分析化學跨學科混合式教學模式探索與實踐

聶瑾芳，金文英，袁亞利

桂林理工大學化學與生物工程學院，廣西 桂林 541004

知識快速增漲，知識生產(chǎn)模式不斷變革，學科知識逐漸從分化走向交叉、融合，學科領域呈現(xiàn)多學科、交叉學科、跨學科乃至超學科等趨勢。改變傳統(tǒng)單一學科的人才培養(yǎng)模式，促進跨學科研究與教育已經(jīng)成為世界高等教育的普遍共識[1–3]。2015年10月，國務院印發(fā)《統(tǒng)籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》中特別強調(diào)“培育跨學科、跨領域的創(chuàng)新團隊”，以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等為特征的第四次工業(yè)革命，給世界高等教育和科學技術發(fā)展帶來了根本性甚至是顛覆性的影響[4,5]。2018年8月，教育部、財政部、國家發(fā)改委印發(fā)《關于高等學校加快“雙一流”建設的指導意見》中提出打破傳統(tǒng)學科壁壘，以“雙一流”建設學科為核心，以優(yōu)勢特色學科為主體，以相關學科為支撐，整合相關傳統(tǒng)學科資源，促進基礎學科、應用學科交叉融合，在前沿和交叉學科領域培植新的學科生長點。2019年4月，教育部、中央政法委、科技部等13個部門聯(lián)合啟動實施“六卓越一拔尖”計劃2.0，全面推進新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科建設，實現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展?！八男隆苯ㄔO理念著重強調(diào)學科建設的實用性、交叉性和綜合性。根據(jù)布魯姆教學目標分類，認知領域的教學目標從低到高、從簡單到復雜分為記憶、理解、應用、分析、評價和創(chuàng)新六個層級，每個層級都有特定的意義和行為特征，其中分析、評價和創(chuàng)新屬于高階能力[6]?！八男隆苯ㄔO背景下，高等教育不僅要大力提倡開展跨學科合作研究，更要充分利用豐富的研究資源和智力資源構(gòu)建多學科協(xié)同育人體系，注重高階能力培養(yǎng)，學生能夠運用多學科知識，提出、分析并創(chuàng)造性地解決跨學科問題。

“分析化學”是以化學基本理論和實驗技術為基礎，利用物理、生物、數(shù)學、計算機等其他學科的理論、方法、技術對目標物質(zhì)的組成、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、分布等性質(zhì)進行全面分析的綜合性學科。隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，分析化學的應用范圍幾乎涉及國民經(jīng)濟、國防建設、資源開發(fā)及人類衣食住行等各個方面。21世紀的生命科學、環(huán)境科學、材料科學和能源科學等新興領域更是迫切地需求分析化學發(fā)展各種新的測量和表征手段以解決其疑難問題。分析化學課程是面向我校應用化學理科專業(yè)和化學工程與工藝、能源化工、生物工程、地下水科學與工程及材料類等工科專業(yè)本科生開設的專業(yè)基礎課，現(xiàn)階段“新工科”建設賦予了分析化學課程教學新的任務和挑戰(zhàn)。為此，2017年課程組通過優(yōu)化重組知識結(jié)構(gòu)，拍攝系列微視頻并建成在線開放課程，該課程2019年被認定為首批國家線上一流本科課程。2018年至今，課程組結(jié)合在線開放課程和雨課堂智慧教學工具開展多輪跨學科混合式教學改革。針對我校應用化學專業(yè)本科生，課程采用遞進式OPPOs教學法開展教學，教學單元含線上課前預習與預習測驗(On-line preview before class and pre-assessment)、思維導圖預習匯報(Presentation with mind mapping)、參與式學習(Participatory learning)，以及線上課后測驗及復習(On-line post-assessment and review after class)，教師全過程指導與督促學生學習。通過雨課堂和合理的教學設計，有機地將線上線下融合起來，實現(xiàn)了課程教學在時間和空間兩個維度的延展，大幅度地提升了教學自由度。此外，將計算機技術基礎、Matlab編程、統(tǒng)計分析等跨學科知識貫穿于整個分析化學課程教學中，從分析化學數(shù)據(jù)處理、各型體分布分數(shù)、滴定曲線繪制到終點誤差計算，實現(xiàn)理論知識和公式推導的圖形化演示，借助編程技術解決科研或?qū)嶋H生產(chǎn)過程中較復雜的數(shù)值計算問題。為培養(yǎng)學生多學科思維和解決實際問題的高階能力，課程在教學方法上進一步大膽創(chuàng)新。遞進式OPPOs教學法會在多個OPPOs教學單元結(jié)束后嵌入綜合性強、挑戰(zhàn)度高的跨學科課程任務，通過任務的完成，提升學生對知識的綜合運用能力，實現(xiàn)思維的進階發(fā)展。課程分設生物醫(yī)學、食品營養(yǎng)、環(huán)境監(jiān)測、化工生產(chǎn)等四大跨學科教學主題，多學科背景教師多師同堂開展教學指導，通過師師協(xié)作、師生互動、生生互助等方式，最大限度地釋放教與學的能量?？鐚W科混合式教學模式是“四新”建設背景下課程改革的一種新的嘗試，實踐證明，通過跨學科多師協(xié)同混合式教學改革，極大地激發(fā)了學生的學習熱情，大幅度提升了課程的兩性一度。因此，本文將對近年來我們在分析化學教學新模式創(chuàng)新研究方面的做法進行介紹，希望能為教學管理部門和同行教師提供一些思路，對提高分析化學教學質(zhì)量提供一定的參考。

