基于Blackboard與微課的《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革與實(shí)踐

李艷艷，章劍波，葉 飛

(南方科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程系，廣東 深圳 518055)

2016年中國(guó)正式加入國(guó)際工程教育《華盛頓協(xié)議》組織，標(biāo)志著我國(guó)工程教育質(zhì)量得到國(guó)際認(rèn)可，此后，各大高校掀起工程教育認(rèn)證熱潮[1-2]。依據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于學(xué)生評(píng)價(jià)部分，要求對(duì)于學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)進(jìn)行跟蹤與評(píng)估，并通過(guò)形成性評(píng)價(jià)保證學(xué)生畢業(yè)時(shí)達(dá)到畢業(yè)要求。形成性評(píng)價(jià)包括在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)各種方式觀察和評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)糾正，并通過(guò)學(xué)生的反饋有針對(duì)性的改進(jìn)教學(xué)。因此，對(duì)于課程教學(xué)建設(shè)提出新的要求，需要不斷完善和健全教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)，同時(shí)教師需要注重學(xué)生的反饋，據(jù)此開(kāi)展教學(xué)，并加強(qiáng)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系建設(shè)。

我校材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)自成立以來(lái)，努力朝著工程認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行課程建設(shè)，按照“學(xué)以致用”的要求注重學(xué)生工程知識(shí)的學(xué)習(xí)及工程思維的培養(yǎng)?！段锢砘瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)》是一門(mén)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，按照工程認(rèn)證的要求，學(xué)生必須具備解決復(fù)雜工程問(wèn)題所需數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并能夠?qū)⑦@些知識(shí)用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題。作為基礎(chǔ)課程應(yīng)該加強(qiáng)辨別、表達(dá)和分析復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)，以達(dá)到“解決復(fù)雜工程問(wèn)題”的培養(yǎng)目標(biāo)[3]。因此，對(duì)于學(xué)生基礎(chǔ)工程知識(shí)能力的培養(yǎng)是基礎(chǔ)課程，特別是實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的重點(diǎn)，此外，學(xué)生還需要通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，形成自主學(xué)習(xí)的能力，并建立終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，具備終身學(xué)習(xí)的思維和行動(dòng)能力。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和智能化工具正逐步進(jìn)入各大高校的課堂中，如Blackboard(以下簡(jiǎn)稱(chēng)BB)平臺(tái)、Sakai系統(tǒng)、慕課、微課、雨課堂和翻轉(zhuǎn)課堂等[4-5]。根據(jù)工程教育認(rèn)證的要求，本文提出將BB平臺(tái)和微課運(yùn)用到《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程中，主要應(yīng)用于課前和課后的環(huán)節(jié)，并在課堂中輔助實(shí)驗(yàn)操作，通過(guò)分析其可行性，進(jìn)行探索實(shí)踐，并對(duì)于學(xué)生的滿意度進(jìn)行調(diào)查。

1 《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)現(xiàn)狀分析

《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是針對(duì)我系大二學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，由于實(shí)驗(yàn)理論成熟，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為經(jīng)典，實(shí)驗(yàn)類(lèi)型以驗(yàn)證型為主，探究性為輔，著重學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的規(guī)范技能訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)能力，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)作風(fēng)、規(guī)范嫻熟的實(shí)驗(yàn)技能、靈活創(chuàng)新的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為材料學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為上課前學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行預(yù)習(xí)，并完成預(yù)習(xí)報(bào)告；上課時(shí)教師簡(jiǎn)單講述理論并演示實(shí)驗(yàn)操作之后，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案和教師講解開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；課后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告給予評(píng)價(jià)，并進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。這也是目前大多數(shù)高校采取的教學(xué)方式。筆者在近幾年的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，這種教學(xué)模式存在如下問(wèn)題，具體包括：

(1)課前對(duì)實(shí)驗(yàn)缺乏直觀了解，并且缺乏反饋。學(xué)生在課前只是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備及操作缺乏直觀認(rèn)識(shí)，無(wú)異于“紙上談兵”，不利于實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)。并且由于缺乏交流，教師不清楚學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，學(xué)生困惑之處也不能及時(shí)得到反饋，不利于教師有針對(duì)性地開(kāi)展教學(xué)；

(2)學(xué)生按部就班完成實(shí)驗(yàn)，缺乏思考。課堂上學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案中的步驟，一步一步完成實(shí)驗(yàn)，只是學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)操作，缺乏對(duì)于原理以及實(shí)驗(yàn)中可能存在問(wèn)題的思考，不利于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)；

