粟銀 田曉霞 馬麗斯 林梅
摘要課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是大學(xué)化學(xué)教學(xué)中的重要一環(huán)。但當(dāng)前,由于學(xué)時(shí)少、知識(shí)點(diǎn)多及學(xué)生差異性大,使得大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以有效開(kāi)展。為了解決這一問(wèn)題,基于互聯(lián)網(wǎng)和各種信息技術(shù)的發(fā)展,提出在大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、線上教學(xué)平臺(tái)的建立,實(shí)現(xiàn)了課前線上預(yù)習(xí)、課中線下互動(dòng)及課后線上線下討論的教學(xué)過(guò)程。學(xué)生的空閑時(shí)間得到了有效利用,最終,顯著提高了教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞 線上線下 大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 混合教學(xué)
中圖分類號(hào):G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADOI:10.16400/j.cnki.kjdk.2021.27.037
Exploration and Practice of Online and Offline Mixed Teaching of College Chemistry Experiment
SU Yin[1], TIAN Xiaoxia[1], MA Lisi[1], LIN Men[2],
([1]Foundation Department, Air Force Engineering University, Xi’an, Shaanxi 710051;
[2]School of Aeronautical Engineering, Air Force Engineering University, Xi’an, Shaanxi 710038)
AbstractIn class experiment is an important part of college chemistry teaching. However, at present, due to less class hours, more knowledge points and great differences among students,it is difficult to carry out college chemistry experiment teaching effectively.Inordertosolvethisproblem,basedonthedevelopmentofInternetandvariousinformation technologies, itisproposedtocarryoutonlineandofflineHybridTeachingincollegechemistryexperimentteaching.Throughtheoptimization ofexperimentalteachingcontentandtheestablishmentofonlineteachingplatform,theteachingprocessofpreviewonthefront line, interaction in the middle line and offline and online and offline discussion after class is realized. Students’ free time has been effectively used, and finally, the teaching effect has been significantly improved.
Keywordsonline and offline; college chemistry experiment; mixed teaching
0引言
大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是大學(xué)化學(xué)課程教學(xué)過(guò)程重要的實(shí)踐環(huán)節(jié),是鞏固理論知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新能力、培養(yǎng)科學(xué)精神的手段,在高等學(xué)校人才培養(yǎng)中是不可替代的一環(huán)。然而,大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在學(xué)時(shí)少、知識(shí)點(diǎn)多及學(xué)生差異性大這些問(wèn)題,影響了大學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量。
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展、在線平臺(tái)建設(shè)、數(shù)字化教育資源的出現(xiàn)等都是現(xiàn)代教育技術(shù)的主要呈現(xiàn)形式,將在線的網(wǎng)絡(luò)資源應(yīng)用在線下的教學(xué)中產(chǎn)生了線上線下混合式教學(xué)模式,這種模式解決當(dāng)前教學(xué)中出現(xiàn)的一些問(wèn)題,效果明顯。全媒體時(shí)代的互聯(lián)網(wǎng),“云+網(wǎng)+端”成為信息時(shí)代的新型基礎(chǔ)設(shè)施,為線上線下教學(xué)一體化提供了基礎(chǔ)支持。依托這一基礎(chǔ),很多教學(xué)平臺(tái)、高校、個(gè)人推出了線上教學(xué)視頻及課件,學(xué)生可以根據(jù)需求加以學(xué)習(xí),解決了各地、各學(xué)校教育資源分配問(wèn)題,時(shí)間、空間問(wèn)題。傳統(tǒng)教學(xué)中都是教師單向輸出,學(xué)生被動(dòng)接受,老師是課堂的中心,混合式教學(xué)把學(xué)生作為中心,所有的教學(xué)活動(dòng)以學(xué)生的學(xué)習(xí)效果為中心。[1]混合式教學(xué)可以用技術(shù)的手段給學(xué)生示范、訓(xùn)練動(dòng)手能力,提供網(wǎng)絡(luò)資源;利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可以直播授課、觀看視頻、作業(yè)自測(cè)、交流討論等,能提高師資的利用效率,學(xué)生按照自己需求觀看課件,提高師生間交互程度;有的平臺(tái)能精細(xì)掌握學(xué)生的情況,實(shí)現(xiàn)因材施教;這種模式給課堂留下了更多深入探討的時(shí)間。這樣,學(xué)生在課前-課上-課后整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)都最大限度地發(fā)揮主觀能動(dòng)性,教師也可以減少授課環(huán)節(jié)的一些重復(fù)工作量。
本學(xué)科組根據(jù)《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見(jiàn)》,發(fā)展以互聯(lián)網(wǎng)為載體的教育模式,并將現(xiàn)代教育和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合,利用互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué),提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,形成信息化教學(xué)條件下的線上線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式,打造現(xiàn)代化教學(xué)平臺(tái),提升大學(xué)化學(xué)的教育教學(xué)質(zhì)量。
