“物理化學”在線開放課程建設探索與實踐

劉文杰，朱玉嵐，劉 瑜

（常州大學 江蘇 常州 213164）

在線開放課程憑借其強大的平臺功能和豐富的學習資源，打破了傳統(tǒng)教育的時間和空間需求，顛覆了傳統(tǒng)教學觀念，引領了現(xiàn)代教學思路、教學方法的改革方向[1]。教育部在2015年4月出臺《關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》，要求各高等學校要緊密圍繞立德樹人根本任務，以我國高等教育教學傳統(tǒng)優(yōu)勢為基礎，引進國際先進經(jīng)驗，采取“高校為主體、政府重支持、社會多參與”等方式，集中多方優(yōu)勢力量和資源，構(gòu)建具有明顯中國特色、體現(xiàn)正確價值觀的在線開放課程體系。教育部要求在線課程要以應用為驅(qū)動、以使用為目標建設，進一步推動在線開放課程在高校的廣泛應用[2]。2020年初，教育部提出，疫情期間要做到“停課不停教、停課不停學”。此時，在線開放課程發(fā)揮出了巨大功效，充分利用相關在線平臺，深入開發(fā)一流在線課程，積極探索線上線下相結(jié)合的混合式教學模式，有助于推動高等教育供給側(cè)改革，實現(xiàn)我國高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量提升。因此，作為化工制藥類專業(yè)核心基礎課程的物理化學在線課程的建設刻不容緩。

本文結(jié)合常州大學石油化工學院物理化學教學團隊所講授的物理化學重點課程，進行物理化學在線開放課程的建設探索與實踐，并簡要介紹了物理化學在線開放課程建設的內(nèi)容、特點以及應用情況。

1 物理化學課程概況

物理化學是一門理論性很強的專業(yè)基礎課，在化工專業(yè)本科課程體系中處于自然科學的通用理論層次和專業(yè)理論層次之間，是重要的專業(yè)基礎必修課[3]，該課程的學習主要培養(yǎng)學生的數(shù)理基礎、邏輯思維、綜合分析和理論運用能力，提高學生對事物認知、知識探索及分析解決復雜工程問題的能力，強化學生的工程意識[4]。

物理化學涉及很多抽象的概念和基本原理，大量的數(shù)學公式演練推導、不同條件下理想模型的構(gòu)建等，與數(shù)學和物理知識聯(lián)系緊密，推導過程十分困難。對于大多數(shù)學習者來說，理解物理化學的內(nèi)容不難，看懂物理化學的例題也不難，難的是相關知識點的理解以及如何自己動手實際解決問題。另外，目前國內(nèi)外同類課程多是參照傳統(tǒng)理科專業(yè)中物理化學的教學內(nèi)容和教學方式，更多的是強調(diào)狀態(tài)變化的理想過程和物理化學的理論性，對工程生產(chǎn)和社會實際的需求關注較少，有一定的重科學輕技術、重理論輕實踐的傾向[4]。

2 物理化學在線開放課程建設和應用情況

不同于線下傳統(tǒng)課堂教學，在線開放課程與傳統(tǒng)學習過程的區(qū)別就在于不受時間、空間的限制，學生可以進行碎片化學習，靈活掌握學習時間，還可以針對自己的知識薄弱點選擇自己想學的內(nèi)容進行學習，只要有網(wǎng)絡有時間，可以隨時回看和復習。

常州大學物理化學在線開放課程建設中依托互聯(lián)網(wǎng)信息技術，針對課程教學內(nèi)容，圍繞學生知識、能力、素養(yǎng)等達成要求，融合物理化學學科前沿技術，融合化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的安全化、綠色化技術，對課程教學內(nèi)容進行系統(tǒng)化設計，提升學業(yè)挑戰(zhàn)度，增加課程難度，拓展課程深度。培養(yǎng)學生的思維創(chuàng)新和解決復雜工程問題的能力，進一步將基礎理論知識運用到科學研究以及生產(chǎn)實踐中去[5]。

2.1 課程資源建設

在線開放課程的建設重點在于課程網(wǎng)絡教學資源的建設，通過對課程內(nèi)容的設計，課程知識點的梳理，同時借鑒已有在線課程的經(jīng)驗，整合資源和軟件，錄制相應視頻，整理與視頻相對應的習題、課件以及拓展資料等。常州大學物理化學在線課程獲批2018—2019年高等學校在線開放課程立項建設。

