線上線下混合式教學模式在高校化學實驗教育中的應用

摘? 要：全新時代下的經濟發展讓各行各業都面臨著創新改革的挑戰，高校教育中的工科人才培養也一樣，為了更好地應對教育發展要求，需要借助“互聯網+教育”模式，將線上線下混合式教學模式應用到高校化學教育中，成立精品資源共享課。文章以高校化學實驗教學為例，探究線上線下混合式教學模式的具體應用。

關鍵詞：線上線下;混合式教學模式;高校化學;教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）06-0112-04

Abstract： The economic development in the new era has challenged all trades and professions to face the challenges of innovation and reform. Similarly， the training of engineering talents in higher education is also the same. In order to better cope with the development of education， we need to use the Internet plus education mode to apply the blended teaching mode of online and offline education to the chemistry education in colleges and universities， and establish a resource sharing course. This paper takes the chemical experiment teaching in colleges and universities as an example to explore the specific application of online and offline hybrid teaching mode.

Keywords： online and offline; hybrid teaching mode; college chemistry; teaching reform

高校教育在全新經濟時代下面臨著轉變教育模式的重要課題，需要基于以生為本的原則，發展以學生為中心，以培養綜合型人才為目的的全新教育模式。因此有必要跟隨信息時代發展步伐，基于先進的教育理念和科學教學技術探索以學生為中心的線上線下混合教學模式。

一、大學化學課程開展線上線下混合式教學的研究背景分析

在大數據時代背景下，互聯網技術的出現和有效應用讓愈來愈多的線上開放課程、在線視頻課程和高質量共享課程等出現在教育領域中。各種形式的線上教育與共享資源沖擊著傳統教學模式，為了更好地適應社會發展，滿足當代學生學習需求，傳統課堂教育有必要進行改革，于是線上線下混合式教學模式就出現在了大學教育階段，該模式有效結合了網絡教學和傳統課堂面對面的教學方式。混合式教學模式在大學化學課程中的應用為專業性人才的培養奠定良好基礎[1]。將混合式教學模式應用于大學化學教育的目的是為了構建精品資源共享課程，以在線的方式錄制大學化學基礎實驗的基本內容，進而讓學生獲得自主學習、復習的高質量教學資源，這也是符合現代化教育發展基本要求的做法，同時還能深度融合線上教育與傳統課堂教育。

此外，并不是所有學生都能快速跟上大學講課節奏和步伐，這些都成為了影響整體教學質量的因素。有效實現化學專業教學模式改革，就要從傳統教學模式入手，在保留傳統課堂授課模式優勢的前提下，將線上授課方式合理地融合進去，構建線上線下混合式的全新綜合教育模式，致力于解決課程學時與課程容量安排之間的問題，讓不同階段學生對知識的需求都能通過精品共享課程得到滿足，這也是大學化學教學現代化改革的要求之一[2]。

二、線上線下混合式教學

（一）線上線下混合式教學定義

線上線下混合式教學指的是有效結合傳統教學模式與網絡在線學習模式的優勢，并保證整個教學活動中在線學習部分的占比在30%～80%之間。線上線下混合式教學的具體過程，一方面可助力教師體現引導、啟發、監督教學過程的主導作用，另一方面又對學生在學習中的積極性、創造性和主動性體現出了尊重和保護。

（二）在線學習教育平臺

線上學習平臺是“互聯網+教育”的產物，是近年來普遍應用的一種在線課程模式。在線教育環境中出現的真實學習活動與學校、課堂中的真實學習在設計上有著很高的一致性和關聯性，所有在傳統課堂教學情境中被證實有效的學習策略都可遷移應用到在線學習環境中，助力學生拓展知識、提升能力。

（三）線上線下混合式教學的優勢

化學是一門以實驗為基礎的學科，化學實驗混合式教學過程既要讓學生掌握化學知識點，還要激發學生對實驗學習和具體操作的積極性和創造性。在線上學習平臺進行的實驗探索環節，可讓學生預先了解相關的實驗知識，將教師制作的重難點操作視頻反復觀看后，直接在課堂上進入實驗操作、交流討論和知識拓展環節，在很大程度上解決了學習課時緊張的問題，預留更多的師生討論空間。