1 跨學科混合式教學模式研究的必要性和可行性

互聯(lián)網(wǎng)信息技術使得社會發(fā)展變得前所未有的高效，知識更新周期縮短，社會對人才的需求提出了新的標準，不僅需要具備較深的專業(yè)領域知識，還需要具備較好的知識寬度和廣度，具備多學科領域知識相互轉(zhuǎn)化和更新的能力。課程是教學質(zhì)量的“根”，課程教學改革是打通人才培養(yǎng)質(zhì)量提升的“最后一公里”。教育部專門印發(fā)《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》并明確提出“各高校要全面梳理各門課程的教學內(nèi)容，淘汰‘水課’、打造‘金課’，合理提升學業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質(zhì)量”。

分析化學課程作為大多數(shù)理工科專業(yè)本科生的專業(yè)基礎課，選課容量大，學生專業(yè)背景多樣，教學中存在以下特點：(1) 課時大幅壓縮，各專業(yè)教學課時及教學側(cè)重點各不相同。我校應用化學專業(yè)安排分析化學理論72課時，分析化學實驗48課時；化學工程與工藝和能源化工專業(yè)安排分析化學理論32課時，分析化學實驗32課時；生物工程、地下水科學與工程及材料類專業(yè)安排分析化學40課時(含分析化學實驗8課時)。其內(nèi)容主要涉及化學分析和部分儀器分析。(2) 數(shù)值計算復雜，公式多記憶負擔重。分析化學經(jīng)典課程體系涉及到大量的數(shù)值計算和公式推導，包括數(shù)理統(tǒng)計方法的應用、化學平衡的計算、氫離子平衡濃度的計算、弱酸堿或金屬絡合物各型體分布分數(shù)的計算、四大滴定方法高精度滴定曲線的繪制以及終點誤差的計算等，這些內(nèi)容對學生的抽象能力和理論推導能力提出了更高的要求。(3) 學生因認知偏差導致內(nèi)部學習動力不足。學生對課程知識點的學習和掌握是一種支離破碎、不成體系的狀態(tài)，他們不會綜合運用知識系統(tǒng)解決復雜問題，不能理解和感受到所學知識的真正意義，學科認同感相對較差。工科類專業(yè)學生容易對學習產(chǎn)生消極態(tài)度，認為課程內(nèi)容與自己的專業(yè)領域相關性不大，修完學分即可，因此缺乏學習熱情。(4) 課程學科交叉性強、理論與實踐結(jié)合非常緊密。分析化學在實際生產(chǎn)或科學研究過程中往往產(chǎn)生的是相對復雜的跨學科問題，比如：環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測、藥物吸收率計算、硅酸鹽礦物成分分析、人體酸堿度測定等。解決這些跨學科問題，學生應加強分析化學與其他學科的內(nèi)在聯(lián)系，在大科學觀框架下發(fā)展跨學科思維。我校學生整體呈現(xiàn)基礎相對較弱、動手能力強但理論水平不夠、知識綜合運用能力不強等特點，因此，探索新時期地方高校分析化學“金課”建設途徑，培養(yǎng)學生高階能力適應社會發(fā)展需求，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

