輕度混合式教學(xué)在工科基礎(chǔ)化學(xué)課中的應(yīng)用

周加貝，魯厚芳，賴雪飛，謝川

四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，成都 610065

1 輕度混合式教學(xué)的應(yīng)用背景

1.1 大一新生的化學(xué)基礎(chǔ)差異性問題

“近代化學(xué)基礎(chǔ)”是四川大學(xué)工科基礎(chǔ)化學(xué)的一門主干課[1]，面向大一新生的基礎(chǔ)化學(xué)課。其前三章內(nèi)容為物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，包括原子、分子、晶體及配合物結(jié)構(gòu)。其前置內(nèi)容為高中的化學(xué)選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，該部分內(nèi)容為選修，各省份對該部分要求不一致(如表1所示)，導(dǎo)致部分學(xué)生高中沒有學(xué)過這部分前置內(nèi)容。正如《聰明教學(xué)七原理》所指出，若學(xué)生基礎(chǔ)知識不足，就可能導(dǎo)致學(xué)習(xí)新知識遇到困難[2]。物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容較為抽象，且傳統(tǒng)講授式上課，教師通常以學(xué)習(xí)能力中等的學(xué)生掌握能力為基礎(chǔ)來進行組織授課，較難照顧到這部分沒有基礎(chǔ)的學(xué)生。如果大一新生在第一門專業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)課的首階段學(xué)習(xí)中就遇到了困難，除影響本門課的整體學(xué)習(xí)進度外，還可能影響他們建立對大學(xué)學(xué)習(xí)的自信[3]，甚至影響其整個專業(yè)的發(fā)展。

表1 某2018級“近代化學(xué)基礎(chǔ)”班級學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)

1.2 輕度混合式教學(xué)

如果學(xué)生在課前能夠利用在線資源學(xué)習(xí)化學(xué)選修3的內(nèi)容，則可彌補這部分基礎(chǔ)的差距，線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)相結(jié)合，就是混合式學(xué)習(xí)的一種形式[4,5]。與講授式課堂不同，混合式教學(xué)中教師通過設(shè)計實現(xiàn)學(xué)生混合式學(xué)習(xí)，教師能更充分地利用課內(nèi)學(xué)時，學(xué)生可達成更好的學(xué)習(xí)成效[6]，是以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)和教學(xué)方式的革命[6,7]，采用混合式教學(xué)的班級成績普遍優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)的班級[8,9]。實施混合式教學(xué)，需要找到合適的切入點，且對于教師設(shè)計能力和學(xué)生的適應(yīng)能力都有較高的要求，特別是大一新生在高中階段較少有在線學(xué)習(xí)經(jīng)驗。

教學(xué)方法是為教學(xué)目的服務(wù)的，需建立在學(xué)情分析之上，以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和教師的教學(xué)能力。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)與混合式教學(xué)不是同一個概念，但教學(xué)實踐中又有緊密關(guān)聯(lián)，解決翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中問題的方法可以遷移到混合式教學(xué)之中[6]。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)、課堂鞏固提高，完全的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，學(xué)生需要在課前完全掌握所有基礎(chǔ)知識，學(xué)生的負擔(dān)會較重，需要教師對教學(xué)內(nèi)容進行再設(shè)計，課堂研討也更適合小班化的課堂[10,11]。與完全翻轉(zhuǎn)的課堂策略相對的是輕量化的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)策略，該種策略采用課前幾張簡要的PPT讓學(xué)生預(yù)習(xí)，學(xué)生課前的負擔(dān)較輕，輔之以正常講授式課堂加上手機互動，教師的備課壓力較小，可以有效降低翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的實施難度，也更適合大班授課[12,13]。同理，如采用一種輕量化的混合式教學(xué)模式，也可以有效降低混合式教學(xué)的實施難度，同時適應(yīng)大一新生的學(xué)習(xí)能力，進而有效解決教學(xué)實踐中遇到的問題，這也就是本文采用的輕度混合式教學(xué)。

如表2所示，輕度混合式教學(xué)有完整的SPOC體系(Small Private Online Courses，指面向某校某班的學(xué)生的限制性網(wǎng)絡(luò)課程)，比MOOC (Massive Open Online Cours，指面向社會大眾的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程)的學(xué)習(xí)更有針對性，目的僅為回顧高中化學(xué)選修3，因此學(xué)習(xí)的內(nèi)容較少，其課前學(xué)習(xí)的強度遠低于完全混合式教學(xué)，讓大一新生可以在學(xué)習(xí)過程中逐漸培養(yǎng)線上學(xué)習(xí)的能力和興趣，與此同時，教師采用講授為主，雨課堂等互動手段為輔的教學(xué)手段，教師上手比較容易，學(xué)生聽課也較為習(xí)慣。

表2 講授式教學(xué)、混合式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)對比

2 輕度混合式教學(xué)的方法與實踐

從2015年秋季學(xué)期起，在“近代化學(xué)基礎(chǔ)”的物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分的學(xué)習(xí)中將輕度混合式教學(xué)引入課堂，建設(shè)歷程包括 2015年將答題器引入課堂互動，2016–2017年自制微課資源建設(shè)(圖1)，以及開始使用手機互動軟件進行課堂互動，2018年建設(shè) SPOC“簡明大學(xué)·物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分入門”，通過思維導(dǎo)圖鞏固課前學(xué)習(xí)，通過小班研討促進師生深入溝通。總共建設(shè)自制微課視頻16個，SPOC微課視頻31個等資源等。

