利用元素化學在線課程資源開展課堂教學改革

胡育 溫治國 史鎧 田怡 宋連香 劉琴

摘 要：樂山師范學院化學與資源環境學院無機化學課程從2020年開始啟動線上線下混合教學模式，利用慕課、B站、超星等優質在線課程資源，采用線上學習、線下課堂互動的模式，將原來相對枯燥的講授課程轉變為以案例討論為主的爭辯式課堂，教學質量得到了顯著提高。與上學年同期相比，學生的知識掌握能力、自主學習能力、歸納總結能力、理論聯系實際能力、質疑與求證的科學素養均得到了有效提高。

關鍵詞：無機化學; 元素化學; 在線課程資源; 翻轉課堂

中圖分類號：G642.0? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：1006-3315（2021）10-108-002

自2018年以來，國內高校和機構自主建成十多個慕課平臺，這種開放的在線課程資源創新了優質教育的開放服務模式，在培養學生自學、幫助學生鞏固和復習上面都起到了積極作用。在這種大背景之下，我院無機化學課程團隊利用元素化學在線課程資源開展線上線下混合教學，通過課前線上學習，課堂督學、翻轉，對高效課堂發揮了積極作用。

無機化學是高等學校化學專業的專業必修課，課程分成兩部分，一部分是無機基礎理論，另一部分就是元素化學，是培養化學專業人才知識與能力的重要組成部分。元素化學的教學任務是使學生理解重要元素及其化合物的特性、典型反應;在科學思維方面獲得應有的訓練和培養，能夠運用無機化學基礎理論，分析和解決無機化學問題;具有一定的創新意識和反思研究能力。

元素部分內容龐雜、涵蓋面廣，雖然難度較低，卻會讓學生感覺枯燥，誤認為這些知識是簡單的堆砌。加上高校課程改革后課時數大幅減少，元素化學教學面臨的客觀情況就是內容課時少，若開展案例教學、翻轉課堂，根本無法在有限的課堂教學時間內完成教學計劃。因此，利用線上元素化學在線課程開展課堂革命，才能對學生有吸引力，讓學生理解并吸收，才能讓課堂翻轉得以真正的實現。

1.線上教學資源為課堂革命提供有力保障

慕課作為一種開放的優質教育資源，可幫助學生自學、復習和鞏固所學知識點，已被廣泛使用，并發揮了良好的線上輔助教學效果[1-2]。本教學團隊在線上教學資源建設上主要包括：課程大綱、教學計劃、課件、習題庫、隨堂測（作業）、知識點視頻和無機化學學科前沿。知識點視頻有源自中國慕課網、B站和超星學習通的優質視頻;也有根據我院學生實際情況自行錄制的學習重點、難點視頻。單個視頻時長均控制在10min之內。為了便于任課教師了解學生的線上學習情況，我們將線上資源導入超星學習通平臺開展教學活動。學生通過手機或電腦進入課程學習，完成任務點測試;后臺自動記錄學生的學習進度，評估學生的線上學習過程。非視頻資源包括課程學習的基礎資料和拓展，以教材課后作業和習題庫習題為基礎，用于學生鞏固知識點。針對少數無機化學基礎知識較好的學生，我們不斷更新無機化學的學科前言，滿足學生個性化需求，讓學生對所學知識的前沿研究有理性認識。

元素化學在線課程資源除了來源于在線開放課程資源、課程團隊教師自行錄制及整理的文獻資源，還包括學生的貢獻。為了進一步培養學生的自學和文獻歸納整理能力、提高學生的學習興趣，我們在2018年的無機化學元素化學課堂教學中開展了seminar教學法的實踐與探索，學生在課下收集自己感興趣領域的相關文獻資料，并整理成PPT與同學們交流;我們選出優秀的PPT，發布在元素化學線上教學資源包中，供下屆學生交流學習補充。這些元素化學線上資源的建設和完善大大支撐了課堂翻轉的真正實現，提高了學生的學習興趣和學習效率。

2.課堂教學革命

根據無機化學課程團隊對元素化學部分的整體教學思路：元素教學與基礎理論結合[3]、課堂教學與實驗教學的融合[4]、課堂教學與生產生活實際結合[5]、潛移默化進行環保與科普教育[6]，線下課堂主要由知識點串講和師生互動構成。知識點串講主要是給學生們理順知識之間的內在邏輯關系，引導學生對知識的整體理解，建立元素化學知識的清晰脈絡。師生互動主要圍繞問題展開討論。

課堂時間安排上，先進行知識點梳理15min左右，再進行15min左右的提問環節，并將重點和難點設計成5個左右的討論題。例如：1.利用分壓定律解釋為什么冬天在浴室洗澡會有窒息氣悶的感覺？教育學生注意觀察生活，利用科學知識解決生活中問題的能力。2.已知（MnO2/Mn2+）=1.23，根據氯元素的電勢圖分析MnO2與鹽酸（1mol/L）能否發生反應？若不能發生，你又怎么看待實驗室產生氯氣往往可以通過MnO2與濃鹽酸反應制備這一事實？鹽酸濃度從中起到什么作用，多少濃度合適？啟發學生進行思考，從該反應為什么會發生引發化學反應發生和哪些因素有關系的思考。濃度？環境？溫度？壓力？狀態？其本質又是什么？鼓勵學生從不同角度出發討論問題，不僅學習了典型反應又復習和鞏固了無機化學基礎知識之熱力學基礎、能斯特方程的應用。

課堂教學模式上以問題為中心，“提出問題—解決問題—延伸思考”，通過設計生活中或是學科研究中具有挑戰性的問題情境，引導學生參與、思考;小組討論，喚起學生解決問題的欲望，激發學生的探究興趣。培養學生勤于思考的習慣，使其養成質疑與求證的科學素養，自主、探究與合作的學習方式。