隨著教育信息化快速發(fā)展，混合式教學已逐步成為課程實施的主流模式。從廣義來看，混合式教學是指綜合運用不同的學習理論、不同的技術和手段以及不同的應用方式來實施教學的一種策略，但當前主要是指面對面的課堂學習(Face to face)和在線學習(Online learning)有機融合的教學模式。混合式教學始終堅持“以學生為中心，以教師為主導”，強調(diào)教師主導作用與學生主體地位的有機結(jié)合。教師不再是知識的簡單灌輸者而成為學生學習的設計者、幫助者和支持者。學生不再被當成知識接受的“容器”，而成為認知的主體，通過虛實學習環(huán)境和教師、同伴、資源進行隨時隨地的交互，自主增加學習時間，主動建構(gòu)知識意義。我校分析化學課程為兼顧學生共性提高與個性發(fā)展，按記憶、理解、應用、分析、評價和創(chuàng)新6個層級，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線構(gòu)建了基于“MOOC+智慧教學課件+試題庫APP+虛擬仿真實驗”四大模塊的信息化教學資源體系。分析化學MOOC課程共錄制完成中、英文雙語教學視頻98個，總時長約800分鐘，知識點覆蓋率約60%。依托自建的分析化學MOOC課程，引入智慧教學工具“雨課堂”，開展MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學，形成了一套覆蓋課前、課中、課后全環(huán)節(jié)的互動性強的智慧教學“雨課件”，2019年被評為教育部在線教育研究中心智慧教學課件“雨課件”。自主開發(fā)的基于Android系統(tǒng)的高?；瘜W試題庫APP擁有試題量超3000題，含填空、選擇、簡答和計算題等題型，分為難、中、易三個等級，APP可實現(xiàn)自由組題、系統(tǒng)判題以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等多種功能。此外，分析化學實驗研發(fā)具有自主特色的虛擬仿真實驗資源，涉及滴定基本操作練習、水硬度測定、鉛鉍連續(xù)測定等實驗項目，開啟了虛實結(jié)合的實驗教學探索。四大模塊信息化平臺均具有較強的交互功能和科學評價機制，特別是MOOC和雨課堂，可開展多種形式的在線交互學習并即時多元地形成性評價學生學習效果。這些信息化資源為開展混合式教學改革提供了有力支撐，有望實現(xiàn)學習模式從“同時同地”的實體課堂傳授式被動學習向“同時同地/同時異地/異時異地”的多維虛實空間融合的碎片化、交互式自主學習轉(zhuǎn)變，極大地激發(fā)了學生學習的內(nèi)在動力，很大程度上延伸和拓展了教學的時間和空間。

跨學科教學，是在注重各學科內(nèi)在邏輯的基礎之上建立學科間的聯(lián)系，進而在教學實踐中實施的多學科融合的教學模式?？鐚W科教學的理論內(nèi)涵在于建構(gòu)主義，基于問題、現(xiàn)象、文獻等重新建構(gòu)知識及學科之間的內(nèi)在聯(lián)系，并依托實踐將知識技能內(nèi)化和外化?？鐚W科教學的目的是培養(yǎng)學生綜合運用多學科知識解決跨學科問題的高階能力。分析化學課程教學團隊由八名成員構(gòu)成，分別來自生化分析、植物代謝組學、核酸生物傳感技術、化學信息學、高分子材料合成、環(huán)境毒理學和計算機信息技術等多個研究領域，這對建立跨學科教學模式具有積極的促進作用。團隊成員在課程內(nèi)容、教學方法、教學組織、教學策略等多個方面互相支持、取長補短，通過重構(gòu)課程跨學科知識體系，采取“多師同堂”協(xié)同指導綜合任務策略，能夠讓學生獲得新的分析化學認知能力及問題解決的實踐能力。與此同時，課程在圍繞某一主題任務開展多師協(xié)同教學過程中，能夠增強教師對其他相關學科的認識和再提高，能夠有效增進各教師之間的互動、溝通和交流，促進教師間進行學術群體的協(xié)同創(chuàng)新。

