基于信息化平臺的無機(jī)化學(xué)混合教學(xué)的實施

尹霞，趙艷，趙敬哲

湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，長沙 410082

無機(jī)化學(xué)是所有化學(xué)化工專業(yè)本科生步入大學(xué)的第一門化學(xué)基礎(chǔ)課，也為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課程(分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué))的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)，主要包括化學(xué)基本理論、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與元素化學(xué)三大部分，其內(nèi)容龐雜，尤其是元素化學(xué)知識點繁多，規(guī)律性差。對于初入大學(xué)、知識程度參差不齊的學(xué)生來說，無論是學(xué)習(xí)的方式、抑或教學(xué)的進(jìn)度都與高中時期有了很大的差別，而在傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學(xué)模式中，學(xué)生被動接受知識，疲于記憶，缺乏思考，不僅難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，也無法滿足網(wǎng)絡(luò)時代學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求、實現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)目的。近年來我們教學(xué)團(tuán)隊依據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論[1,2]，圍繞學(xué)生知識、能力和素質(zhì)三方面的綜合培養(yǎng)，通過合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)課程的信息化資源平臺，進(jìn)行線上線下混合教學(xué)模式的探索與實施。主要思路如圖1所示。

圖1 混合教學(xué)模式的設(shè)計思路

1 教學(xué)內(nèi)容合理編排

由于無機(jī)化學(xué)課時減少與教學(xué)內(nèi)容增加的矛盾日益凸顯，若所有內(nèi)容均在課堂講授，不僅難以突出教學(xué)重點，也不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，為此我們將無機(jī)化學(xué)所有章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行合理編排，分為自學(xué)部分、課堂講解、重難點討論和拓展內(nèi)容，并在知識點中隱形植入思政元素，以便合理分配線上線下的時間和內(nèi)容，在壓縮課時的前提下，讓學(xué)生獲得更多的信息量，滿足不同程度學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)要求，讓課程具有高階性和創(chuàng)新性。表1中列舉部分章節(jié)的內(nèi)容分配。

表1 部分章節(jié)的內(nèi)容編排

自學(xué)部分主要是各章節(jié)中相對較為淺顯的知識點，讓學(xué)生通過多種形式進(jìn)行線上自學(xué)，包括視頻講解、語言PPT推送、小組討論等，完成的效果可以通過線上習(xí)題測試或課堂討論及小測試的形式進(jìn)行檢查和鞏固，這是課程學(xué)習(xí)的第一層次。課堂講解部分主要包括無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)理論、結(jié)構(gòu)部分及元素化學(xué)的基本知識點，采用教師主講、學(xué)生討論的形式，教師通過課前學(xué)情分析準(zhǔn)備精準(zhǔn)教學(xué)，課中重點講解和討論，課后通過習(xí)題與測試進(jìn)行鞏固，是課程學(xué)習(xí)的第二層次。重難點討論是大部分學(xué)生課程學(xué)習(xí)的“攔路虎”，如配位化學(xué)基礎(chǔ)中的晶體場理論，針對這些內(nèi)容，我們在教學(xué)中采用問題探究、任務(wù)驅(qū)動的形式，通過課前布置任務(wù)，課堂短時討論及課后小組學(xué)習(xí)，同時有針對性地制作重難點微視頻輔助教學(xué)，幫助學(xué)生加深理解，這是課程學(xué)習(xí)的第三層次。拓展內(nèi)容的學(xué)習(xí)是在完成教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，針對某些知識點進(jìn)行深入探究和對某些問題的不同觀點展開討論，部分參考學(xué)習(xí)資源由信息化平臺提供，更多的是引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、自主學(xué)習(xí)，這是課程學(xué)習(xí)的第四層次。通過四個層次的課程內(nèi)容編排，利于不同程度的學(xué)生開展自我進(jìn)階式學(xué)習(xí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生批判思維及解決問題的能力，以及自主獲取知識、自我更新知識的能力。

2 信息化資源平臺建設(shè)

為實施線上線下混合教學(xué)，我們于2011年開始在學(xué)校課程網(wǎng)站建設(shè)無機(jī)化學(xué)信息化資源平臺，2017年課程進(jìn)入超星泛雅平臺，在內(nèi)容與形式上不斷更新完善，形成師生共建的課程資源平臺。