圖1 輕度混合式教學(xué)流程圖

經(jīng)過課題組5年堅持不懈的優(yōu)化(表3)，目前輕度混合式教學(xué)主要由課前預(yù)習(xí)部分和課堂互動部分組成，流程如圖1所示。

表3 輕度混合式教學(xué)演進

其中課前主要為在線預(yù)習(xí)部分，包括在SPOC網(wǎng)站上觀看微課視頻，每次課前視頻約10–20分鐘，課前測驗5–8道，課前討論3選1 (組合一般為1道簡單題、1道復(fù)雜題和1道化學(xué)知識應(yīng)用的題目)，學(xué)生根據(jù)課前學(xué)習(xí)內(nèi)容繪制思維導(dǎo)圖。

教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)情況進行備課，重點評講課前錯誤率較高的部分，并根據(jù)討論和精選優(yōu)秀思維導(dǎo)圖回顧課前學(xué)習(xí)的內(nèi)容。課堂上用手機軟件(愛課堂、學(xué)會學(xué)、雨課堂等)進行互動，第3小節(jié)分組進行小班研討，一般6–10人一組，每學(xué)期每位學(xué)生會有2次以上和老師小班研討的機會，每次研討約為45分鐘，主要為關(guān)于學(xué)習(xí)和經(jīng)驗的分享與討論。

3 輕度混合式教學(xué)的效果評價

近代化學(xué)基礎(chǔ)I-1每周會上2次課，每次2學(xué)時課堂上課與1學(xué)時分組小班研討。課前會發(fā)布2次視頻，根據(jù)2018級學(xué)生匿名反饋59份問卷可知(表4)，60%以上的學(xué)生會選擇在課前一次性看完所有視頻，有40%不到會反復(fù)觀看視頻多次。有接近68%的學(xué)生周課前學(xué)時數(shù)在1小時以內(nèi)，而有32%的學(xué)生周課前學(xué)時會超過1小時，部分學(xué)生用了更多的時間進行課前學(xué)習(xí)和更多次地觀看視頻，彌補基礎(chǔ)的差異。

表4 輕度混合式教學(xué)學(xué)生SPOC學(xué)習(xí)情況調(diào)查

實驗班與對照班授課大綱相同，教學(xué)時間相同，考試相同，兩位老師均不參與考試命題。為保證數(shù)據(jù)可比性，兩個班級采用流水閱卷，只對比應(yīng)屆生的成績。

由圖2可知，在采用輕度混合式教學(xué)前，2014年秋季學(xué)期實驗班和對照班的成績根據(jù)T檢測(雙尾異方差)分析p> 0.05，即兩個班的成績差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義，而當(dāng)采用了輕度混合式教學(xué)后，2015秋季學(xué)期、2016年秋季學(xué)期和2017年秋季學(xué)期實驗班的卷面平均成績分別比對照班高出7.3分、6.9分和5.4分，實驗班與對照班的卷面成績差異根據(jù)T檢測(雙尾異方差)分析發(fā)現(xiàn)p< 0.01，具有統(tǒng)計學(xué)上顯著性差異。

圖2 輕度混合式教學(xué)兩個班成績的比較

由卷面分布(圖3)可知，實驗班與對照班的成績均呈正態(tài)分布，但實驗班的學(xué)生成績明顯向高分區(qū)域偏移，主要集中在80–90分的區(qū)間，而對照班學(xué)生的成績主要集中在70–80分的區(qū)間，因此可以認為經(jīng)過輕度混合式教學(xué)使學(xué)生的成績得到明顯提升。通過評教的主觀反饋可知，學(xué)生的自學(xué)能力和規(guī)劃時間的能力均得到了提升。

圖3 2015年秋季學(xué)期實驗班與對照班的成績分布

4 結(jié)語

教學(xué)手段為教學(xué)目的服務(wù)，與此同時教學(xué)手段也需要以學(xué)情分析為基礎(chǔ)。在本門課的實踐中，混合式教學(xué)可以利用線上部分的學(xué)習(xí)彌補由于化學(xué)基礎(chǔ)帶來的差距，輕量化的設(shè)計也使得大部分大一新生能夠完成線上學(xué)習(xí)，學(xué)生的自學(xué)能力也逐漸得到鍛煉和提升，能夠適應(yīng)后續(xù)章節(jié)中較大量的課前在線學(xué)習(xí)。輕度混合式教學(xué)的實施為構(gòu)建課程的漸進·混合式教學(xué)體系打下基礎(chǔ)。進一步改進的思路包括：

1) 根據(jù)新的高考改革形式和學(xué)生認知規(guī)律，調(diào)整SPOC的內(nèi)容和難度，改進SPOC練習(xí)的難度和討論的深度，讓更多的學(xué)生能更快地適應(yīng)在線學(xué)習(xí)；

2) 進一步完善課程體系，盡快形成標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)包，能夠向更多的學(xué)校和教師進行推廣；

3) 將新技術(shù)如混合現(xiàn)實等引入課堂之中，進一步降低學(xué)生學(xué)習(xí)復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)知識的難度。