基于混合式教學(xué)模式下的無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

王靜嵐，王 奇，陸 露

（江西科技師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江西南昌 330013）

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高校大化學(xué)類（化學(xué)、藥學(xué)、材料、食品和環(huán)境工程等）專業(yè)學(xué)生接受的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，該課程不僅是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要分支，也是學(xué)生學(xué)習(xí)其他化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的重要基礎(chǔ)，是真正開始培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本操作技能和運(yùn)用理論知識(shí)解決問題的一門課程。

1 調(diào)研分析內(nèi)容

從實(shí)驗(yàn)課程中預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、總結(jié)三環(huán)節(jié)展開探究，采用的方法有訪談法、問卷法、統(tǒng)計(jì)法。探究分析從三個(gè)角度進(jìn)行：傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、疫情期間的線上模式、線上線下混合式模式。其中混合式教學(xué)思路如圖1。

圖1 混合式教學(xué)思路

1.1 預(yù)習(xí)階段

預(yù)習(xí)是實(shí)施課程教學(xué)的首要環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)通常是教師課前布置教材中的內(nèi)容并向?qū)W生提供相應(yīng)查閱資料的專業(yè)網(wǎng)站，預(yù)習(xí)效果考察主要以教師課前提問為主，缺乏對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)狀況的全面了解?；旌鲜浇虒W(xué)中預(yù)習(xí)的整個(gè)過程加入有關(guān)實(shí)驗(yàn)安全、實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容，以多種形式對(duì)學(xué)生思政情感進(jìn)行潛移默化的滲透?！半u蛋殼制備乳酸鈣”混合式教學(xué)預(yù)習(xí)流程如圖2。

圖2 “雞蛋殼制備乳酸鈣”實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)預(yù)習(xí)流程

1.2 實(shí)驗(yàn)階段

傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)只是按照教學(xué)目標(biāo)對(duì)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的要求，教學(xué)效果檢驗(yàn)單一。混合式教學(xué)將實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?nèi)容、步驟和注意事項(xiàng)在實(shí)驗(yàn)前通過線上學(xué)習(xí)平臺(tái)完成預(yù)習(xí)，同時(shí)利用仿真平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師根據(jù)不同類型的實(shí)驗(yàn)和預(yù)習(xí)情況來調(diào)整實(shí)驗(yàn)授課側(cè)重點(diǎn)，既增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的理解，又給予了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的探究和拓展，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位。如圖3對(duì)于不同類型的實(shí)驗(yàn)采用了不同的混合式教學(xué)流程。

圖3 不同類型實(shí)驗(yàn)的混合式教學(xué)流程

1.2.1 基本操作實(shí)驗(yàn)的混合式教學(xué)

基本操作規(guī)范是實(shí)驗(yàn)成功的重要前提，該階段實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)在于讓學(xué)生掌握規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)室安全以及一些常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，培育學(xué)生科學(xué)、規(guī)范的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。

1.2.2 制備實(shí)驗(yàn)類型的混合式教學(xué)

在教學(xué)中制備實(shí)驗(yàn)是遞進(jìn)式安排的，實(shí)驗(yàn)難度系數(shù)越來越大，以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)制備所得產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。實(shí)驗(yàn)安排先由兩人合作完成2個(gè)實(shí)驗(yàn)單元，再獨(dú)立完成1項(xiàng)綜合制備實(shí)驗(yàn)。學(xué)生首先在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)和中國大學(xué)MOOC平臺(tái)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法和步驟，再在虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行線上仿真實(shí)驗(yàn)，三個(gè)平臺(tái)任務(wù)完成，成績合格者方可進(jìn)入線下實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，制備實(shí)驗(yàn)單元的混合式教學(xué)有效地提升了學(xué)生的合作學(xué)習(xí)和獨(dú)立自主的實(shí)驗(yàn) 能力。

1.2.3 性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的混合式教學(xué)

性質(zhì)實(shí)驗(yàn)是指元素性質(zhì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多而偏雜，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象常常會(huì)因?yàn)樵噭┯昧?、加入試劑的先后順序和快慢、介質(zhì)酸堿性和反應(yīng)溫度等條件的不同會(huì)變得復(fù)雜，甚至與理論預(yù)測的現(xiàn)象不符[1]?；旌鲜浇虒W(xué)則先利用虛擬仿真平臺(tái)提前進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有初步的了解，梳理好實(shí)驗(yàn)步驟，提前分析哪些因素可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)，在線下實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)不符合預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能有效地予以分析和解釋，切實(shí)地提高學(xué)生們分析問題和解決問題的能力。性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的混合式教學(xué)流程如圖4。