2.1 師生共建資源

我們依托超星泛雅進(jìn)行課程信息化資源庫的建設(shè)，主要內(nèi)容涵蓋傳統(tǒng)信息化教學(xué)資源所需的課程視頻、教學(xué)全程PPT、動畫庫和豐富的題庫，還包括針對各章節(jié)重難點制作的微視頻和知識拓展資源，并根據(jù)教學(xué)活動反饋的信息不斷進(jìn)行資源的修改、完善與更新，充分滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，這部分內(nèi)容主要由教師提供。另外為充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性，在資源平臺開辟了學(xué)生成果展示交流區(qū)，主要包括學(xué)生獨立制作的課后習(xí)題解說微視頻，針對某些知識點制作的優(yōu)秀微課，以及教學(xué)活動中錄制的各種優(yōu)秀作品，并不斷更新迭代。

我們的信息化資源平臺從師生雙主體視角對教學(xué)資源進(jìn)行優(yōu)化整合，不僅為學(xué)生獲取知識、交流討論提供線上資源與空間，更為他們展示自我能力和成果提供舞臺，讓學(xué)生在教學(xué)活動中充分體會成就感，提高他們的學(xué)習(xí)積極主動性、激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動力。

2.2 碎片知識系統(tǒng)化導(dǎo)圖

目前的網(wǎng)絡(luò)課程資源的特點之一是便于學(xué)生利用碎片化時間進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此提供的課程視頻均采用內(nèi)容碎片化方式。但信息資源將知識碎片化的同時，會造成知識的系統(tǒng)性在一定程度上的缺失。基于此我們借助超星泛雅平臺建立便于檢索的立體化超鏈接課程思維導(dǎo)圖，每章的思維導(dǎo)圖均有相應(yīng)的二維碼便于學(xué)生查找，導(dǎo)圖不僅包括章節(jié)內(nèi)知識點之間的關(guān)聯(lián)，還將重難點微視頻、動畫等鏈接其中，實現(xiàn)碎片知識的系統(tǒng)化、立體化，解決碎片知識迷航問題，意味著讓落葉般的碎片知識“重回枝頭”。學(xué)生可以在手機(jī)學(xué)習(xí)通平臺直接查找導(dǎo)圖及其鏈接的各種資源，也可以用學(xué)習(xí)通APP掃描二維碼以便快速獲得相應(yīng)章節(jié)的導(dǎo)圖并將其放大。圖2中給出硼族元素章節(jié)的思維導(dǎo)圖和相應(yīng)二維碼。

圖2 硼族元素的思維導(dǎo)圖及其二維碼

3 混合教學(xué)模式的實施

在課程教學(xué)活動中，傳統(tǒng)單一化的教學(xué)方式弊端凸顯，早已不能滿足互聯(lián)網(wǎng)時代學(xué)生的需求。為此我們以信息化資源平臺和智慧教室為依托，依據(jù)線上學(xué)情統(tǒng)計的數(shù)據(jù)聚焦教學(xué)中的問題，進(jìn)行交互學(xué)習(xí)的多模式的混合教學(xué)，將課程信息化平臺與教學(xué)活動有機(jī)融合。我們在課程教學(xué)活動中的交互學(xué)習(xí)[3]主要包括學(xué)生與資源平臺的交互，學(xué)生之間、師生之間的交互，以及學(xué)生個體原有的知識結(jié)構(gòu)與新知識的交互。而多模式混合教學(xué)包含課堂翻轉(zhuǎn)、小班拓展討論以及趣味實驗等多種教學(xué)活動。具體安排如圖3所示。

圖3 混合教學(xué)模式的實施安排

3.1 課堂翻轉(zhuǎn)

教師針對不同教學(xué)內(nèi)容尤其是課程的重難點，課前發(fā)布線上任務(wù)，收集學(xué)生的學(xué)情統(tǒng)計數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)設(shè)計教學(xué)各環(huán)節(jié)，課堂上利用問題引導(dǎo)、小組討論、同伴教學(xué)、案例分析等活動，結(jié)合智慧教室的多屏互動，引導(dǎo)學(xué)生主動思考、交流討論并理清思路，課后發(fā)布小測試及時反饋學(xué)情，以此實施知識點的精準(zhǔn)教學(xué)。