針對在線開放課程的特點，改變傳統(tǒng)45分鐘一節(jié)課的線下教學模式，首先根據(jù)大部分工科院校所選用的天津大學《物理化學》第六版教材中的教學內(nèi)容，合理劃分物理化學的課程內(nèi)容，分解并串聯(lián)相關知識點，建立知識理論框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)知識點的相互關系分別請課程團隊教師進行知識點講解以及配套例題解析，請專業(yè)在線課程視頻制作公司錄制教學視頻，每個教學視頻控制在5—12分鐘，錄制完成后上傳至大學MOOC在線教學平臺。到目前為止，常州大學物理化學在線開放課程已經(jīng)錄制了66個重點知識點和例題解析教學講解視頻。相關教學內(nèi)容主要針對本校相關專業(yè)學生的學習需求，在大學MOOC開課后，其他高等院校及相近專業(yè)的學生也可以根據(jù)學習需求選擇本課程進行學習，同時亦可以作為物理化學課程教師的備課資料。

2.2 教師團隊建設

現(xiàn)代教學要積極促進教學方式從“以教為主”向“以學為主”轉(zhuǎn)變，重在培養(yǎng)學生的協(xié)作、溝通、思辨和創(chuàng)新能力。常州大學物理化學教學團隊通過學院“教學能力提升”“工程實踐能力提升”“國際化視野拓展”“學術能力提升”等四大教師培養(yǎng)工程，提升團隊教師國際交流或具有國際教育背景的比例，提高教師的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育能力與信息化教學能力，圍繞新工科、課程思政、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等教育熱點，構(gòu)建“國家、省、校、院”四級教改課題申報激勵機制，系統(tǒng)布局支持團隊教師教育教學研究。

團隊教師均擁有多年豐富的教學經(jīng)驗，致力于培養(yǎng)具有實踐能力、綜合素質(zhì)、務實精神和創(chuàng)新意識的工程應用型人才。目前團隊主要由12名教師組成，其中教授5名，副教授2名，講師5名，教師隊伍老中青結(jié)合、國際化水平高、教科研能力強。近三年，團隊引進了4名青年教師，更是進一步推動了物理化學課程的信息化和數(shù)字化建設，新鮮血液的加入對在線課程新興教學模式和方式的廣泛應用起到了更好的推進作用。

團隊所授物理化學課程為校級精品課程，物理化學在線課程獲批2018—2019年高等學校在線開放課程立項建設。團隊成員獲江蘇省教學成果特等獎和校級教學獎，指導大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊獲“挑戰(zhàn)杯”全國二等獎及三等獎多次，被共青團江蘇省委評為“創(chuàng)青春”江蘇省大學生創(chuàng)業(yè)大賽優(yōu)秀指導教師。團隊成員中還有江蘇省青藍工程青年學術帶頭人，承擔包括國家、省級和市級各類縱向科研以及大量橫向科研項目，并獲多項省部級科技獎項，是一支教學科研齊頭并進、碩果累累的優(yōu)秀團隊。

團隊教師將教學與教研相互滲透、相互交融、共同發(fā)展，教學問題提煉教研方向，教研成果指導教學實踐，根據(jù)學科專業(yè)最新發(fā)展動態(tài)，及時調(diào)整授課內(nèi)容，講求時效性、前沿性，提高本科教學質(zhì)量。積極參與專業(yè)建設、教學改革研究、在線課程建設、培養(yǎng)方案修訂、實驗室建設等教學質(zhì)量工程，成為近年學院教學質(zhì)量工程的主體工作。根據(jù)課程教學大綱和所制訂的課程目標，結(jié)合物理化學學科最前沿的研究和授課教師自身研究方向，與學生分享傳統(tǒng)理論與最新研究的碰撞，開闊學生的眼界，為提高學生解決復雜工程問題和創(chuàng)新研究的能力，培養(yǎng)研究型工程應用人才提供了良好的條件。

