以學(xué)生為主體的混合式個(gè)性化教學(xué)模式在分析化學(xué)課程中的探索與思考

盛騫瑩，張文清，王燕，趙怡，劉海燕，錢(qián)俊紅，張波，王氫，胡坪

華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，上海 200237

分析化學(xué)是獲得物質(zhì)的化學(xué)組成及含量的科學(xué)，是化學(xué)學(xué)科中的信息科學(xué)[1]。在本科階段，面向化學(xué)化工相關(guān)專業(yè)開(kāi)設(shè)分析化學(xué)課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握各種分析技術(shù)的基本操作技能，樹(shù)立“定性”和“定量”的科學(xué)理念，使學(xué)生初步具備科研思路和方法[2]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)手段的教學(xué)方式結(jié)合現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)方式，不僅很好地適應(yīng)著現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的需求，也能夠以創(chuàng)新的模式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，解決講授式傳統(tǒng)教學(xué)在學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性上的限制?；旌鲜浇虒W(xué)模式的提出[3]，有效地將傳統(tǒng)宏觀理論與近代科技新發(fā)現(xiàn)緊密相連；把化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與現(xiàn)代科技的發(fā)展相聯(lián)系；同時(shí)還反映了新學(xué)科新領(lǐng)域與化學(xué)的交叉滲透。

在新的“面授+互聯(lián)網(wǎng)”的混合式教學(xué)模式下，更需要“以學(xué)生為中心”作為人才培養(yǎng)的切入點(diǎn)，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)體系，達(dá)到知識(shí)、能力和素質(zhì)的統(tǒng)一[4]。本文以分析化學(xué)課程為例，對(duì)目前實(shí)行的混合式教學(xué)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)與思考(圖1)，并對(duì)可以實(shí)行的輔助手段進(jìn)行探索，希望從真正意義上增強(qiáng)人才培養(yǎng)的個(gè)性化、針對(duì)性和適用性。

圖1 以學(xué)生為主體的混合式個(gè)性化教學(xué)設(shè)計(jì)框架圖

1 構(gòu)建混合式教學(xué)模式的必要性及可行性

分析化學(xué)課程的學(xué)習(xí)任務(wù)繁重，需要理解記憶的知識(shí)點(diǎn)、公式等尤其多。以往講授課程內(nèi)容多為理論知識(shí)，每節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)飽滿，但學(xué)生很難做到全程集中注意力不分心。教學(xué)形式的單一加上知識(shí)點(diǎn)的環(huán)環(huán)相扣，很多學(xué)生會(huì)在中途氣餒甚至放棄，這迫切需要新的教學(xué)模式及新的考核體系，以便學(xué)生能夠真正應(yīng)用知識(shí)，而不是死記硬背[5]。

慕課[6]作為一種新的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方法，為個(gè)性化教學(xué)提出了全新的思路與可行性[7]。本校分析化學(xué)線上慕課課程是由團(tuán)隊(duì)資深教師分章節(jié)錄制，對(duì)知識(shí)點(diǎn)梳理清晰，重難點(diǎn)突出，便于學(xué)生理解與接受通識(shí)性內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)端接收教師發(fā)送的線上教學(xué)視頻與資料，從而明確學(xué)習(xí)內(nèi)容、目標(biāo)與要求；并在規(guī)定學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)把握學(xué)習(xí)進(jìn)程，簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)或者基本掌握的內(nèi)容可以倍速學(xué)習(xí)，難點(diǎn)內(nèi)容可以多次回放，以便加深理解。學(xué)生可在手機(jī)端與電腦端靈活使用或切換進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)，也可利用非固定時(shí)段時(shí)間學(xué)習(xí)，打破了學(xué)習(xí)時(shí)間及地點(diǎn)的限制性，是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的有效補(bǔ)充。通過(guò)線上自主學(xué)習(xí)方式可有效提升自主規(guī)劃時(shí)間與學(xué)習(xí)能力。多模式的考核模式，包括線上章節(jié)測(cè)驗(yàn)與作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中投入更多的時(shí)間與精力，而不是考前一兩周的強(qiáng)化記憶、刷題或是臨時(shí)抱佛腳。

教師通過(guò)教師管理端口把握學(xué)生線上學(xué)習(xí)的進(jìn)度、答題質(zhì)量等，對(duì)線上學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，制定出線下課堂教學(xué)的具體策略。課程的改革與創(chuàng)新不僅是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和自身素質(zhì)的提升，也是對(duì)教師掌握知識(shí)廣度與深度的挑戰(zhàn)。只有努力提高個(gè)人業(yè)務(wù)能力，思考如何在慕課環(huán)境下改進(jìn)和完善現(xiàn)有的教學(xué)方法，才能做好充分準(zhǔn)備，迎接新型教學(xué)模式掀起的浪潮。