對于部分綜合性的知識點，比如元素的定性分析中的硫化氫系統(tǒng)分析法，教師精心設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂的三個環(huán)節(jié)：課前準(zhǔn)備、課堂翻轉(zhuǎn)以及課后鞏固。在實施過程中，教師發(fā)布課前任務(wù)單明確小組與個人的具體學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求，推送視頻資料與習(xí)題，學(xué)生通過分組學(xué)習(xí)，協(xié)作完成各項任務(wù)。教師結(jié)合課前的學(xué)情分析，設(shè)計課堂具體實施方案。課堂上以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，對于重難點展開小組講解、討論與練習(xí)，教學(xué)活動中引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)小組合作意識和個人的參與度?；顒釉u分采用小組互評與教師評價相結(jié)合的模式，極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，增加團(tuán)隊合作交流意識，在理解、掌握與鞏固知識的基礎(chǔ)上，激發(fā)學(xué)生的深度思考。課后教師在線推送習(xí)題測試幫助學(xué)生鞏固知識點，同時推送拓展學(xué)習(xí)資料滿足部分學(xué)生的個性化需求。

3.2 拓展討論

組織學(xué)生定期開展主題拓展討論，內(nèi)容由師生共同精心挑選，將化學(xué)與生產(chǎn)生活、節(jié)能環(huán)保、歷史、科學(xué)前沿等主題相結(jié)合，拓展學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生正確價值觀。學(xué)生以小組為單位自主選題后，首先在課前進(jìn)行文獻(xiàn)查閱，線上相互交流與討論，制作并修改PPT，然后各小組在課堂就主題進(jìn)行講解、組間討論與答疑，以及小組互評，同時對課堂活動全程錄像，課后各組撰寫主題報告與總結(jié)反思，并剪輯視頻，最后在線上進(jìn)行成果展示。通過拓展討論的各環(huán)節(jié)實施，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識分析問題的能力，激發(fā)對科學(xué)研究的興趣，明確團(tuán)隊合作的重要性。

3.3 趣味實驗

鼓勵學(xué)生利用所學(xué)理論開展趣味實驗，或?qū)τ袪幾h的實驗現(xiàn)象進(jìn)行實驗驗證，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實驗的能力。學(xué)生以小組為單位，首先進(jìn)行文獻(xiàn)查閱，設(shè)計并提交可行性實驗方案，經(jīng)教師修改確認(rèn)后進(jìn)行實驗。在實驗過程中遇到問題或?qū)嶒炇?，生生或師生間交流討論并提出解決方案，并對實驗結(jié)果展開分析討論。最后就實驗過程及原理制作視頻，教師挑選優(yōu)秀作品在線上進(jìn)行展示。通過這一教學(xué)活動不僅培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實驗、批判性思維與解決問題的能力，提高學(xué)生探究科學(xué)問題的興趣，也極大滿足了學(xué)生的成就感。

通過多元混合教學(xué)模式，幫助學(xué)生實現(xiàn)從記憶、理解、應(yīng)用的初階認(rèn)知到分析、評價、創(chuàng)造的高階認(rèn)知的提升。

4 教學(xué)評價多維化

在傳統(tǒng)考核模式中考核方式較為單一，主要以學(xué)生的期末考試成績?yōu)橹鳎綍r成績并未得到重視，也很難拉開差距，導(dǎo)致的結(jié)果就是很多學(xué)生平時不認(rèn)真，考前短時間內(nèi)突擊學(xué)習(xí)以應(yīng)付考試，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。為了科學(xué)客觀地反饋學(xué)生學(xué)情，我們依據(jù)信息化平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考核，考核的具體內(nèi)容及評價主體均實現(xiàn)多維化?？己藘?nèi)容由過程性考核和期末考試兩大部分構(gòu)成，采用百分制。過程性考核成績占總成績的權(quán)重為55%，期末考試占總成績的45%。其中過程性考核包括信息化平臺任務(wù)、觀看視頻、階段測試、課堂互動、趣味實驗、翻轉(zhuǎn)課堂、主題討論和期中考試等平時學(xué)習(xí)活動的考核，而這部分考核成績主要由信息化平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和師生的共同評價所構(gòu)成。我們采用的多維化評價體系不僅能客觀反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程情況，也有利于督促并鼓勵學(xué)生積極參與平時的各種學(xué)習(xí)活動，很大程度上避免了學(xué)生采用在考試前突擊備考的應(yīng)試學(xué)習(xí)方式。

5 結(jié)語

通過基于信息化平臺的無機(jī)化學(xué)混合教學(xué)模式的實施，圍繞“以學(xué)生為中心”，讓教學(xué)內(nèi)容具有進(jìn)階性和思政性，教學(xué)環(huán)境具有智慧性，教學(xué)活動具有多元性，教學(xué)資源具有共建性，考核評價具有多維性，滿足了不同程度學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性。通過教、學(xué)、評的重塑，不僅讓學(xué)生在知識、能力和素質(zhì)三方面得到提升，也通過教育反哺實現(xiàn)教學(xué)相長。