三、線上教學資源及平臺的建設

（一）建設預習測試系統并構建題庫

預習考試系統的構建要充分考慮到組卷和評判的便捷性，具體有以下幾點需要注意：第一，系統管理員和指導教師具有修改題目、導入題庫和設置組卷模式的權限;第二，基于對題型、題量以及分值的調整讓系統實現自動生成試卷，每位學生的試卷內容不盡相同;第三，以統一管理為目的設置調整考試入場和退場時間[3];第四，系統于在線提交試卷后自動生成測試成績;第五，學生可自行查看成績與錯題詳情，從而進行改正和知識點鞏固;第六，教師可隨時查看并導出學生成績進行匯總。

針對系統自動生成測試成績，題庫建設環節的一個注意事項就是確保每個實驗主題中的選擇題數量不低于30題，系統從中隨機選擇20～25題讓學生進行線上限時測試。與每一個實驗項目相關的選擇題在內容上一定要全面合理，需涉及實驗基本原理和知識、關鍵實驗步驟、實驗試劑安全性及操作安全性、實驗廢液的產生和處理方法、實驗風險及防范和實驗室應急知識這六個方面，以均衡性原則，每個方面必選3～5題。在合理的考題設置基礎上，讓學生們通過預習測試進一步加深對實驗基本理論、實驗儀器、操作步驟以及安全性的理解，強化學生的安全應急處理能力，提升學生綠色化學理念。

（二）確保教學視頻資料的制作質量

根據基礎化學實驗構建高校化學教學微視頻資源，將其分為兩個不同的類型，一是基本操作，二是實驗講座。

第一種，基本操作。圍繞實驗項目的主要操作步驟，確定視頻單元的重難點，即“基本操作”和“數據處理/制圖”，確定好內容框架后設計拍攝腳本。“基本操作”分為無機制備操作和化學分析操作兩大板塊，無機制備操作涉及減壓過濾、取用試劑等小板塊;化學分析操作涉及滴定管的使用、容量瓶的使用、分析天平的使用以及移液管的使用等小版塊。“數據處理/制圖”共由四個板塊組成，標準曲線、吸收曲線、ORIGIN制圖和EXCEL制圖[4]。為了確保操作的規范性和解說的精準性，視頻腳本和字幕的設計必須建立在查閱大量資料的基礎上。以“移液管的使用”視頻制作為例，取液環節移液管下端尖嘴停靠時長以及停靠位置都需要等待多番論證。有一點需要注意，制作“基本操作”視頻的校本、剪輯和拍攝等，教師都可以帶著學生一并完成。實驗講座板塊的關鍵，在于充分考慮因實驗項目更新導致的講座視頻內容過時，同時為了讓學生在查詢和觀看時更加方便，關于“實驗講座”視頻的制作一定要對知識點進行分類剪輯和制作[5]。比如，課程教學實驗項目中的“反應速率常數及活化能的測定”[6]就可剪成實驗原理、測定條件選擇、實驗內容和酸式滴定管的使用等多個視頻。

（三）做好教學課件資料制作與建設

大學化學基礎實驗專業每學期的開學第一講主要內容就是安全知識和基礎知識，其中還包括課程框架介紹、數據記錄與整合以及實驗室安全等內容。如若以線下講解的方式完成不僅會耗費大量的時間，還無法取得滿意的開課效果，所以可將其制作成PPT教學課件，明確合理的劃分成幾個部分：課程簡介、學習要求、數據記錄與整合。以“二元合金相圖的繪制”實驗為例[6]，具體的實驗步驟有配置不同組成的試樣、加熱熔融、冷卻降溫及記錄溫度等，一般情況下課堂講解的時長在90分鐘左右，當將其制作成教學課件預先發布到校內化學實驗教學中心網站上讓學生們進行自主預習，將大大節約講解時間。