2 強(qiáng)化翻轉(zhuǎn)課堂效果，增設(shè)互選機(jī)制

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，由于受到面授條件和上課時(shí)間的限制，很難針對(duì)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)和能力的差異性進(jìn)行課堂的翻轉(zhuǎn)。學(xué)生以聽(tīng)為主，難以激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與合作意識(shí)。隨著混合式教學(xué)的推行，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式變得更為可行和現(xiàn)實(shí)(圖2)。翻轉(zhuǎn)課堂是一種將傳統(tǒng)課上教學(xué)過(guò)程與課下學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的新型教學(xué)形式，課堂以學(xué)生主講或匯報(bào)為主，構(gòu)建學(xué)生與教師或?qū)W生與學(xué)生間互動(dòng)的模式[8]。在翻轉(zhuǎn)課堂可以讓學(xué)生與教師的角色互換，使學(xué)生體驗(yàn)授課過(guò)程，同時(shí)也要求學(xué)生對(duì)所講解的內(nèi)容較好地掌握。這樣一方面可以調(diào)動(dòng)學(xué)生準(zhǔn)備的積極性，另一方面給學(xué)生一個(gè)展現(xiàn)個(gè)人能力與團(tuán)隊(duì)合作的平臺(tái)。也可以有效借助項(xiàng)目教學(xué)與案例教學(xué)的方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，在小組討論協(xié)作的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)個(gè)人知識(shí)的擴(kuò)展[9]。

圖2 線上、線下相融合的教學(xué)模式

如何利用好翻轉(zhuǎn)課堂解決分析化學(xué)課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，有效進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的升華就很關(guān)鍵。這需要學(xué)生自主進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的深入剖析歸納，把對(duì)知識(shí)的理解由“點(diǎn)”匯成“線”，培養(yǎng)自學(xué)能力與自我知識(shí)框架的構(gòu)建，不是簡(jiǎn)單地將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行消化吸收，而是更為扎實(shí)地掌握與熟練地應(yīng)用，從而建立適應(yīng)大學(xué)分析化學(xué)學(xué)習(xí)的新方法。例如，針對(duì)氧化還原滴定和吸光光度分析兩大方法應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)?？梢栽O(shè)計(jì)幾個(gè)討論課題，包括：1) 高錳酸鉀法測(cè)定水樣中化學(xué)需氧量(COD)的原理和過(guò)程解析；2) 在線(現(xiàn)場(chǎng))COD測(cè)定儀的原理解析；3) 在線COD分析儀能否測(cè)準(zhǔn)COD等等。這些討論題都是對(duì)課堂知識(shí)的升華和拓展，重點(diǎn)考查學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。學(xué)生通過(guò)自主查閱相關(guān)資料與文獻(xiàn)，進(jìn)行小組討論，再制作課件后上臺(tái)講解，真正成為課堂學(xué)習(xí)的主體。

翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)與能力要求都比較高，并不適合普及性推廣。因此，課程的選擇要更具自主權(quán)，即采用雙向選擇的選課方式，先由學(xué)生自主決定，然后教師再根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行適當(dāng)篩選，挑選基礎(chǔ)好、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。這樣既可以保證教學(xué)效果，也避免基礎(chǔ)較差的學(xué)生憑借一時(shí)熱情和沖動(dòng)進(jìn)入慕課線上學(xué)習(xí)及線下翻轉(zhuǎn)課堂后出現(xiàn)不適應(yīng)的情況。

3 增設(shè)自主自選實(shí)驗(yàn)課，提高科學(xué)實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，是理論教學(xué)的助動(dòng)劑[10]。但不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)乃至不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)需求也不同，除了基本實(shí)驗(yàn)操作的培養(yǎng)與訓(xùn)練，針對(duì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好、能力強(qiáng)，想在本專業(yè)繼續(xù)深造，同時(shí)還具有時(shí)間與精力的學(xué)生，可以進(jìn)一步自主自選實(shí)驗(yàn)課程[11]，在課程配備的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程以外，可加選1–2門(mén)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。

采用“學(xué)生設(shè)計(jì)–教師指導(dǎo)–方案確定”的模式，讓學(xué)生自己選做或參與設(shè)計(jì)與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，可以有效融合學(xué)生自己的興趣點(diǎn)與職業(yè)發(fā)展目標(biāo)。比如中草藥有效成分中含有很多弱酸、弱堿鹽，如有機(jī)酸、生物堿等，利用高效液相色譜對(duì)這些成分進(jìn)行分析時(shí)，必須首先考慮其酸堿性，因此酸堿分布系數(shù)就是建立分離體系，特別是選擇流動(dòng)相的關(guān)鍵和理論基礎(chǔ)。這里涉及了酸堿滴定和儀器分析部分的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的結(jié)合，需要學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的研究與完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)學(xué)生能力的考查與提升都有幫助。