跨學科混合式教學具有將上述兩種教學模式加以優(yōu)化組合的獨特優(yōu)勢，將其用于分析化學課程教學改革，是人才培養(yǎng)模式的升級與完善。分析化學課程建設對標“兩性一度”特征要求，注重課程內(nèi)涵建設，深度挖掘“課程思政”元素，實施課程結(jié)構(gòu)重組，在提升學生專業(yè)能力的同時樹立學生正確的價值觀以及良好的社會道德責任感，真正做到立德樹人。

2 跨學科混合式教學模式實施的具體過程

2.1 跨學科課程內(nèi)容設置

分析化學是獲取物質(zhì)化學成分和結(jié)構(gòu)信息的科學，涉及生命、環(huán)境、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等諸多學科領域，具有顯著的多學科交叉融合特點。分析化學課程以往因教學課時有限，教學重點主要放在基礎理論推導和實驗操作技術上，內(nèi)容涵蓋緒論、分析試樣的采取與制備、誤差與實驗數(shù)據(jù)的處理、四大滴定分析方法、沉淀重量分析法和分光光度法等。實施跨學科混合式教學改革后，分析試樣的采取與制備4個課時和沉淀滴定分析法4個課時由學生結(jié)合自建的分析化學MOOC課程自主完成學習，其余章節(jié)結(jié)合MOOC和雨課堂開展混合式教學或翻轉(zhuǎn)課堂教學，通過課前課后實施學生自主學習，使教學從課堂延伸至課外，學習和指導時間和空間更加開放和具有彈性。針對應用化學專業(yè)的分析化學理論課時從原來的72課時擴增至96課時，學生線上自主學習時長占總課時的25.0%，而其他專業(yè)分析化學理論課時從32課時增至56課時，學生線上自主學習時長達42.8%。

此外，分析化學經(jīng)典課程體系涉及大量公式推導和復雜的數(shù)值計算，容易挫傷學生的學習興趣和積極性，以往教學效果相對較差。為此，將Excel軟件、Matlab編程、數(shù)據(jù)統(tǒng)計SPSS軟件等計算機技術融入分析化學教學過程，在相應章節(jié)酌情引入公式圖形化或編程等線上直播教學內(nèi)容，并在學堂在線討論區(qū)設置以資源共享為特色的開放式討論專題，加強生生間的互助學習。比如在溶液中各級絡合物型體分布章節(jié)講完后，增設公式圖形化教學環(huán)節(jié)，并以小組為單位系統(tǒng)繪制與NH3、Cl?、CN?、F?、I?、SCN?、乙酰丙酮、乙二胺、磺基水楊酸、S2O32?等發(fā)生絡合的各金屬離子各級絡合物型體的分布曲線圖，并將結(jié)果發(fā)布至學堂在線討論區(qū)的指定討論專題，相互檢查并進行數(shù)據(jù)共享。通過自主繪制和數(shù)據(jù)共享，學生可非常形象直觀地總結(jié)出絡合物濃度及其與各金屬離子間的累積形成常數(shù)對各級絡合物型體分布分數(shù)的影響規(guī)律，為后續(xù)條件形成常數(shù)及如何提高絡合滴定選擇性等內(nèi)容的學習提供重要的知識積累。