（四）建設輔助線上教學的在線平臺（如學習通）

為了進一步強化學生的課前預習考核以及實驗室管理意識，學校化學專業教師組可合作建設在線平臺（學習通），將其以三大菜單模塊進行劃分，分別為測試系統、用戶中心和任務發布，在這三大菜單運營順利后再增設開發線上實驗室安全準入考試、線上預習考試、線上簽到-簽退或線上整合數據提交與評分等多個系統，這種既能在電腦端操作也能在手機端操作的系統，為化學專業基礎實驗的教學工作搭建了一條便捷、智能、人性化的橋梁。

四、教學結構設計與教學實踐

（一）教學結構

根據課程教學目標設計混合教學模式，如圖1所示。

（二）教學實踐

1. 課前環節之線上預習

教師要提前三天將有關資源發布在線上學習平臺，并提醒學生進行視頻預習并完成測試題。教師在線了解學生學情，測試成績不理想或學習進度落后的學生要進行重新學習和測試，預習過程中遇到疑惑都可在“答疑/討論”區向教師請教交流[7]。對于一些實驗基礎較差的學生來說，為了讓學生更加透徹地理解實驗項目的相關內容，教師可以利用預習環節有目的的引導學生觀看講座視頻并做好歸納總結。以“反應速率常數及活化能的測定”實驗為例[6]，觀看相關講座視頻后回答問題：（1）測定反應速率及活化能的方法。（2）在什么條件下，才能把實驗中的反應當作一級反應來處理？（3）如何把反應溶液變成藍色與H2O2濃度變化聯系起來？

學生可根據自身知識薄弱點自行選擇刷屏反復觀看內容，兼具靈活性和自主性的預習環節讓學生學習狀態從被動變為主動。例如“C+CO2=2CO平衡常數的測定”實驗[6]，具體的實驗步驟設計裝置安裝、檢查氣密性、通氣反應及取氣分析等，這是大學化學的一個經典基礎實驗，實驗操作繁瑣、步驟多、失誤率高，尤其是取氣分析時很容易旋錯開關而使反應氣體中混入空氣，或者將反應后的氣體排入空氣而導致實驗失敗。傳統教學模式中不管教師多么費心的做演示都難以讓學生把握細節，而線上學習平臺以推送高清短視頻的方式實現了一對一的手把手教學，有效降低了實驗失誤率。

2. 課中環節之線上監管和線下互動

線上監管與考核：既是為了檢測也是為了鞏固學生的預習情況，在進行線上講解前再次進行線上預習考試，時長在8分鐘左右，題量在20道左右，比如通過在線平臺（學習通）進入考試，提交測試后即刻看到評分和錯題。學校可根據實際情況調整線上預習測試在總評成績中的占比，旨在最大化地激發學生課前學習積極性。

線上數據提交與評分：完成實驗后需要學生根據學習平臺的提示做好數據錄入與上傳，交由系統自動評分。執教教師在后期工作中可導出班級學生的實驗評分結果，在平日成績統計中按照一定比例融入進去，另一方面又刺激了學生參與化學基礎實驗的積極性;另外，還大大降低了執教教師批改實驗報告的工作量。

在線教學過程中，教師可使用線上平臺的隨機選定功能，抽選學生來演示實驗操作并講解實驗原理，以此提升學生對教學活動的參與度，同時活躍教學氛圍。對于學生講解不準確或不清楚的情況，教師和其他學生可適當給予輔助講解與補充分析。這種基于問題推動和角色轉換的教學方式有助于讓實驗教學的重難點更加清晰、明確，讓學生更為深刻、透徹地理解并掌握實驗原理及相關操作要點[8]。課前的線上預習讓課堂實驗擁有了更多時間，讓教師可以對學生獨立實驗的細節和流程進行指導，開展細致化的個別指導，更好地保證實驗效果。

3. 課后環節之線上輔導

關于線下教學設計，學生對課堂講解的依賴性隨著線上學習資源和平臺預習測試要求的出現慢慢減弱，已逐漸養成提前預習的良好學習習慣，大致掌握實驗原理、基礎知識和操作要點，帶著知識儲備走入實驗室。所以線下課堂教學的設計要打破原有的固定式常規設計，不要重復講解實驗原理和關鍵實驗步驟，最好是設計一些更具針對性的問題，通過小組討論或自主提問的方式去強調實驗的安全要點、關鍵步驟和知識上的重難點，在節約講解時間提升教學效率的同時，將更多的課堂時間留給學生，讓其開展一些探究式實驗項目。