因人而異、分層次、差異化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系增加了教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的自主性，是“以學(xué)生為中心”個(gè)性化教學(xué)的體現(xiàn)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知度，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，還可以鍛煉其科學(xué)實(shí)踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)與素養(yǎng)，使分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程更加符合大學(xué)生個(gè)性化及差異化的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。

4 堅(jiān)持理論教學(xué)與科學(xué)前沿研究相結(jié)合，培養(yǎng)科研素養(yǎng)

培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)與創(chuàng)新思維，是幫助學(xué)生對(duì)理論學(xué)習(xí)進(jìn)行內(nèi)化與升華的重要途徑。在本科教育中，教學(xué)與科研是必不可分、相互融合的[12]。高校教師既有開(kāi)展科學(xué)研究的要求，又有本科生教學(xué)以及指導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的任務(wù)。但教師的時(shí)間和精力是有限的，往往就會(huì)出現(xiàn)教學(xué)與科研不能兼顧的局面，比如理論課教學(xué)的教師不做科研，做科研的教師不上課的情況，從而造成理論教學(xué)與科學(xué)前沿研究脫軌的現(xiàn)象。老套、死板、永不更新的授課內(nèi)容和授課方式使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，也會(huì)造成理論知識(shí)與科學(xué)前沿脫節(jié)，學(xué)生不知道學(xué)這些知識(shí)的目的是什么，有什么用途。

因此需要構(gòu)建一個(gè)以學(xué)生為中心、以探索為導(dǎo)向、以科研為支撐的研究型教學(xué)(圖3)。可以由教師將各章節(jié)所涉及的經(jīng)典文獻(xiàn)全文提供給學(xué)生，讓學(xué)生了解理論提出的背景和過(guò)程，增加學(xué)生對(duì)理論的理解和運(yùn)用。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與最新科學(xué)前沿相關(guān)文獻(xiàn)的檢索，組成研究小組，完成研究報(bào)告。大學(xué)生課余研究計(jì)劃(USRP)和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)(大創(chuàng))是本校多年來(lái)一直在開(kāi)展的創(chuàng)新活動(dòng)之一，也是對(duì)學(xué)生科研能力的很好鍛煉，可以與課堂內(nèi)容相互結(jié)合[13]，培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。通過(guò)參與課題，開(kāi)闊眼界，鍛煉學(xué)生探索問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；組建學(xué)習(xí)小組，通過(guò)團(tuán)隊(duì)溝通與配合，增加學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)全新及創(chuàng)新的學(xué)習(xí)氛圍。

圖3 實(shí)踐探索與科學(xué)研究相融合的研究型教學(xué)

積極引導(dǎo)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目。比如在講授“色譜法”這一章時(shí)，結(jié)合教師的科學(xué)研究方向進(jìn)行教學(xué)，將正在承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“面向糖蛋白質(zhì)組學(xué)的有機(jī)共價(jià)骨架富集新介質(zhì)與方法”融于教學(xué)中，向?qū)W生講解色譜分離分析的基本原理和實(shí)際應(yīng)用，以及分離介質(zhì)在色譜分離中的核心作用，提高學(xué)生對(duì)科研的認(rèn)識(shí)和興趣。在此基礎(chǔ)上可以繼續(xù)深入展開(kāi)研討式教學(xué)，讓學(xué)生基于課題進(jìn)行發(fā)散思維，收集材料，撰寫(xiě)小論文；挑選學(xué)生代表參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研究等等。這些舉措可讓教學(xué)與科研相互促進(jìn)，有效做到科研反哺教學(xué)。

5 其他互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延伸性教學(xué)助攻

如今，各年齡階層的人都喜歡借助手機(jī)微信進(jìn)行消息的接收與傳播。越來(lái)越多開(kāi)放包容的、借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用研究出現(xiàn)[14]。那么，如何有效借助微信這一互聯(lián)網(wǎng)媒介，在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上構(gòu)建適合于分析化學(xué)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)模型，將是充分發(fā)揮混合式教學(xué)優(yōu)勢(shì)，提高課程教學(xué)質(zhì)量和效果的重要途徑，也可以更好地培養(yǎng)精英型、學(xué)術(shù)型、創(chuàng)新型與終身學(xué)習(xí)的人才。

