微課對大學化學化工實驗課教學的作用研究

陳令成+趙忠奎

摘要：討論了微課在化學化工實驗課教學方面的應用，分析了將其用于現有教學模式改革的必要性和可行性。微課的輔助有效利用，實現實驗課教學模式改革，利于化學化工學科大學生對基礎知識、基本實驗技能的掌握，從而利于創新能力的提升。

關鍵詞：微課；化學化工實驗課；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0270-03

一、引言

微課是指教師在教育教學過程中圍繞某個知識點或技能，如某個化學實驗操作技能等單一教學任務，進行的一種嶄新教學模式。相對傳統教學方式，微課具有可控靈活、較易掌握、高效、便利等優勢，對激發大學生學習興趣，調動學習積極性和主動性至關重要。隨著“可汗學院”在全球迅速走紅，“微課”目前已成為我國教育界熱議的一個話題。但是，其還是一個新興教學模式，無論是其應用的廣度、深度，還是具體微課設計，還有很多問題亟待解決[1-4]。2015年，教育部全國高校教師網絡培訓中心舉辦了第二屆全國高校微課教學比賽，掀起了又一波全國高校微課建設熱潮[5]。參加微課制作教師越來越多，很多網絡平臺上微課數量也在迅速地增長。微課廣泛傳播，為學生自主學習和教師自我提高提供了豐富學習材料，使得移動學習、碎片化學習成為一種常態的學習方式。本文根據化學實驗教學特點，來討論微課對大學化學化工實驗教學改革的作用。

二、文獻綜述

早在1960年，美國阿依華大學附屬學校首次推出了“微型課程形式”的教學。一個微型課程一般只有一兩個課時，而不會像一門培訓課程或者一門學科課程那樣持續數周或一個學期[6]。到了1993年，美國北愛荷華大學化學系教授LeRoy A.McGrew先生在有機化學教學中就提出了60秒的微課程教學概念，并且成功將其應用到了向非專業學生和民眾中普及有機化學常識的方面[7]。2008年，美國新墨西哥州圣胡安學院的高級教學設計師David Penrose[8]正式提出了“微課程”（Microlecture）這個概念。在我國，2011年胡鐵生[9]首先提出微課程概念，“微課程是指按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映了教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環節而開展教與學活動的各種教學資源的有機組合?！蔽⒄n，作為一種新興課程形式，其突出優點是“短（學習時間短）、平（容易被接受）、快（學習見效快）”，符合現代學生學習特點。但是，也存在其不足之處——碎片化、不系統、不適合長期學校教學。但是，它完全適合作為教學輔助、鏈接。因此，將微課用于大學化學化工實驗課教學，可充分發揮微課作用，將其功能最大化。微課在不同領域有著不同定義。調查結果顯示，在500名本科學生中，100%的學生每天都有上網行為；91%的學生喜歡從網絡上獲取知識；69%的學生看過微課程。因此，在移動設備迅猛發展的今天，怎么實現學生的自主學習、興趣攝取，單單依靠教師的課堂學習已經逐漸不能完全滿足個人學習的需要，未來創新人才的培養和學習也不僅僅局限于紙質的學習材料，基于移動終端的移動學習必將得到長足發展。

三、微課在化學化工實驗課教學應用的分析

實驗教學是化學學科教學中非常重要的一個環節，在培養學生基本知識的運用、動手操作能力、對實驗的觀察和思考等方面起著關鍵性的作用。目前，大學化學理論課的教學，仍然是以教師講授為主的傳統教學模式，同時受制于學校硬件設施的限制，教師無法做演示實驗，使化學理論知識的學習脫離了化學實驗的直觀感知。而關于實驗課程，許多高校實行的教學模式是“預習報告——實驗指導——總結報告”這樣的模式。它是基于學生主動學習而設計的一種較好的教學模式，但是現在高校學生主動學習意識明顯不足，學生不會思考，不會將學習的理論知識遷移到實驗學習中來，預習報告和總結報告更多地變成了通過抄襲而完成的。對化工專業的本科生進行問卷調查，其中問卷中開放性問題：你希望你所學內容中添加什么類型的課程？統計學生的答題情況，學生給出的共性回答主要有以下幾種：（1）實驗操作技巧類課程；（2）實驗案例與理論相結合課程；（3）數據處理軟件有關課程；（4）化工前沿、新能源類課程；（5）實驗設備使用類課程；（6）文獻閱讀、檢索類課程；（7）論文寫作指導類課程。其中實驗案例與理論相結合課程、實驗操作技巧類課程、實驗設備使用類課程這三項答案占這七項的64%。因此，微課用于大學本科化學化工專業實驗教學很有必要。針對上面提到的問題，以改善實驗教學的效果、提高實驗教學的質量為目標，以微課的引入為突破口，做好理論教學與實驗教學的有機結合，推進化學化工實驗課教學改革地深入推進。