3.多方位的課程考核體系

課程的最終成績通常由平時成績（占30%-40%）和期末成績（占60%-70%）組成。平時成績一般由學習態度和作業構成，期末成績由閉卷筆試決定，成績都是任課老師定，將學生排除在評價主體之外[7]。由于作業相互抄襲情況普遍，平時成績及一紙試卷很難評價一個學生通過無機化學課程學習之后的知識掌握程度、能否運用無機化學的知識和研究方法、團結協作、分析、探索和解決化學的實際問題的能力及自主學習能力。因此，在考核方式上我們選擇將平時成績所占比例加大至50%，過程性評價多元化，包括：學習態度（包括考勤和線上學習任務點的完成情況，沒完成線上任務點的學習或缺課每次扣5分）、測試成績（集中測試1-2次，檢驗學生是否達到階段教學目標，占平時成績的40%）、作業成績（平時作業12次，任課老師抽查作業并進行全班點評，學生之間交換作業互改;根據作業完成及訂正情況給出作業成績并簽名;未完成作業，當次作業計0分。每個學生取平均分計算平時作業成績，占平時成績的20%）、課堂提問（每個學生輪1-3次，檢驗學生是否有效預習、有效復習鞏固，占平時成績的20%。）、學生互評（學習小組內學生之間相互評分，之后由學習委員和學習小組長根據每個學生參與研討的情況和老師評價核定分數，占平時成績的20%）。

這種多方位的形成性評價，讓學生參與自己的成績評價，力求做到全面、公平、公正、高效。不僅讓課程評價體系與課程目標達成更加呼應，又讓學生能夠更加注重平時的學習，回歸課堂，回歸學習的全過程，避免了學生考前突擊、臨時抱佛腳的不良現象。化資學院化學專業2020級、2019級和2018級1、2班學生的無機化學2（元素化學）期末成績如圖所示，他們采取的教學模式分別是線上線下混合課堂教學模式、線上教學模式和純課堂教學模式，對比三期的期末成績分布圖，試行線上線下混合教學的2020級學生期末考試成績明顯優于疫情之下線上教學的2019級學生和傳統課堂教學模式下的2018級學生。

4.課程考核體系支撐課程目標達成

元素化學部分的課程學習目標如下：

課程目標1：能夠運用無機化學的基本原理和理論去理解并熟悉重要單質和無機化合物的性質、制備及應用，初步掌握反思方法和技能，為從事中學化學教學打下堅實學科基礎;課程目標2：學習化學的興趣不斷被激發與增強，能自主學習本學科領域知識，能運用無機化學的知識和研究方法、團結協作、分析、探索和解決化學的實際問題;課程目標3：增強民族自豪感和自信心、厚植愛國主義情懷、堅定理想信念，理解無機化學在社會生產生活和學科育人中的價值。具有一定的安全意識、環保意識、創新意識和可持續發展理念。

元素化學部分課程目標達成度評價采用“考核成績分析法”，課程考核材料包括期末考試（50%，）、測驗（20%）、作業（10%）、小組研討+合作學習+探究性學習（10%）。隨機抽取2020級化學2班教學班級為樣本（不含重修學生），根據試卷中題目及形成性評價的每個小項目對課程目標的支撐程度來計算課程目標達成度，課程目標達成值計算結果顯示，元素化學課程目標達成度為0.83，課程目標達成情況良好。

5.結語

利用元素化學在線課程資源開展課堂教學改革以來，對比20級、19級、18級化學專業學生期末考試成績，不論是平均分還是不及格率上，成績提高的效果是明顯的，接受該模式的學生人數遠遠大于傳統教學課堂。《無機化學2》教學目標達成情況問卷調查顯示75%以上的學生認為自己教學目標達成較好，僅僅有1%的學生認為自己課程目標達成較差。該模式不僅對學生的知識掌握具有一定的促進作用，對學生的自主學習能力、分析歸納解決問題的能力、協同合作和語言表達能力均有大幅提高。當然該模式仍需繼續探索和優化。比如可以在每章結束后要求學生先自行總結，通過畫思維導圖的方式將知識點相互聯系。教師應注重知識遷移。還有在過程考核中如何細化課程思政的具體考核內容和標準等。

參考文獻：

[1]馬驍飛，馬亞魯，田昀，等.利用無機化學在線課程資源，開展翻轉課堂的教學實踐[J]大學化學，2018，33（11）：15-21

[2]張紅燕，張文娟，馮曉琴，黃宏升.以“雨課堂”為載體的無機化學智慧課堂建設探索[J]教書育人（高教論壇），2019（2）：106-107

[3]程國娥，夏華，王運宏，曹菱.無機元素化學教學改革的嘗試和體會[J]大學教育，2013（22）：100-101

[4]李莉，鮑霞，孫志梅，潘路.基于能力培養的元素化學教學改革與實踐[J]通化師范學院學報，2015（2）：89-91

[5]李佳佳，張拴，唐于平，郭惠，史亞軍，龍旭，王李雯，孟慶華，張光輝，張賽.線上線下互動教學模式在醫學院校基礎化學教學中的應用——以“緩沖溶液及其作用機制”為例[J]化學教育（中英文），2020，41（16）：67-72

[6]楊浩，吳月涵，康廷碩，唐紫依，王燕，王志寧，馬德方.結合科研項目推進環境專業《無機化學》教學改革的經驗介紹——以納米銀環境遷移化學問題為例[J]山東化工，2021，50（4）：239-240+242

[7]李祥子，馮志君，陳結霞，周蓓.基于慕課線上教學的過程性評價體系的構建[J]藥學教育，2021，37（2）：74-78