學生出勤率。課堂上采用騰訊會議的共享屏幕和語音同步功能講解教學內容，根據所授課程內容的難易程度，適當地調整教學進度，比如晶體缺陷中位錯的運動、位錯的彈性應力場、位錯之間的交互作用、三元共晶相圖、單晶體的塑性變形部分內容比較抽象，在講解的時候就要根據學生的接受情況適當放慢速度。而對于如合金相結構、結晶理論的應用、多晶體的塑性變形等較易理解部分的內容，可以適當地加快講解速度。授課過程中，對學生通過雨課堂彈幕發布的不理解或者標識不懂的PPT內容，調整進度，改變教學策略，有針對性地及時解答。每個知識點講解完成后，利用雨課堂發布測試習題，在發布題目時根據實際情況設置答題時間，過程中關注學生的答題情況，然后對出現問題較多的知識點進行定點精確講解，或者改變思路引導學生去深入地思考、理解，也可以隨機抽取學生，利用騰訊會議的同步語音功能對某些問題進行分析和討論。有些需要深入討論的知識點，學生往往選擇在課間休息的時候與教師在騰訊會議室進行語音互動，互動的效果與平時傳統課堂的效果很接近。學生對于課堂上沒有聽清楚的內容，還可以課后到雨課堂平臺收看回放，在遇到不明白的知識或者自己有了一些新的想法后，可以通過微信課程群與教師進行互動和溝通。

（三）課后認真總結

針對課堂習題中學生的得分情況，分析總結，了解學生們對相應知識點的掌握情況。反思教學設計、教學策略是否達到預期效果，及時找出原因，揚長避短、精益求精。鼓勵學生對課堂上沒弄明白的知識，在微信課程群里進行提問，授課老師會在微信課程群中及時進行解答，為學生釋疑解惑。

教師課后查看雨課堂的后臺數據分析報告，根據每道測試題的正確率和答題率，分析學生們對相應知識點的掌握程度，反思教學設計和教學策略中存在的問題，思考改進之處。同時，通過微信課程群對雨課堂“預警”的學生發出提醒，再通過班級干部和班主任了解“預警”學生的思想動態和學習狀況，幫助他們克服困難，調整學習狀態。根據學生們課堂對知識點的掌握和消化程度，有針對性地設計課后自主復習的知識點和作業并發布在雨課堂平臺上，要求學生限時完成后在雨課堂平臺提交，教師及時地完成試卷的批改工作，指出存在的問題，有不合格的打回重做，使學生們實時地發現自己存在的問題和不足。為鞏固學生學習的效果，每講完一章的時候，教師出一套章節測試題，通過雨課堂試卷發布，限時完成答題，并且將測試結果計入到平時成績中。鼓勵學生們對各測試題、作業題和復習時存在的問題開展小組討論，如果仍有不明白的問題，發布在微信課程群里，教師會及時給予解答。

三、在線教學成效

（一）學生出勤率高

材料科學基礎課程本學年共80學時，由3位教師分別為3個授課班授課。根據雨課堂平臺記錄，3個授課班應到課人數156人，實到課人數每次都在153人以上，到課率接近100%，大多數同學均提前10分鐘左右在雨課堂平臺進行課前簽到。

（二）師生互動良好

雨課堂、騰訊會議和微信課程群三個平臺，實現了優勢互補。在課堂上教師通過發布習題，要求學生在規定的時間內完成作答。一方面調動了學生的積極性，提醒學生注意聽講。另一方面能夠及時掌握學生對知識的掌握情況，對學生易錯處進行有針對性的講解。學生在課堂中也會通過發布彈幕或語音的形式與老師進行交流，老師會對發布的內容進行有針對性的回復。課后，學生將分組討論后仍然存在的問題反饋到微信課程群，教師及時給予回復和解答，幫助學生消化吸收。

（三）學生參與度高

通過近一年的實踐，發現無論是課堂聽課，還是習題作答，學生們都能積極參與。每一道課堂測試題，學生的參與度都在90%以上。絕大多數學生都能高質量地完成教師布置的課后作業，能夠在規定的時間內完成作業的提交，也很少有打回重做的現象，表明這種授課方式能夠實現學生對于知識的理解和掌握。

