“線上+線下”混合式教學(xué)法在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

哈斯其美格 陳麗華* 肖朝虎 張禹晗

(1.西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730030；2.西北民族大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部，甘肅 蘭州 730030)

0 引言

國家高等教育的重要任務(wù)之一是高度重視學(xué)生能力素質(zhì)的提升，適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展專業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。高等院校本科生實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)很大程度上是通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)的。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是課堂理論知識(shí)掌握程度的確認(rèn)，更是培養(yǎng)學(xué)生科研能力、探索精神及創(chuàng)新意識(shí)的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)高等教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，是現(xiàn)階段高等院校教學(xué)改革的重要內(nèi)容[1-3]。

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我校非化學(xué)、化工類專業(yè)必修的一門重要基礎(chǔ)課程，是學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)培育的主要載體，是創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)的有效方式。我校基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)包括分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)及有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)這3門課程，是面向我校食品科學(xué)與工程、生物工程、生物技術(shù)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)、動(dòng)物科學(xué)、化學(xué)工程與工藝、制藥工程、環(huán)境工程、應(yīng)用化學(xué)及高分子材料與工程等10個(gè)專業(yè)開設(shè)的必修基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的是通過各門基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生熟練掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技能；正確掌握實(shí)驗(yàn)過程中涉及的各種儀器、設(shè)備的使用；熟練掌握各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、處理及表達(dá)的方法；求實(shí)創(chuàng)新科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)的培養(yǎng)，以及獨(dú)立思考、分析問題及解決問題等能力的培養(yǎng)，為后續(xù)專業(yè)課程的進(jìn)一步有效學(xué)習(xí)、及科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

因此，本研究認(rèn)為通過運(yùn)用“線上+線下”混合式教學(xué)法進(jìn)行基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，目的在于通過教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程產(chǎn)生濃厚的興趣愛好，促進(jìn)學(xué)生自主獲取知識(shí)的能力，為學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展及科學(xué)素養(yǎng)的提高奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，以期為后續(xù)開展的教學(xué)模式改革提供重要參考。

1 “線上+線下”混合教學(xué)法的概念

“線上+線下”混合教學(xué)法，是基于“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展而建立起來的一種全新的教學(xué)形式，將一些慕課、微課等為代表的優(yōu)質(zhì)線上網(wǎng)絡(luò)資源引入到面對面的線下課堂教學(xué)過程中，形成以線下面對面實(shí)體教學(xué)為主，線上各種優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源為輔的混合式教學(xué)模式，通過兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，構(gòu)建創(chuàng)新性的教學(xué)體系[4]?！熬€上+線下”混合教學(xué)法最大的亮點(diǎn)在于可充分應(yīng)用各種先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，優(yōu)化各類教學(xué)資源的利用率，實(shí)現(xiàn)各類教學(xué)資源之間的合理、有效配置，合理解決教學(xué)資源分布不均衡問題，實(shí)現(xiàn)較短時(shí)間內(nèi)大面積的推廣及應(yīng)用。

2 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在的問題

在傳統(tǒng)面對面的現(xiàn)實(shí)課堂教學(xué)中，課堂理論教學(xué)的進(jìn)度和課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)度并不是完全同步的，實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的進(jìn)度往往早于課堂理論教學(xué)的進(jìn)度。因此，大部分的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中，僅是簡單機(jī)械性地重復(fù)抄寫理論知識(shí)，按照實(shí)驗(yàn)教材中實(shí)驗(yàn)流程、操作機(jī)械性的模仿并處理相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果，最終的結(jié)果是導(dǎo)致大部分實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)效果根本無法得到保證。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端和不足主要表現(xiàn)：首先是實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)效果達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)，效果不佳。主要原因在于學(xué)生手頭的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)習(xí)資源相對貧乏，學(xué)生只能通過現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教材的學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)任務(wù)，憑借實(shí)驗(yàn)教材上有限的文字內(nèi)容，掌握大概的實(shí)驗(yàn)步驟及操作方法，不能達(dá)到預(yù)期的預(yù)習(xí)效果。同時(shí)，這種預(yù)習(xí)方式很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致許多學(xué)生只是照貓畫虎的抄寫實(shí)驗(yàn)過程及步驟，根本不理解具體的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理及步驟等，被動(dòng)地上課，被動(dòng)地學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)，被動(dòng)地實(shí)施各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作及技能及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析及處理，不能將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐操作緊密聯(lián)系進(jìn)行深入的鞏固、加深，嚴(yán)重影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)效率及學(xué)習(xí)效果。二是學(xué)生僅憑有限的課堂時(shí)間，很難準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)過程中的重點(diǎn)及難點(diǎn)內(nèi)容。例如無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，由于涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)比較零碎，且實(shí)驗(yàn)前后銜接不夠緊密，導(dǎo)致學(xué)生容易忽略重點(diǎn)操作環(huán)節(jié)。另外，實(shí)驗(yàn)過程中某些重點(diǎn)內(nèi)容并未在教材中進(jìn)行詳盡地講解，如果單純依靠教師課堂中的講解及演示，學(xué)生所掌握的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)及操作技能并不能達(dá)到預(yù)期的理想效果。三是很難客觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)成績。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)操作4部分考核內(nèi)容構(gòu)成實(shí)驗(yàn)課最終的成績。但是，實(shí)驗(yàn)課過程中，教師不可能精準(zhǔn)掌握每個(gè)學(xué)生實(shí)施實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過程中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，以及學(xué)生對相關(guān)知識(shí)及技能的掌握程度。因此很難做到客觀、全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3 基于“線上+線下”混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