2.3 教學方法建設

傳統(tǒng)的物理化學教學課堂沉悶、枯燥無味，講臺上教師講、座位上學生聽，此外，教師也一般建議學生采用課前預習、課上學習、課后復習以及作業(yè)鞏固這樣的方式進行學習。但是，網(wǎng)絡時代學生學習知識的方式和手段很多，對這種填鴨式的傳統(tǒng)教學方式明顯熱情不高，對知識的掌握停留在“知其然，而不知其所以然”的階段。而且，對于工科類專業(yè)學生而言，應該通過專業(yè)基礎以及專業(yè)課程的學習來掌握解決復雜工程問題的能力。但是，專業(yè)基礎理論課程的學時數(shù)大多不足，只靠課堂的45分鐘，教師將沒有太多的時間就某個難點和重點問題展開，學生也無法在課堂上完全理解教師所講授的內(nèi)容。因此，要求學生通過學習物理化學課程中的基本原理、判斷依據(jù)以及計算方法觀察生產(chǎn)實際，分析和解決復雜工程問題就成了“空談”。

在線開放課程不受空間和時間的限制，將必須在規(guī)定時間和規(guī)定地點集中授課的形式，轉(zhuǎn)變?yōu)槊课粚W生可以在各個地方以及需要的時間里學習課程知識點，這樣能明顯擴大學生的受眾面和受益面，解決了實體課堂中講授知識與交流反饋之間此消彼長的矛盾。通過物理化學在線課程的建設，可以形成線上線下相結(jié)合的新型學習方式。

“線上課堂+線下課堂”的有機結(jié)合，充分調(diào)動學生參與教學過程的積極性，強調(diào)團隊學習和互動學習，變演繹思維為歸納思維，培養(yǎng)學生自主學習及團結(jié)協(xié)作的能力。線上課堂，教師通過知識點的選取，將拍攝的教學視頻發(fā)布后，由學生利用課外時間自主學習，并在慕課的討論區(qū)發(fā)布相關知識點的問題，由學生在討論區(qū)進行回答和討論，教師同樣在討論區(qū)參與研討，從而了解學生對知識點的掌握情況。此外，學生也可隨時在QQ、微信群等線上學習交流群里提出知識理解過程中出現(xiàn)的問題，課程團隊也會組織教師在盡量短的時間內(nèi)進行在線解答。線下課堂的教學方式以探討分析問題為主，要求學生充分利用理論知識去分析實際生活生產(chǎn)問題，以小組形式進行討論，提高每一位學生獨立分析和解決問題的能力以及團隊協(xié)作能力，培養(yǎng)具備開拓性與創(chuàng)新性的應用型專業(yè)人才[6]。

物理化學在線課程主要通過平時情況（10%）、期中考核（20%）、線上課程學習（30%）以及期末考核（40%）等方式來對學生的學習情況進行評價。平時情況分平時作業(yè)和線上線下課堂學習情況來評定成績，依據(jù)學生完成作業(yè)的次數(shù)和質(zhì)量以及線上線下交流互動情況給予成績評定。學生在課堂以外的自主學習過程，包括課后復習情況、網(wǎng)絡慕課的利用及線上相關測驗等，以慕課考核成績給予成績評定。線上大學慕課課程“物理化學”與線下授課同步開放，涵蓋物理化學中的重要知識點和難點等內(nèi)容的視頻、討論及測試，跟進與考核學生的整個學習過程。

通過多種過程性評價以及對評價結(jié)果的及時反饋，任課教師可以隨時調(diào)整教學內(nèi)容和方法，不斷持續(xù)改進，提高學生對物理化學知識的掌握以及靈活運用能力。到2021年12月止，已在大學MOOC上開設三輪物理化學在線開放課程，選課總?cè)藬?shù)累計達到4636人，學生對這種線上線下混合教學方式的評價較好。

3 結(jié)語

物理化學在線開放課程有效實現(xiàn)了原有線下課堂在時空上的延伸，充分體現(xiàn)了以學生為中心的教學理念，提高了學生對原本枯燥理論的學習興趣，學生有了更充足的思考時間，能夠加深對物理化學知識的理解，使物理化學的課程教學效果得到較大提升。今后，本課程團隊將根據(jù)知識更新以及學生需求持續(xù)更新線上線下課程資源，加快開發(fā)物理化學理論和實踐課程的應用，不斷提升在線課程的教學質(zhì)量，為學生提供更加優(yōu)質(zhì)的資源和學習體驗。