分析化學課程教學注重學以致用、以用促學，其基礎知識和基本理論需要與生命科學、材料科學、醫(yī)學、生態(tài)與環(huán)境化學、礦產(chǎn)、食品營養(yǎng)等學科和領域的發(fā)展相結(jié)合。我們以跨學科視角對課程內(nèi)容進行了優(yōu)化升級，改進后的課程內(nèi)容著重體現(xiàn)了跨學科視角的兩個層次。第一個層次圍繞水質(zhì)全分析、硅酸鹽礦全分析和食品營養(yǎng)成分分析等科學問題開展跨學科主題教學。以成分分析為主線，融合各學科相關知識，有利于學生建立起各學科之間的聯(lián)系，明確分析化學作為一門多學科性的綜合性科學的中心地位。比如硅酸鹽礦樣品成分分析，通過融入地球化學和地質(zhì)學等跨學科知識闡明硅酸鹽礦的成礦原理，進而結(jié)合四大滴定分析方法、重量法以及分光光度法綜合分析樣品中硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉、磷等成分的含量。又如，食品營養(yǎng)成分分析，需結(jié)合食品化學相關內(nèi)容，闡明了食品的化學組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及在食品加工和貯藏中發(fā)生的化學變化以及這些變化對食品品質(zhì)和安全性的影響，進而運用分析化學方法實現(xiàn)食品中水、糖類、脂類、蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)成分含量的測定。第二個層次不受限于分析化學課程教學內(nèi)容，而是站在分析化學整個學科角度引導學生了解和認識分析化學與生命、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、材料等諸多學科領域協(xié)同發(fā)揮作用，在人類社會發(fā)展中充當重要力量。這個層次我們主要通過最新文獻導讀以及MOOC討論區(qū)設置的跨學科開放式專題討論來實現(xiàn)。比如，在人類基因組測序計劃的主題討論中，從什么是基因，到基因測序技術所經(jīng)歷的第一代Sanger法測序、第二代高通量測序、第三代單分子/納米孔測序，再談到基因組學、疾病治療等，讓學生意識到科學研究并非單一學科研究人員的孤立活動，而是需要多學科背景、多研究領域協(xié)作的系統(tǒng)工程。

2.2 跨學科混合式教學實施與效果討論

2.2.1 遞進式OPPOs教學法

課程基于“MOOC+智慧教學課件+試題庫APP+虛擬仿真實驗”四大模塊的分層次信息化課程資源體系，創(chuàng)新性提出遞進式OPPOs教學法開展混合式教學。教學單元含線上課前預習與預習測驗、思維導圖預習匯報、參與式學習以及線上課后測驗及復習，將線上線下有機融合，實現(xiàn)課前-課中-課后全鏈條指導與督促學生學習(圖1)。

圖1 OPPO教學單元

每個OPPO教學單元結(jié)束后設置具有一定難度的課程任務；在整章內(nèi)容結(jié)束后即多輪OPPOs后嵌入挑戰(zhàn)度升級的大單元課程任務；在本門課程結(jié)束后圍繞與分析化學相關的跨學科科學問題開展課程總結(jié)研討。通過分層分級、難度進階的課程任務，提升課程挑戰(zhàn)度，加強學生對知識的綜合運用能力，實現(xiàn)學生高階能力的培養(yǎng)(圖2)。

圖2 遞進式OPPOs教學法

2.2.2 教學實施

實施混合式教學，既要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又要充分體現(xiàn)學生主動性與創(chuàng)造性，體現(xiàn)培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的要求和深度學習的特點，提高課堂參與度，優(yōu)化學習效果。簡單說，教學單元可分為課前、課中和課后三個環(huán)節(jié)。課前，通過雨課堂向?qū)W生發(fā)布預習任務和預習測驗，學生結(jié)合MOOC資源完成預習任務，教師通過雨課堂數(shù)據(jù)反饋，可較全面地掌握學生的預習情況，及時調(diào)整教學的重難點，使課堂教學變得高效。課中，通過角色代入、任務驅(qū)動、實驗模擬、話題討論、問題導入等方式引出課堂教學內(nèi)容，同時融入一定的課程思政。接著，設置學生預習匯報環(huán)節(jié)，學生將他們事先繪制好的思維導圖通過雨課堂進行投稿，隨機抽取一名學生進行預習匯報。通過預習匯報，學生可再次梳理知識結(jié)構(gòu)，帶著問題進課堂。也使教師進一步了解學生對知識點的掌握情況，真正做到教與學的有的放矢。通過開展參與性極強的多元化教學組織形式，在保證完成課程教學目標的基礎上，提升教學高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。此外，還可通過隨堂測驗，即時檢驗課堂教學效果。課后，可回到線上進行復習、作業(yè)、答疑以及課外知識的拓展，學有余力的同學可自主選擇試題庫APP進行自我提升。至此，課程實現(xiàn)了課前-課中-課后的全鏈條教學，通過雨課堂有機地將線上線下融合起來，將形成性評價貫穿整個教學過程。