圖4 性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的混合式教學(xué)流程

1.2.4 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的混合式教學(xué)

學(xué)生具備了一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，則可利用線上學(xué)習(xí)平臺(tái)的教學(xué)資源和查閱文獻(xiàn)，自行設(shè)計(jì)出創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)方案，再經(jīng)小組和班級(jí)兩級(jí)討論設(shè)計(jì)出最佳方案。通過開設(shè)創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。如“雞蛋殼制備乳酸鈣”“廢棄易拉罐制備明礬”等與生活息息相關(guān)的綜合實(shí)驗(yàn)，將變廢為寶的綠色環(huán)保理念融入具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將知識(shí)、能力與社會(huì)實(shí)踐緊密相連，跳出內(nèi)容有限的教材，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高度，將知識(shí)外延。學(xué)習(xí)書本之外的操作技能，又如增設(shè)“鐵、鈷、鎳、銅和鋅的紙上層析分離”“配合物晶體場分裂能測定實(shí)驗(yàn)”“納米材料綠色合成方法的研究”等更多的探究綜合實(shí)驗(yàn)，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ诮虒W(xué)的深度和廣度發(fā)力，有效地增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)、分析問題、舉一反三能力?！半u蛋殼制備乳酸鈣”實(shí)驗(yàn)課程任務(wù)單見圖5。

圖5 “雞蛋殼制備乳酸鈣”實(shí)驗(yàn)課程任務(wù)單

1.3 總結(jié)階段

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課后內(nèi)化提升十分重要，通過學(xué)生的總結(jié)和思考，可以提高他們對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力和對(duì)知識(shí)的總結(jié)歸納的能力[2]。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)總結(jié)方式通常是批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告，總結(jié)方式單調(diào)不全面。實(shí)施線上線下混合式教學(xué)模式，教師可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)完成之后，通過批閱學(xué)生手寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，檢查平臺(tái)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等多種方式對(duì)課程項(xiàng)目完成情況有一個(gè)全面的評(píng)價(jià)。學(xué)生也可以通過同樣的途徑對(duì)知識(shí)掌握情況更清晰明了，學(xué)生們的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)水平都能得到全面提升和發(fā)展。

2 混合式教學(xué)提升實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果

結(jié)合豐富的網(wǎng)絡(luò)線上教學(xué)資源與傳統(tǒng)的教師講解學(xué)生操作教學(xué)，混合式教學(xué)模式潛力巨大。線上學(xué)習(xí)平臺(tái)指導(dǎo)自學(xué)，經(jīng)過多次模擬仿真練習(xí)后再實(shí)戰(zhàn)，尤其在疫情常態(tài)化的大背景下，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)極大地降低突發(fā)狀況對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響[3]。相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，混合式教學(xué)取得的成效與優(yōu)勢從實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?chuàng)新能力、思政元素和評(píng)價(jià)機(jī)制四個(gè)方面分析評(píng)定。

2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/h3>

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)核心思想在于基礎(chǔ)性，教學(xué)過程中著重于規(guī)范實(shí)驗(yàn)過程的基本操作，狠抓基本技能訓(xùn)練。圍繞“學(xué)做實(shí)驗(yàn)”“會(huì)做實(shí)驗(yàn)”“能做實(shí)驗(yàn)”“做好實(shí)驗(yàn)”實(shí)施教學(xué)過程，熟練掌握實(shí)驗(yàn)的操作技能，培養(yǎng)良好的“一看、二練、三反思”實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，夯實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)能力。

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，以學(xué)生會(huì)做實(shí)驗(yàn)、能做實(shí)驗(yàn)、做好實(shí)驗(yàn)為基本要求，強(qiáng)調(diào)將知識(shí)拓展創(chuàng)新，注重自主學(xué)習(xí)。線上線下混合式教學(xué)方式可以讓學(xué)生主動(dòng)接收文字型實(shí)驗(yàn)技能的指導(dǎo)，并將難消化的抽象信息通過虛擬實(shí)驗(yàn)練習(xí)，以“看”“做”“聽”等實(shí)際感官強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)改變了學(xué)生獲取知識(shí)的方式，以更直觀生動(dòng)、高質(zhì)有效的方式將知識(shí)傳遞給學(xué)生，課本里枯燥的內(nèi)容逐步從紙上演進(jìn)到3D視覺呈現(xiàn)和操作，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和提高學(xué)習(xí)效率有很好的促進(jìn)作用。

2.2 創(chuàng)新能力

將學(xué)術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果引入課程，提升教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新性、前沿性與時(shí)代性。虛擬仿真技術(shù)和線上平臺(tái)的應(yīng)用，高度融合化學(xué)學(xué)科理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，在對(duì)環(huán)境零污染并保證學(xué)生安全的前提下，讓學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到更多的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力[3]。