(3)課后缺乏總結(jié)與討論，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析整理之后即可完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，缺乏對(duì)于實(shí)驗(yàn)的總結(jié)以及深入思考，教師批閱報(bào)告之后也未能及時(shí)將信息反饋給學(xué)生，這樣學(xué)生不清楚自己實(shí)驗(yàn)報(bào)告的問(wèn)題，不利于歸納總結(jié)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

因此，現(xiàn)有的教學(xué)方式已經(jīng)很難適應(yīng)新時(shí)代對(duì)于人才培養(yǎng)的需求，也很難滿足工程教育認(rèn)證基本的要求。為了提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題以及創(chuàng)新能力，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革已是迫在眉睫。

2 Blackboard與微課輔助教學(xué)的可行性分析

2.1 Blackboard

BB平臺(tái)為教師和學(xué)生創(chuàng)建了自主的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，使教師和學(xué)生擁有個(gè)性化教與學(xué)的空間，其功能可覆蓋整個(gè)教學(xué)過(guò)程。但實(shí)驗(yàn)課程與理論課程不同，實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練是課程的核心，是任何網(wǎng)絡(luò)課程都不能取代的，因此，BB平臺(tái)可以通過(guò)豐富的應(yīng)用工具來(lái)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)。其主要功能包括課程建設(shè)、教學(xué)資源共享展示、教學(xué)互動(dòng)及交流協(xié)作等。教師可通過(guò)BB平臺(tái)有效地管理課程、設(shè)計(jì)教學(xué)、布置作業(yè)和評(píng)測(cè)反饋，這種靈活的教學(xué)方式有利于提高教學(xué)質(zhì)量[6]。學(xué)生可以通過(guò)豐富的板塊內(nèi)容隨時(shí)隨地，根據(jù)自身需求獲取教學(xué)資源，參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，使學(xué)習(xí)更主動(dòng)，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效果，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2.2 微課

微課是以微視頻為主要載體的新型教學(xué)資源，通過(guò)某一知識(shí)片段的講解輔助學(xué)習(xí)活動(dòng)。微課視頻需要內(nèi)容顯著，重點(diǎn)突出，講述學(xué)習(xí)過(guò)程中的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，或者一個(gè)問(wèn)題的解決思路和方法等[7]。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生單純地通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行預(yù)習(xí)，畢竟是“紙上得來(lái)終覺(jué)淺”，對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)操作欠缺直觀的了解，而通過(guò)教師制作的實(shí)驗(yàn)操作微課，則可以清晰明了地了解實(shí)驗(yàn)儀器，以及學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作，特別是對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的掌握有很大的幫助。微課對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義主要包括：利于學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備并掌握規(guī)范化操作，有助于課堂上學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力的提升。通過(guò)將微課應(yīng)用于課前、課堂和課后，保證教學(xué)活動(dòng)和學(xué)習(xí)活動(dòng)的連貫性，完善教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)。但微課由于缺乏平臺(tái)監(jiān)督，需要學(xué)生高度配合，若學(xué)生不能積極主動(dòng)學(xué)習(xí)，則對(duì)于實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)意義不大，因此微課的實(shí)施需要網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)予以輔助。

因此，結(jié)合BB平臺(tái)與微課的特點(diǎn)，將兩者結(jié)合應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有充分的理論可行性。

3 基于Blackboard平臺(tái)與微課融合的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

針對(duì)《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中存在的問(wèn)題，將BB平臺(tái)和微課優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，探索將其融合應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)建設(shè)中，完善課前和課后的教學(xué)環(huán)節(jié)，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。以“粘度法測(cè)定聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量”為例進(jìn)行闡述。

圖1 基于Blackboard平臺(tái)與微課的教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 課前教學(xué)建設(shè)

3.1.1 制作實(shí)驗(yàn)微課

根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將高聚物分子溶液的配制、純?nèi)軇┝鞒鰰r(shí)間的測(cè)定和溶液流出時(shí)間的測(cè)定利用高清攝像機(jī)錄制成視頻，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理利用錄屏軟件錄制成視頻，然后通過(guò)“快剪輯”軟件對(duì)視頻進(jìn)行處理，如添加字幕、剪切視頻等，制作成簡(jiǎn)短、高質(zhì)量的微課視頻。每個(gè)視頻講解一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，言簡(jiǎn)意賅，利于學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理的學(xué)習(xí)。

3.1.2 基于Blackboard平臺(tái)的設(shè)置

對(duì)于BB平臺(tái)的課程建設(shè)，通?？梢圆捎谩耙再Y源為中心”和“以學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心”進(jìn)行建設(shè)，為了充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。我們嘗試將兩者結(jié)合，以“學(xué)習(xí)活動(dòng)”為主，“資源”為輔，進(jìn)行課程建設(shè)。課程建設(shè)將分四步走：