四、結果與討論

1.學生預習狀況分析。若按照傳統的實驗課教學模式“預習報告—實驗指導—總結報告”三部曲。其中，預習完成效果決定著整個實驗的成敗。因此，要想提高實驗教學的質量，必須重視預習環節。學生預習基本上是先讀教材，然后按照教材要求填寫實驗預習報告部分，但是實驗課內容的特點是細節內容較多，像實驗原理、實驗基本操作方法、實驗儀器的使用、實驗數據的分析、實驗的注意事項等內容，如果學生在實驗前沒有進行認真的了解，而要在實驗課上一并接收，往往會影響實驗的正常進行，進而影響實驗效果。

2.微課引入的優勢。將微課引入到化學化工實驗課教學中去，有其獨特優勢：（1）微課短小精悍?！岸獭敝傅氖俏⒁曨l課程的時間短，一般視頻時長在10分鐘以內；“小”指的是微視頻課程的內容少，一般一個微視頻課程只包含一個概念或一個知識點，知識結構單一?！熬斌w現在設計和制作上的要求精。例如：玻璃器皿的洗滌，可以針對這一項操作，設計及制作微視頻課程，可以把這項基本操作技能采用錄像或者用電腦動畫設計等直觀的形式加以演示。短小精悍的特點，使得學生可以充分利用碎片化的時間進行學習。（2）微課可以反復播放，降低實驗成本。有關實驗演示的微課，可以讓學生反復觀看，進而可以節約相應的實驗成本。微課具有網絡傳送的快捷、重復利用等特點，使用起來非常方便，每個學生可以根據自己的個人情況選擇相應的微課進行重復學習。（3）微課目標明確。微課是為了清晰地講解某個概念或某一知識點，或為實現某一教學環節而開展的教學活動?；顒?、資源及內容設計上指向清晰，方向明確。由于學生基本上是人手一部智能手機，如果把化學實驗中的一些知識點通過視頻、PPT等形式做成微課，通過網絡平臺分享給學生，方便學生隨時隨地學習，這樣不但能夠對學生的預習起到幫助作用，并且在實驗課后能夠更好鞏固、強化實驗內容，更好地幫助學生掌握實驗的技巧。

3.微視頻課程引入后，實驗課教學模式的改革。引入微視頻課程，傳統實驗教學首先發生變化的是“預習報告”部分。與以往枯燥閱讀實驗步驟不同，教師提前發給學生一段有關本節實驗教學的微課，微課來源可以為教師自己制作，也可以網上下載，學生通過學習微課，對實驗內容有直觀認識，實驗步驟有初步了解。例如，在大量實驗研究工作中經常會遇到一些特殊的化合物，對空氣中的水氧敏感，必須使用特殊的儀器和無水無氧操作技術。否則，即使合成路線和反應條件都是合適的，最終是失敗。所以，無水無氧操作技術已是化學化工實驗中被視為必須熟練掌握的一項實驗操作技能。下面我們以無水無氧操作實驗中的雙排管高真空線操作操作為例，簡要介紹微課的引入對本實驗課的改進。（1）學生的預習內容包括：明確無水無氧實驗的特點、實驗的注意事項、雙排管操作的實驗原理、雙排管實驗的操作步驟等。（2）學生應有的能力基礎：儀器的清洗、干燥；儀器的裝配；加熱和冷卻等能力。（3）本實驗的主要內容應包括：儀器、藥品、溶劑的無水無氧處理、惰性氣體的凈化、反應裝置和雙排管的安裝、加料、實驗過程及結束時對儀器的維護等內容。（4）本實驗的重點及難點：掌握雙排管工作的原理、對氧氣及水的處理過程（即：雙排管操作的實驗步驟）及注射器針管技術。這部分也將是微課真正發揮其功效最顯著的地方，因為原有的書本的預習知識都是靜態的說明和演示，有一些術語及實驗操作學生很難去想象，所以學生很難掌握實驗的細節，大多數學生都會很迷惑，甚至認為此技能很難熟練掌握，難免從思想上對實驗有了一些抵觸，于是，做實驗的時候很難進入角色。如果有微課的演示，更加直觀，更能引起學生的興趣，達到重點難點的輕松突破。