為加強學生對知識的綜合運用能力，課程教學過程中融入了多元化教學活動。比如，在弱酸堿各型體分布分數(shù)、緩沖容量、酸堿滴定原理、金屬絡合物各型體分布分數(shù)等教學單元中要求學生結(jié)合計算機基礎軟件進行復雜數(shù)值計算圖形化，選擇完成出色的小組進行隨堂講解或在線直播，分享心得，促進生生間互助學習，實現(xiàn)問題共振、情感共鳴和智慧共生；在誤差與實驗數(shù)據(jù)的處理整章內(nèi)容講完后，結(jié)合真實的科研數(shù)據(jù)，組織小組討論，學生通過任務的完成融會貫通本章全部教學內(nèi)容；酸堿滴定法講完后針對實際生產(chǎn)案例開展分析方法設計，并對方案進行組間互評，同時邀請多學科背景教師開展協(xié)同教學，學生還可結(jié)合虛擬仿真實驗平臺和開放實驗平臺進行方案驗證與優(yōu)化；本門課程結(jié)束后，圍繞水質(zhì)全分析、食品營養(yǎng)成分分析、硅酸鹽礦全分析等大科學問題進行墻報學術交流，邀請課程組全體教師、高年級學生一起進行學術探討。通過多元化教學活動的組織在完成教學目標的同時，一定程度上培養(yǎng)了學生的高階思維，提升了課程的兩性一度。

課程基于“MOOC+智慧教學課件+試題庫APP+虛擬仿真實驗”四大模塊的開放共享信息化課程資源新體系，創(chuàng)新性提出并實踐遞進式OPPOs教學法，注重理論與實踐并重、基礎與前沿交融，實現(xiàn)了多維虛實空間、多元教學方法、多樣教學關系、多重考核模式、理論和實踐的五大融合。通過“四核五融”舉措，構(gòu)建跨學科混合式教學新模式(圖3)，實現(xiàn)教學目標從知識傳授型向能力培養(yǎng)型轉(zhuǎn)變，大幅提升了學生自主學習、跨學科思維、解決復雜生產(chǎn)問題的高階能力。

圖3 分析化學課程“四核五融”跨學科混合式教學新模式

2.2.3 教學效果

課程考核采用“過程考核+終結(jié)考核”“線上考核+線下考核”相結(jié)合的方式。總評成績含線上學習(20%)、線下學習(40%)和期末考試(40%)。線上學習包括視頻學習、章節(jié)習題、線上活躍程度及線上期末測評；線下學習以雨課堂成績?yōu)橹鳎A習測驗、隨堂測驗、課堂任務完成情況等。

通過系統(tǒng)比對2017–2019年應用化學專業(yè)傳統(tǒng)教學模式和跨學科混合式教學模式學生的學習成績(表1)，可以發(fā)現(xiàn)2017和2018級學生卷面成績平均分分別高出傳統(tǒng)教學模式11.2和18.5分，期末閉卷考試及格率呈現(xiàn)逐年上升趨勢。

表1 跨學科混合式教學改革效果比對

另外，我們進一步探討了過程學習數(shù)據(jù)與課程期末考試成績以及課程總成績之間的相關性。通過分析跨學科混合式教學模式下2017級創(chuàng)新班學生的線上成績、雨課堂成績、期末考試成績以及課程總成績之間的相關系數(shù)(見表2)，我們可以很明顯地發(fā)現(xiàn)線上學習與課程總成績的相關性高達0.6736，雨課堂學習過程與課程總成績相關性高達0.6680，與期末考試成績相關性也達到了0.5303，這意味著MOOC和雨課堂是一種很好地過程學習監(jiān)督平臺，有效覆蓋了課前-課上-課后的每一個教學環(huán)節(jié)。

表2 過程學習與課程成績的相關系數(shù)