3.1.2.1 課程信息設(shè)置

課程通知部分在課前將課程的上課時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容及預(yù)習(xí)要求等通過(guò)“創(chuàng)建公告”的形式進(jìn)行設(shè)置，讓學(xué)生對(duì)于課程提前了解；教師簡(jiǎn)介部分，將授課教師的基本信息，聯(lián)系方式等設(shè)置；課程簡(jiǎn)介部分，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)目的、基本原理、實(shí)驗(yàn)操作等進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。

3.1.2.2 課程內(nèi)容設(shè)置

通過(guò)創(chuàng)建項(xiàng)目，說(shuō)明內(nèi)容信息，并將實(shí)驗(yàn)方案作為附件上傳文件，學(xué)生可以在課前下載進(jìn)行預(yù)習(xí)；通過(guò)創(chuàng)建文件，將微課視頻進(jìn)行上傳，方便學(xué)生提前下載觀看學(xué)習(xí)；同時(shí)，通過(guò)查找一些與課程內(nèi)容相關(guān)的優(yōu)秀文字及視頻資源，將其上傳至BB平臺(tái)，供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。

3.1.2.3 互動(dòng)專(zhuān)區(qū)

首先組建課程小組，對(duì)于實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中的問(wèn)題，以小組形式進(jìn)行交流討論，并展示自己的答案或者成果進(jìn)行資源共享。

3.1.2.4 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

課前學(xué)生將預(yù)習(xí)報(bào)告上傳，教師及時(shí)進(jìn)行批改并給出反饋意見(jiàn)，學(xué)生可以及時(shí)改正，教師可以掌握學(xué)習(xí)預(yù)習(xí)情況，并據(jù)此開(kāi)展教學(xué)。同時(shí)，對(duì)于學(xué)生的預(yù)習(xí)情況給予評(píng)價(jià)。

3.2 課堂授課及實(shí)驗(yàn)操作

教師針對(duì)預(yù)習(xí)中的問(wèn)題，有針對(duì)性地簡(jiǎn)單講解理論及實(shí)驗(yàn)操作部分，學(xué)生根據(jù)教師的講解以及實(shí)驗(yàn)微課，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，節(jié)省熟悉儀器時(shí)間，解決操作易錯(cuò)的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若有疑惑或者問(wèn)題可以隨時(shí)交流討論，教師將學(xué)生的問(wèn)題進(jìn)行匯總。此外，教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作及交流討論給予評(píng)價(jià)。

3.3 課后復(fù)習(xí)

教師將學(xué)生預(yù)習(xí)和課堂中討論的問(wèn)題進(jìn)行匯總制作復(fù)習(xí)資料，并上傳至BB平臺(tái)。學(xué)生根據(jù)復(fù)習(xí)資料進(jìn)行復(fù)習(xí)，完成測(cè)驗(yàn)題目，歸納總結(jié)之后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并上傳至BB平臺(tái)。教師及時(shí)批閱試題及實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并給出反饋意見(jiàn)，師生和生生可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的討論，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。通過(guò)分析、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題，養(yǎng)成勤于思考、善于總結(jié)的良好習(xí)慣，并為解決復(fù)雜工程問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告及交流討論情況給予評(píng)價(jià)。

因此，將BB平臺(tái)與微課融合應(yīng)用到《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程中，既能讓學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作技能，又能解決課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)中存在的問(wèn)題，完善教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)，形成合理的評(píng)價(jià)體系。通過(guò)一個(gè)學(xué)期(32學(xué)時(shí))的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)學(xué)生發(fā)布調(diào)查問(wèn)卷，結(jié)果表明，近80%學(xué)生認(rèn)為采取網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)的形式，有利于實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中存在的課前及課后教學(xué)環(huán)節(jié)建設(shè)不完善，以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的評(píng)價(jià)不全面的問(wèn)題，基于工程教育認(rèn)證要求，通過(guò)將Blackboard與微課融合應(yīng)用到《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的課前預(yù)習(xí)，課堂操作及課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步完善了課堂教學(xué)建設(shè)，強(qiáng)化了學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系。實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)課堂到新型課堂的轉(zhuǎn)變，從知識(shí)課堂向能力課堂的轉(zhuǎn)變，從填鴨式教學(xué)到互動(dòng)式教學(xué)的轉(zhuǎn)變，從教師講授為主到學(xué)生學(xué)習(xí)為主的轉(zhuǎn)變，從而深化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)，提升了教學(xué)質(zhì)量。