“線上+線下”混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是將線下面對面實(shí)驗(yàn)教學(xué)與線上優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源有機(jī)融合，充分利用各種教學(xué)資源及平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)的一種“線上+線下”全新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。旨在突出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中的主體地位，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，多種教學(xué)形式的混合運(yùn)用，利于學(xué)生結(jié)合自身實(shí)際選擇最佳學(xué)習(xí)方式，利于激發(fā)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的興趣與熱情，利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)探索、創(chuàng)新意識(shí)精神的培養(yǎng)[5]。

3.1 基于“線上”平臺(tái)，提高課前預(yù)習(xí)效果

高等院校本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一是課前預(yù)習(xí)，學(xué)生要求在實(shí)驗(yàn)過程中按相關(guān)要求完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的全部實(shí)施任務(wù)，前提是必須做好課前預(yù)習(xí)。傳統(tǒng)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)僅是要求學(xué)生粗略了解本次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目的、原理、步驟等一般性問題，而這些內(nèi)容均為實(shí)驗(yàn)講義的內(nèi)容，因此導(dǎo)致同班同學(xué)的預(yù)習(xí)報(bào)告千篇一律，重要的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)變?yōu)槌瓕懼v義環(huán)節(jié)，致使學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低，甚至部分學(xué)生來到實(shí)驗(yàn)室對實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理等基本問題都不清楚，對某些實(shí)驗(yàn)步驟的細(xì)節(jié)、實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備更是完全不了解。因此，提高預(yù)習(xí)效率利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的大幅度提升。教師可以借助“線上”平臺(tái)，將每次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)要求、具體的實(shí)驗(yàn)講義PPT、涉及的相關(guān)儀器、設(shè)備具體操作視頻等實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容提前一周推送到本門課程建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)。與此同時(shí)，將化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引入到實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)及演練，有助于學(xué)生加深對實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砑安僮鞑襟E等要領(lǐng)的提前理解掌握。因此，利用化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行線上實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)，可以大大提高預(yù)習(xí)效果，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，大幅降低課堂實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)際操作失敗率。

3.2 基于“線上”平臺(tái)，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作

微課是借助“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展起來的一種新型信息化教學(xué)資源[6]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的微課是一類時(shí)間短、針對性強(qiáng)，畫面形象生動(dòng)，演示實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、儀器設(shè)備使用方法等的微視頻。微課可以反復(fù)播放，且不受空間、時(shí)間限制，學(xué)生可以隨時(shí)隨地利用電腦、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，根據(jù)自身實(shí)際需要進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)。依據(jù)微視頻的設(shè)計(jì)目的不同，微課可分為2種類型：一種是演示型微課；另一種是模擬型微課。演示型微課主要依據(jù)小型精密儀器設(shè)備的使用方法和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)操作單元進(jìn)行設(shè)計(jì)制作的，例如：分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的電子分析天平、酸堿滴定管、吸量管及微量滴定管等的使用方法，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中磁力攪拌器、紫外分光光度計(jì)的操作使用、 以及有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中化合物的溶解、結(jié)晶及重結(jié)晶等基本操作的微視頻都屬于是演示型微課。模擬型微課主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟，注意事項(xiàng)等進(jìn)行設(shè)計(jì)制作的。每次實(shí)驗(yàn)課前，教師提前一周將制作好的微課，上傳至該課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。學(xué)生通過本課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上發(fā)布的微課，提前熟悉練習(xí)本次實(shí)驗(yàn)涉及的操作技能，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與同學(xué)、教師進(jìn)行交流，有助于規(guī)范實(shí)際操作技能。課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)不僅可以彌補(bǔ)課堂教學(xué)中的不足，而且可以讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)探究，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增進(jìn)教師和學(xué)生之間交流和協(xié)作緊密性，利于教學(xué)質(zhì)量的大幅度提高。

3.3 基于“線上”平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)

“線上”平臺(tái)—化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，不僅可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，還可以避免部分實(shí)驗(yàn)造成的有毒、有害廢棄物的排放。實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色化學(xué)。在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中許多實(shí)驗(yàn)涉及高溫、高壓或易爆等高危險(xiǎn)，高能耗的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，然而這些內(nèi)容又是學(xué)生必須掌握的技能。因此，學(xué)生可通過借助“線上”平臺(tái)—化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，通過虛擬仿真操作，實(shí)現(xiàn)高溫、高壓等虛擬仿真操作，熟練掌握其基本操作技能，幫助深入了解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

4 結(jié)語

總之，“線上+線下”混合式教學(xué)法在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，有助于提升學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程的興趣與熱情，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生自主獲取知識(shí)的能力，為學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展及科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定了一定基礎(chǔ)。同時(shí)，可以彌補(bǔ)單純線下教學(xué)存在的不足，利于基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升。