在實驗報告的撰寫過程中，學生可以通過線上教學平臺與教師一起溫習基礎性理論知識，就操作中的不足及原因展開分析和討論。教師在線上指導學生如何使用Chem Draw、Origin、Excel軟件完成數據處理和關系圖繪制，確保實驗數據的精確性，同時強化學生對問題進行分析、思考和解決的能力。

五、對教學改革的啟示與總結

（一）合理安排板塊學習資源以提升訪問率

學習平臺易用性的提升在很大程度上取決于在線學習板塊劃分的清晰性以及內容組織的合理性，這些能保證學生更加快速地找到所需資料。針對不同類型的學習資料，教師可按照用途、格式的不同將其劃分在對應的模塊中。其中視覺型學習資料在自學模塊視頻資源中占比較高，對課時內容補充材料的視頻資源瀏覽占比卻很低，而語言型學習資料中的課時內容補充材料則在視頻資源瀏覽中占比較低。基于這一點，教師可以分散的將視頻資料放在對應的自學板塊中。

（二）提升學習資源類型豐富性

現階段的學習資源已不再是從前以報告、書本形式為主的文本性材料，而是直觀性的動畫、視頻材料。學習習慣和學習需求有較大差異的學生群體，他們對學習資源類型的要求也是不同的，要想讓學習者擁有良好的學習探究體驗，就要盡可能地保證學習資料與學習者需求的匹配性[9]。因此，為了更好地滿足眾多學生不同的學習偏好，教師最好提供多樣化的學習材料，視頻圖片、圖表、流程圖、報告、論文等直觀性學習資料和文本性學習資料都要包括在內。另外，在線學習平臺除了存放講義，還要將更多生動的應用實例融入其中，進一步激發學生的學習興趣。

（三）強化學習資料的可視化程度和邏輯性

學習資料組織結構的合理性、邏輯性都將在一定程度影響學生對知識的掌握。有的學生學習習慣傾向于從整體入手再深入到局部，具體來說就是先構建一個整體的知識框架;而有的學生學習習慣傾向于從局部著手慢慢過渡到整體，具體來說就是先進行有邏輯性的具體知識點學習，再逐步構建屬于自己的完整知識體系。針對這種情況，教師需要科學組織學習資料，比如通過知識框架、知識圖譜形式呈現教學內容，提升學習資料的邏輯性;或者引導學生善用思維導圖開展知識梳理和體系構建，助力學生深入理解知識點，有效把握知識整體。

（四）適當增加在線學習小組研討板塊內容

結伴學習所具有的積極作用是不可忽視的，甚至有時會超出教師的指導作用。線上線下混合式教學模式一直就是圍繞以生為本的理念應用于教學活動中的，學生個體之間的差異性是客觀存在的。活躍型學生更喜歡在小組模式中進行學習交流和討論，通常會表現出較高的活躍度，喜歡獨立思考的沉思型學生也會在小組模式中主動將自己的學習疑問提出來，問題的共享就是推動同伴交流討論的一個重要因素，小組研討對學生知識的生成與構建有積極促進作用[10]。在線教學過程中，教師要充分利用開展小組教學的各種功能和工具，引導學生進行同伴互動，同時教師也盡可能地積極參與到互動討論中，為學生們答疑解惑。

六、結束語

總而言之，線上線下混合式教學模式是一場信息技術與教學的深度融合，通過技術讓教學方式和教學環境得到優化和改善，在此基礎上開展深層次的教育系統結構性改革，不過這不能完全替代傳統教學模式，其只是互聯網時代下對傳統教學模式的一種輔助和補充。高校化學基礎實驗課程應用混合式教學模式，有效結合了實驗室教學和線上教學的優勢，促進了學生科學思維的拓展，提升了學生學習的積極性，同時在線上線下互動討論中培養了學生的創新能力和自主性學習習慣。

參考文獻：

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