1我校大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀
我校“大學(xué)化學(xué)”課程開(kāi)設(shè),一部分是面向后勤學(xué)院所屬專業(yè)的學(xué)生,作為一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程;另一部分面向其他專業(yè)全期學(xué)生,作為選修課程;大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為課內(nèi)實(shí)驗(yàn),是大學(xué)化學(xué)課程的組成部分。學(xué)生來(lái)自五湖四海,人數(shù)多,他們的實(shí)驗(yàn)基本理論、基本知識(shí)、基本技能差異性極大。中學(xué)階段,鑒于學(xué)校條件和高考?jí)毫?,老師通常將化學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)作理論課講解,學(xué)生死記硬背實(shí)驗(yàn)條件、反應(yīng)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果;有的老師可能會(huì)播放演示實(shí)驗(yàn);極少數(shù)老師會(huì)給學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的機(jī)會(huì),即使有,時(shí)間也特別有限。這樣,形成了學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是完全陌生的局面,面對(duì)常規(guī)儀器的操作都無(wú)從下手。即使有基礎(chǔ)稍好的同學(xué),能夠按部就班完成實(shí)驗(yàn)步驟,卻難以理解與消化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,鞏固和延伸理論知識(shí)。
學(xué)生實(shí)驗(yàn)前要求閱讀實(shí)驗(yàn)教材,掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、方法與步驟等內(nèi)容,其中涉及的原理、儀器規(guī)范使用方法、數(shù)據(jù)處理軟件這些要求在預(yù)習(xí)階段要完全掌握,學(xué)生結(jié)合預(yù)習(xí)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)的預(yù)習(xí)部分。實(shí)際上,學(xué)上往往直接摘抄實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容;同時(shí),開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)資料并不多,學(xué)生使用互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)間有限,針對(duì)性個(gè)人的預(yù)習(xí)實(shí)現(xiàn)不了。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),教師需要完整講授實(shí)驗(yàn)原理、方法、步驟等內(nèi)容,提醒學(xué)生實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),學(xué)生才實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)儀器不知操作、實(shí)驗(yàn)原理不求理解、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象忽略不計(jì),在學(xué)生中是常態(tài)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)“流程”,大多數(shù)同學(xué)能獨(dú)自按部就班完成,有的同學(xué)需要老師或同學(xué)手把手指導(dǎo),有的同學(xué)在別人調(diào)節(jié)好的儀器上直接測(cè)量,個(gè)別同學(xué)直接抄襲或編造數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)課上師生全程缺乏一個(gè)及時(shí)交流反饋時(shí)間、途徑,缺乏師生互動(dòng)、同伴協(xié)作和交流、實(shí)現(xiàn)不了答疑解惑、消化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的目的,更談不上創(chuàng)新能力與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為課內(nèi)實(shí)驗(yàn),沒(méi)有專門(mén)的考核,檢查學(xué)習(xí)效果主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況來(lái)判斷。每一次實(shí)驗(yàn)報(bào)告按5分制判閱,學(xué)生取得的分值由完成度來(lái)決定,實(shí)驗(yàn)成績(jī)由學(xué)生所有實(shí)驗(yàn)報(bào)告的分值決定其檔次。實(shí)驗(yàn)成績(jī)總分為30分,按照學(xué)校規(guī)定,結(jié)合成績(jī)檔次,每個(gè)學(xué)生可以得到一個(gè)絕對(duì)分。這種模式忽視了忽略實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生的表現(xiàn)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、現(xiàn)象的分析,這種評(píng)價(jià)方式形式單一且不能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。
2大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)線上線下教學(xué)實(shí)際運(yùn)用
2.1優(yōu)化大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與體系
化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)進(jìn)一步理解理論知識(shí),形成觀察、分析、解決問(wèn)題能力,培養(yǎng)化學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神。依照新的人才培養(yǎng)方案制定的大學(xué)化學(xué)教學(xué)計(jì)劃中,大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要的組成部分。