借助微信可以進(jìn)行三部分內(nèi)容的推送：1) 推送未講解知識(shí)點(diǎn)的拓展閱讀資料。如沉淀滴定是四大滴定方法之一，但在我校大面積的工科分析化學(xué)的教學(xué)中不進(jìn)行課堂講解，借助微信將沉淀滴定中莫爾法、佛爾哈德法、法揚(yáng)司法的原理、適用條件和終點(diǎn)確定，以及緩和離子的沉淀滴定法等知識(shí)推送給學(xué)生，可以促進(jìn)知識(shí)遷移和深度思考，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的思維與能力。2) 推送實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)、實(shí)驗(yàn)儀器的基本操作教學(xué)視頻、預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)等內(nèi)容，有效填補(bǔ)部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)前理論知識(shí)的不足，在提高學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)效率和教學(xué)效果等方面起到了積極的作用。3) 推送調(diào)查問(wèn)卷。從學(xué)生的知識(shí)和能力基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)方法和效率、對(duì)混合式教學(xué)模式的喜愛(ài)程度、實(shí)際使用過(guò)程中的感受和建議，以及是否愿意推薦給學(xué)弟學(xué)妹等方面進(jìn)行調(diào)研，目的是反饋與評(píng)價(jià)該教學(xué)模式的實(shí)施效果[15]。

6 教學(xué)效果探析與反思

分析化學(xué)是面向化學(xué)化工相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課，每學(xué)年全校有約1800名學(xué)生必修該課程。根據(jù)人數(shù)的限制，分為十幾個(gè)教學(xué)班，配有十人左右的教師教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教師每個(gè)月會(huì)組織召開(kāi)一次座談會(huì)，就學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及教學(xué)新模式的探索與效果等話題展開(kāi)討論與交流，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展。同時(shí)，針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)訴求，每個(gè)學(xué)期會(huì)召開(kāi)兩次師生座談，參與人員為部分任課教師與各個(gè)平行班的學(xué)生代表，就學(xué)習(xí)的參與度、滿意度、學(xué)習(xí)效果等情況進(jìn)行了解。從每次座談的學(xué)生反饋情況可以看出，學(xué)生對(duì)于分析化學(xué)的教學(xué)滿意度與學(xué)科興趣度都很高，同時(shí)也非常愿意參與多種形式的教學(xué)模式，如在線課程的學(xué)習(xí)、USRP及大創(chuàng)項(xiàng)目、微信公眾號(hào)的推送、調(diào)查問(wèn)卷的參與等等。更值得一提的是，分析化學(xué)專業(yè)的本校保研率連續(xù)三年達(dá)到70%以上，在全校的理工科專業(yè)中名列前茅。這些數(shù)據(jù)都說(shuō)明了學(xué)生對(duì)分析化學(xué)學(xué)科的認(rèn)可度很高，以學(xué)生為主體的混合式個(gè)性化教學(xué)模式的實(shí)施將讓每一名學(xué)生都成為課前的準(zhǔn)備者、課堂的參與者、課后的思考者。由傳統(tǒng)的“知識(shí)灌輸”變?yōu)椤爸R(shí)引導(dǎo)”，提高學(xué)生掌握分析化學(xué)的思維方式和研究方法，引導(dǎo)學(xué)生形成一種興趣學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的氛圍，大大提高分析化學(xué)課程的學(xué)習(xí)效果與教學(xué)質(zhì)量。

為保證混合式教學(xué)模式的順利實(shí)施，真正提高教學(xué)質(zhì)量，還需要對(duì)一些關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行深入思考：1) 系統(tǒng)構(gòu)建多維度的教學(xué)方案，明確教學(xué)計(jì)劃與教學(xué)方案，保證可以在教師團(tuán)隊(duì)及學(xué)生中進(jìn)行實(shí)施；2) 線上慕課的構(gòu)建，完善各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，提煉精華，讓線上課程的視頻利于學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，得到知識(shí)框架體系；3) 注重線下翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生自主性，提高學(xué)生的參與度，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍；4) 自主實(shí)驗(yàn)、USRP、大創(chuàng)項(xiàng)目等輔助手段的推廣，立足于提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維，培養(yǎng)科研素養(yǎng)；5) 借助慕課互動(dòng)、翻轉(zhuǎn)課堂的反饋、微信問(wèn)卷的收集等手段密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，做好及時(shí)且有效的溝通，使每一名學(xué)生都能學(xué)有所獲。

7 結(jié)語(yǔ)

單一的教學(xué)模式存在或多或少的不足，我們希望通過(guò)靈活運(yùn)用線上、線下相結(jié)合的教學(xué)手段，由啟發(fā)式教學(xué)取代講授式教學(xué)，充分體現(xiàn)混合式教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過(guò)程的主導(dǎo)作用，又要充分發(fā)揮學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。當(dāng)然，新的教學(xué)模式需要教師付出更多的時(shí)間和精力，需要堅(jiān)定不移的信念才可能換來(lái)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高，也需要學(xué)校在相關(guān)制度上的配合和支持。教育改革一直在路上，讓我們一起努力!