此外，圖4進一步描述了普通班(A模式)和2017級創(chuàng)新班(B模式)和學生的平時成績(雨課堂成績)與期末考試成績以及MOOC成績與期末考試成績之間的相關性。左圖為雨課堂成績與期末考試成績的相關性，右圖為在線開放課程成績與期末考試成績間的相關性。其中A模式為淺層次混合式教學模式，即學生使用線上資源預習、復習，通過線上測試評價學習效果，教師參考線上數(shù)據(jù)指導線下教學；B模式為跨學科混合式教學模式。從左右兩圖中均可以看出，B模式落在第一象限的學生人數(shù)遠多于A模式，過程學習對課程教學質(zhì)量具有一定的積極促進作用。

圖4 過程學習與課程成績的相關性圖

為明確跨學科混合式教學對不同層次學生的影響，我們通過MyCOS系統(tǒng)對2017和2018級學生進行了問卷調(diào)查，見表3。從問卷調(diào)查結(jié)果可以看出，通過教學模式創(chuàng)新，2017級和2018級分別有96.55%和100%的學生認為教學新模式對自己的課程學習、專業(yè)知識的延伸有幫助，有93.11%和96.55%的學生認為對自己專業(yè)技能和高階能力提升有幫助。

表3 學生對跨學科混合式教學效果的反饋評價

通過對教學效果統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，新的教學改革模式在促進教師課堂教學、督促學生學習、培養(yǎng)學生綜合技能中發(fā)揮了一定的積極作用。“四核五融”跨學科混合式教學模式融入多樣化的教學方法，使學生由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習；采用新穎的課堂教學組織形式，激發(fā)了學生的學習熱情；通過分層分級、難度進階的課程任務，一定程度上提升了學生分析問題、解決問題的高階能力。近年來學生獲創(chuàng)新性實驗項目國家級12項、區(qū)級8項，廣西高校大學生化學實驗技能競賽一等獎3項、二等獎5項，獲區(qū)級優(yōu)秀指導教師1人。教學團隊成員獲各級各類教改課題8項，發(fā)表教改論文10篇，獲各級各類教學競賽獎勵13項。分析化學課程2019年被認定為廣西線上線下混合式一流本科課程，同年分析化學MOOC課程入選首批國家級線上一流本科課程。2020年課程英文版MOOC上線首批高校在線教學國際平臺，成為廣西首門國際慕課。

3 思考與展望

分析化學課程通過系列教學改革與實踐，構(gòu)建了“四核五融”的分析化學課程跨學科混合式教學新模式，為專業(yè)課程教學改革提供了參考。

(1) 課程通過重構(gòu)課程教學內(nèi)容、融入計算機軟件和編程技術等跨學科知識，實現(xiàn)復雜數(shù)值計算簡易化和公式推導圖形化。針對實際生產(chǎn)案例或前沿科學問題，多學科背景教師多師同堂開展大單元跨學科協(xié)同教學，培養(yǎng)學生跨學科思維。

(2) 通過開發(fā)基于“MOOC+智慧教學課件+試題庫APP+虛擬仿真實驗”的四大模塊信息化資源體系，實現(xiàn)學習模式從“同時同地”的實體課堂被動學習向“同時同地/同時異地/異時異地”的碎片化、交互式自主學習轉(zhuǎn)變，顯著延展教學時間和空間。依托信息化教學資源，創(chuàng)新提出并實踐遞進式OPPOs教學法，通過多維虛實空間、多元教學方法、多樣教學關系、多重考核模式、理論和實踐等有效融合，踐行“以學生為中心”的教學理論，充分激活學生內(nèi)生學習動力，大幅提升課程教學質(zhì)量。

然而，社會需求不斷發(fā)展，為使跨學科混合式教學模式持續(xù)發(fā)揮效力，需不斷探討現(xiàn)有MOOC教學資源的時效性和完備性，分析線上教學視頻中需要進行革新的教學單元，刪減過時、陳舊的教學內(nèi)容，增加創(chuàng)新性、前沿性、實用性強以及體現(xiàn)學科發(fā)展趨勢的知識點。同時學校層面應進行相應的組織和制度化建設，為廣泛開展跨學科混合式教學提供支持與保障。