為了適應(yīng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)的發(fā)展,在分析了大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及其普遍存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上,結(jié)合大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際情況,根據(jù)優(yōu)化后新版《大學(xué)化學(xué)》教學(xué)內(nèi)容,設(shè)置化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)平衡、氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)四個(gè)模塊實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)分為實(shí)操實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn),鼓勵(lì)學(xué)員應(yīng)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目,自主查閱參考資料,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,自選與組裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備,自擬實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程,提出線上線下混合式教學(xué)模式下“大學(xué)化學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系(見(jiàn)圖1),整合傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源優(yōu)勢(shì)與信息化手段的高度融合,加大大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源利用,突破原來(lái)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)J?,?yōu)化重整大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,從而保證教學(xué)質(zhì)量與效率。
2.2改革教學(xué)模式
依據(jù)“線下課堂教學(xué)為主,線上教學(xué)為輔助”的原則,[2]按照“課前預(yù)習(xí)-課堂學(xué)習(xí)-課后鞏固復(fù)習(xí)”的環(huán)節(jié),開(kāi)課前教師通過(guò)微信群、二維碼、服務(wù)器、QQ等多種平臺(tái)發(fā)送教學(xué)資源,這些資料包含微博、在線課堂、Mooc、遠(yuǎn)程教育、公眾號(hào)、微課等整合的教學(xué)資源,有視頻和音頻、圖片、圖表、文字等多種形式。教師指導(dǎo)學(xué)生在線上完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí),如容量瓶、移液槍、分光光度計(jì)、水熱釜、綜合熱分析儀、電化學(xué)工作站等的基本應(yīng)用;課堂上教師有針對(duì)地進(jìn)行重點(diǎn)、難點(diǎn)講解和指導(dǎo),如電化學(xué)測(cè)定的三電極體系、振蕩反應(yīng)終點(diǎn)的識(shí)別等;課后教師引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和擴(kuò)展,如電化學(xué)工作站的廣泛應(yīng)用及結(jié)果分析。開(kāi)通網(wǎng)上預(yù)約、在線答疑等教學(xué)活動(dòng),消除時(shí)空的限制。這種設(shè)計(jì)模式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望和熱情,根據(jù)不同層次學(xué)生的興趣和需求有選擇地學(xué)習(xí),改變了傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的單一性,便于牢固掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法,更能發(fā)揮學(xué)生的認(rèn)知主體作用。
2.3創(chuàng)新教學(xué)手段
傳統(tǒng)的“大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)都是學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)-實(shí)驗(yàn)-寫(xiě)報(bào)告的環(huán)節(jié)來(lái)完成,這種方法的弊端就是老師講解較多,學(xué)生不鉆研,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中錯(cuò)誤百出。比如移液管常用大拇指堵,分光光度計(jì)不工作時(shí)蓋子蓋住等問(wèn)題層出不窮,同時(shí)由于老師不能及時(shí)看到所有同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,不能隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、指出問(wèn)題,會(huì)影響學(xué)生在理論知識(shí)運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練、綜合素質(zhì)培養(yǎng)等方面嚴(yán)重不足,鑒于這種情況,可以通過(guò)信息技術(shù)和現(xiàn)代化教學(xué)手段來(lái)提升教學(xué)效率。[2]4G、5G智能手機(jī)的硬件平臺(tái)可以為大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。可以通過(guò)手機(jī)連接無(wú)線投屏器虛擬WiFi系統(tǒng),將智能手機(jī)的屏幕顯示在投影儀的屏幕上,智能手機(jī)可以播放常規(guī)的PPT、Word和PDF文件,還可以現(xiàn)場(chǎng)直播老師和學(xué)生的操作,講述儀器操作時(shí)可舉著手機(jī)或利用簡(jiǎn)易的手機(jī)支架,現(xiàn)場(chǎng)直播教師的操作;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,指導(dǎo)教師可以隨時(shí)直播學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤,及時(shí)糾正其他學(xué)生的類似錯(cuò)誤。
2.4創(chuàng)建綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)有預(yù)約系統(tǒng),可以預(yù)約創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)時(shí)段、大型儀器使用時(shí)段;也設(shè)有交流平臺(tái),學(xué)生可以進(jìn)行交流討論、求助協(xié)助,有利于學(xué)生不受時(shí)空限制,隨時(shí)隨地學(xué)習(xí),有助于實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)順利實(shí)施。[3,4]