教學(xué)方法體現(xiàn)先進(jìn)性與互動(dòng)性，線上線下、翻轉(zhuǎn)課堂，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式與個(gè)性化學(xué)習(xí)。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，依托中國大學(xué)MOOC、超星學(xué)習(xí)通和虛擬仿真平臺(tái)，把知識(shí)體系通過多種方式與學(xué)生的感觀聯(lián)系起來，線上線下同頻共振，從被動(dòng)接受型轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)創(chuàng)新型，加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察以及實(shí)驗(yàn)操作技能的規(guī)范，極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段。

2.3 思政元素

構(gòu)建滋養(yǎng)工匠精神的價(jià)值體系，培養(yǎng)工匠精神是應(yīng)用型高校的時(shí)代使命，讓敬業(yè)執(zhí)著、吃苦耐勞、精益求精、勇于創(chuàng)新成為實(shí)驗(yàn)課程自覺的價(jià)值追求，將綠色與安全化學(xué)理念有效滲透于實(shí)驗(yàn)過程中，將其充分貫徹落實(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方方面面，注重環(huán)保責(zé)任意識(shí)和實(shí)驗(yàn)室安全意識(shí)，踐行工匠精神。

在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)接觸許多強(qiáng)酸強(qiáng)堿、重金屬離子反應(yīng)，還會(huì)使用酒精燈加熱等一系危險(xiǎn)操作，應(yīng)時(shí)刻將綠色化學(xué)理念滲透于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提高實(shí)驗(yàn)室安全責(zé)任意識(shí)。在實(shí)驗(yàn)階段中，按照先小組合作，再獨(dú)立完成的順序。合作實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生具備溝通交流能力與團(tuán)隊(duì)合作精神，養(yǎng)成認(rèn)真、求實(shí)、勤奮良好科研精神和嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，在獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)注重培養(yǎng)獨(dú)立思考和解決問題的能力。

2.4 評(píng)價(jià)機(jī)制

線下傳統(tǒng)教學(xué)中教師只能根據(jù)主觀判斷給出一個(gè)較為籠統(tǒng)的分?jǐn)?shù)，成績?cè)u(píng)定存在隨意性大、不合理的問題，十分不利于全面衡量學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的掌握能力[4]。而混合式教學(xué)中線上預(yù)習(xí)情況與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以作為一項(xiàng)考查內(nèi)容，豐富評(píng)價(jià)方式。利用MOOC和學(xué)習(xí)通平臺(tái)的“預(yù)習(xí)任務(wù)”進(jìn)行自檢，教師迅速準(zhǔn)確地得到教學(xué)效果的信息反饋，及時(shí)進(jìn)行有的放矢的教學(xué)指導(dǎo)，既減輕了負(fù)擔(dān)，又為達(dá)到教學(xué)目標(biāo)創(chuàng)造了條件。混合式教學(xué)較傳統(tǒng)教學(xué)擁有線上大數(shù)據(jù)信息，可以根據(jù)不同班級(jí)的個(gè)體差異，把個(gè)體的有關(guān)側(cè)面進(jìn)行相互比較，更好地進(jìn)行個(gè)體內(nèi)差異評(píng)價(jià)，且過程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)分別可以和大數(shù)據(jù)、網(wǎng)上在線測試問答完美契合，體現(xiàn)教學(xué)的達(dá)成度。表1為課程評(píng)價(jià)表。

表1 課程評(píng)價(jià)表

3 結(jié)束語

線上線下混合式教學(xué)仍有部分需要改進(jìn)的地方，主要體現(xiàn)為線上預(yù)習(xí)過程不夠精簡，學(xué)生和教師皆需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力；模擬實(shí)驗(yàn)部分步驟與線下實(shí)際操作有部分不同；學(xué)生學(xué)習(xí)自主性還有待提高；線下實(shí)際操作機(jī)會(huì)僅限于上課教學(xué)時(shí)間。針對(duì)以上問題提出以下改善的方式：

1）充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。教師全面審視課堂教學(xué)，結(jié)合學(xué)習(xí)規(guī)律，調(diào)整線上線下教學(xué)任務(wù)比例，增加與學(xué)生的互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)出學(xué)生更好的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

2）通過開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生線下實(shí)際操作機(jī)會(huì)不再僅限于上課教學(xué)時(shí)間，能夠有機(jī)會(huì)去嘗試不同的實(shí)驗(yàn)操作方式，體會(huì)實(shí)驗(yàn)過程中的微妙差別對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或誤差帶來的影響，進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)的探究性和創(chuàng)新性。