四、在線教學經驗總結

通過近一年的線上教學模式初步實踐，目前所采取的這種基于多網絡平臺的材料科學基礎課程“雨課堂+騰訊會議+微信課程群”實時互動在線課程教學模式主要存在以下的優勢和需要改進之處。

（一）充分利用各在線平臺的優勢

各在線授課平臺的側重點不同，教師要結合所教課程的屬性、充分考慮學生的層次和自己在教學方面的優缺點，結合在線平臺的特點，選擇合適的教學平臺組合，以達到滿意的教學效果。材料科學基礎課程的特點是涉及到大量微觀的概念，知識點較抽象。為了能夠幫助學生理解，在課堂教學中要大量利用圖形、動畫來輔助教學，因此選用騰訊會議作為在線直播平臺，提供即時、穩定的在線演示。同時利用雨課堂的在線教學記錄、統計、回放功能，對學生的學習情況進行及時的分析。因此課程組選擇采用“雨課堂+騰訊會議”的方式來進行線上直播教學，同時采用微信課程群的即時通訊功能來進行教學活動的發布和對學生問題的回答。

（二）充分考慮在線教學的特點

由于在線教學不能像在教室一樣與學生面對面的交流，難以掌握學生的即時狀態，因此在線上教學中不能像線下那樣面面俱到地講，要對教學內容進行重新梳理，有針對性地重新設計教學環節。要區分知識點的重要程度、難易程度。對重點、難點內容進行精講、細講，對容易理解的可以讓學生自己進行學習，通過合理地設置課內習題、課后作業和章節測試來考察學生的學習效果。

（三）充分調動學生的積極性

線上有很多優秀的教學資源，教師要進行搜集、整理，提供給學生，讓學生能夠利用這些教學資源幫助自己進行學習。教師在課堂上把重點難點講清楚，把教學內容系統化，使學生掌握的知識更成體系。這就促使學生主動融入到教學活動中，充分調動了學生的積極性。

（四）有待改進的問題

通過線上教學實踐，教學課程組也發現了一些有待改進的問題，例如，雨課堂發布課堂習題時需要給學生留出充足的思考時間，最好不要一起發布多道練習題，否則學生答題時間不夠，影響答題效果;在課堂習題設計過程中要充分考慮不同題型的特點，根據需要設計有代表性的題型，如選擇題方便成績統計，主觀題可以反映學生的思維過程，填空題可以考察學生對知識點掌握的準確程度，但填空題在統計數據時會因為表述方式不同而誤判，需要慎重選擇。授課過程中，也發現了個別學生有時候會出現網絡疲勞現象，也有個別學生顯示狀態為“在線”，而實際不認真上課的情況，這是在線教育的一個普遍問題。另外，在線教學時，在學生端，如果使用的是一臺設備，通常就需要在雨課堂和騰訊會議之間進行切換，所以為了更便捷，就至少需要一部手機和一臺電腦或ipad才能實現更好的學習效果。

五、結束語

通過近一年的在線教學實踐，對材料科學基礎課程的在線教學方法進行了有益的探索和研究，取得了較好的效果。通過雨課堂、騰訊會議、微信課程群三平臺共同構建了多形式實時互動的在線課程教學模式。通過騰訊會議共享屏幕功能實現授課PPT和語音同步直播，保證在線授課效果，借助雨課堂的實時彈幕、限時習題測試、考勤簽到等加強教學互動，了解學生的實時掌握情況，提高了學生的課堂參與度;通過雨課堂發布教學資料、課程公告、課后作業和章節測試，鞏固學生對知識點的消化吸收;結合微信課程群隨時為學生釋疑解惑，幫助學生進一步理解消化尚未吃透的內容，體現了以學生為中心、以成果導向的教學理念，進一步培養了學生的自主學習、課堂參與和獨立思考能力，提高了在線教學成效。

參考文獻：

[1]王建國.采用語音課件方式進行在線教學的探索、實踐與思考[J].大學化學，2021，36（7）：158-162.

[2]柴媛媛，王衛國.基于騰訊會議和雨課堂的在線教學模式探索[J].計算機教育，2020（11）：48-52.

[3]王彥平，王順花，李芳紅.多措并舉提高“材料科學基礎”課程課堂教學質量[J].教育教學論壇，2020（31）：217-218.