平臺(tái)設(shè)有大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源庫(kù),鑒于課時(shí)有限,將部分實(shí)驗(yàn)拍攝成相應(yīng)的微課視頻上傳。微課一般是10-15分鐘左右的微型教學(xué)視頻,第一批建設(shè)的17個(gè)教學(xué)視頻,基本覆蓋教學(xué)大綱中要求的所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,課前通過(guò)QQ、雨課堂或網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等形式發(fā)送給學(xué)生。除了視頻外,還提供一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器說(shuō)明書(shū)、規(guī)范操作,教師也可以根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況發(fā)布資料,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前,要求學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)資源,一旦進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生可以即刻脫離教材獨(dú)立動(dòng)手實(shí)驗(yàn),不需要教師詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和儀器操作的時(shí)間。這樣一來(lái),學(xué)生有更多的時(shí)間進(jìn)行動(dòng)手操作,甚至少數(shù)優(yōu)秀的學(xué)生臨時(shí)還能優(yōu)化、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);教師也有更多的時(shí)間監(jiān)控學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程,解決學(xué)生面臨的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題,還能給教師和學(xué)生在課堂上留下時(shí)間交流互動(dòng)。同時(shí)積極為拓展學(xué)員自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造條件,創(chuàng)建了俱樂(lè)部,每年為學(xué)生開(kāi)展第二課堂科技創(chuàng)新活動(dòng),打造創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)。讓學(xué)生在自主實(shí)驗(yàn)過(guò)程中延伸知識(shí)層次,并以適當(dāng)方式激勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,提高解決問(wèn)題實(shí)踐綜合能力。
綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)還包括化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室。鑒于實(shí)驗(yàn)室人數(shù)多,經(jīng)費(fèi)不足,有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有一定危險(xiǎn)性,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、進(jìn)程緩慢等原因,有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)不宜在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展?;瘜W(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室可以彌補(bǔ)以上問(wèn)題,對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬。[5]實(shí)驗(yàn)者通過(guò)交互設(shè)備硬件和虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與虛擬儀器進(jìn)行交互,通過(guò)創(chuàng)建好的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,完成與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相同的各種操作,并且能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)際情況,開(kāi)設(shè)了4個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn),利用虛擬平臺(tái)學(xué)生可以課前預(yù)習(xí)、簽到、實(shí)驗(yàn)、評(píng)分,學(xué)生可以同步看到自己分?jǐn)?shù),隨時(shí)提出問(wèn)題。
3結(jié)語(yǔ)
線上線下大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式是在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上,順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)信息化的產(chǎn)物,是“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的具體落實(shí)。利用現(xiàn)代技術(shù)的教學(xué)資源及平臺(tái),學(xué)生可以根據(jù)自己實(shí)際水平進(jìn)行課前學(xué)習(xí),并經(jīng)過(guò)交流討論和預(yù)習(xí)檢測(cè)等環(huán)節(jié),熟練掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本理論、基本知識(shí)、基本技能?;旌鲜浇虒W(xué)模式實(shí)施以來(lái),節(jié)約了課堂講解和操作演示的時(shí)間,學(xué)生擁有更多時(shí)間開(kāi)展自主實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。線上線下的混合式教學(xué)既彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的短板,也充分利用了互聯(lián)網(wǎng)的方便快捷,提高了學(xué)習(xí)積極性,開(kāi)拓了學(xué)生的視野,加強(qiáng)了知識(shí)的針對(duì)性,提高了課堂效率,實(shí)現(xiàn)了學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中互動(dòng)、課后反饋的教學(xué)過(guò)程,更大可能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能,真正服務(wù)于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。雖然這種教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)明顯,在使用時(shí)仍要加強(qiáng)教學(xué)管理,比如校園網(wǎng)速度、覆蓋面積,網(wǎng)絡(luò)資料的更新等。
課題項(xiàng)目:2019年空軍工程大學(xué)重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目,《大學(xué)化學(xué)》課程,編號(hào)KJ-19。2020年空軍工程大學(xué)基礎(chǔ)部首批教育教學(xué)理論研究基金,基于線上線下《大學(xué)化學(xué)》實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)模式探索,部教[2021]4號(hào)
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