由于本節實驗內容多，若按照傳統的教學方法，學生簡單地閱讀實驗教材，填寫預習報告，然后根據教師的演示和講解進行實驗操作，往往不能達到良好的實驗效果。針對本實驗的特點，可以設計制作相應的微課，將微課提前發給學生，學生進行充分的預習。這樣，在實驗過程中才能很好地抓住實驗的關鍵，進而取得良好的實驗效果。本次實驗涉及的微課包含以下幾個方面：（1）預習類：①本實驗所用的玻璃儀器、裝置及其清洗與干燥等；②初識無水無氧操作實驗原理及操作；③怎樣寫實驗報告。（2）實驗過程類：①儀器/藥品/儀器的無水無氧處理；②惰性氣體的凈化；③雙排管的安裝；④注射器針管技術；⑤儀器的操作及維護等。（3）微課包含的知識點：①無水無氧實驗操作所能應用到有機合成實例及重要性（通過ppt制作而成的微視頻）；②無水無氧操作的原理（通過ppt制作而成的微視頻）；③儀器的清洗及干燥（視頻錄制—操作和講解制作而成的微視頻）；④雙排管的搭建及安裝（視頻錄制—操作和講解制作而成的微視頻）；⑤雙排管操作實驗或溶劑中的去除無水無氧過程（視頻錄制—操作和講解制作而成的微視頻）；⑥注射器針管技術（視頻錄制、操作和講解制作而成微視頻）。

因此，實驗教學可這樣設計：

第一步：布置預習任務，觀看指定的微課知識點，完成預習報告。

第二步：根據學生預習報告的情況，分析學生對實驗的認識程度，對預習情況不好的學生，進一步要求觀看相應的微課。

第三步：實驗課程講授，在講授過程中進行演示實驗與微課相結合的形式，尤其是操作困難的步驟，可以讓學生多次重復觀看相應的微課內容。

第四步，學生自己動手操作。

第五步，學生寫實驗報告，對于難點部分，學生可以通過回顧微課內容，來完成實驗報告。

我國發展要實現創新驅動模式，具有創新意識、創新思維和創新技能人才的培養的重要性不言而喻?；瘜W化工是實驗學科，化學化工實驗在學生能力培養中的作用至關重要。而常規實驗課程，尤其是有機化學實驗課程，實驗耗時長并顯枯燥。對大學化學化工實驗教學方法和模式的改革，符合當今化學化工創新人才培養和化學學科發展的需要。因此，要提高化學實驗課的教學質量，必須綜合運用各種教學方法和教學手段，積極探索和改進新的教學內容和方式，才能合格地完成實驗教學任務?！拔⒄n程”在實驗教學中的應用是一種良好的輔助教學手段和方式，一定會在大學化學化工實驗教學的改進和對創新人才的培養方面起到積極的助推作用。

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Studies in the Role of Microlecture in the Teaching of Chemistry and Chemical Engineering Experimental Course in Universities

CHEN Ling-cheng，ZHAO Zhong-kui*

（State Key Laboratory of Fine Chemicals，Faculty of Chemical，Environmental and Biological Science and Technology，Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning 116024，China）

Abstract：The utilization of microlecture in teaching experimental courses is discussed，and especially the necessity and feasibility of its applications in the reforming of current teaching mode for chemistry and chemical engineering experimental courses is analyzed. The auxiliary effective utilization of the microlecture，will facilitatethe realization of the innovation of the teaching mode of the chemistry and chemical engineering experimental courses，which favors the university students to master the basic knowledge and experimental skills，and thus promotes the capability in innovation.

Key words：microlecture；chemistry and chemical engineering experimental course；innovation of the teaching mode