“慕課+PBL”模式在無機化學實驗教學中的探索*

侯 芹，時愛菊，王艷芳，張元紅，侯菊英，李怡靖

(山東農業大學化學與材料科學學院，泰安 山東 271018)

針對當前高校人才培養的需求，最大程度的發揮學生個體潛能[1]。隨著互聯網信息技術的不斷發展，大規模的在線開放課程“慕課”(Massive Open Online Courses, MOOC)在全球蓬勃發展，已成為當前教育發展和改革的熱點[2]。由此掀起了新理念，新形態的學習革命，進而改變了教師的“教”，學生的“學”，學校的“管”。在此背景下，高校實驗課應勢而變，融合“數字信息數據”的教學新技術，利用信息化、數據化軟件，引入多元化、多形態教學手段，共享優質教育資源，呈現出更立體、更開放的教學環境。

無機化學實驗是化學化工專業學生由高中進入大學后的第一門實驗課程，是高中階段與大學階段的過渡，但由于學生在高中階段的理論知識及動手操作能力參差不齊。因此無機化學實驗不僅承擔著對高中化學知識的銜接、內化和強化，還承擔著對學生良好實驗習慣、理論聯系實際及團隊協作精神的培養。結合化學化工類學生的培養目標、無機化學實驗內容及大一學生特點，探討將“慕課+PBL”模式教學法引入無機化學實驗的教學過程，以期達到深化教學方法改革，提高學生的自主學習能力，培養學生的團隊合作意識、合作能力和辯證思維能力的目的。

1 “慕課+PBL”教學模式

“PBL” (Problem-based Learning)教學模式，即基于以問題為導向的教學模式。在教學中從學生的認知規律和實際出發，科學的設計問題，巧妙的提出問題，啟發學生敢于和善于提問，并通過查閱文獻，資料進行解決，然后得出正確結論。該模式的核心是讓學生成為問題情景的主體，該方法于1969年由美國神經病學教授Barrows在加拿大麥克馬斯特大學首創[3]。隨著對學生自主學習模式的研究的不斷深入，我國高校相繼在多個領域的相關課程中采用了PBL教學模式。清華大學張建偉博士、北師大劉儒德教授、李芒教授等專家和學者在介紹和推廣PBL研究方面做了大量工作，促進了PBL教學模式在國內教育領域的發展[4-7]。為進一步提高教師“教”的效率和學生“學”的效率，提高學生學習的主動性及分析問題、解決問題的能力，PBL教學模式為無機化學實驗教學提供了一個新的思路。讓學生保持一種懷疑、探索的心理狀態，進而解決學生認識上的錯誤和模糊觀點，得出正確結論。

在“互聯網+”及大數據快速發展的背景下，以數字信息化為手段的慕課教學模式激發了教師的教學熱情，更能體現學生為學習的主體，凸顯個性，激發學習的主動性，有效地推動了我國高校的課程改革[8]。慕課教學的最大優勢之一是能為學生提供更加即時、開放、交互的學習過程，使其在課堂教學中保持高效的學習效率。目前，從慕課發展趨勢上來看，為進一步提高教學效果及質量，需進一步加強對慕課教育本質的理解，結合自身課程特點，保留原有教學優勢的同時，結合其它有效的教學手段及方法，對教學模式進一步優化。

“慕課+PBL”教學模式需要教師對該教學理念進行深入了解，提前建立慕課視頻課程資源，發布線上學習和線上討論互動；學生課前充分預習，結合慕課進行深入自學，配合教師完成線上教學的各個環節。在實驗課堂教學中，教師要提高課堂的效果和氣氛，一些基本操作可讓學生來演示，調動學生學習的積極性及自主性，激發學生的學習興趣。

2 化學化工專業無機化學實驗存在的問題

2.1 教學形式單一，師生互動性差

傳統無機化學實驗選用的均為經典的、驗證性的實驗，實驗原理及實驗步驟已經非常成熟，實驗條件的摸索已經非常完善，造成學生過度依賴課本，缺乏對實驗原理及實驗過程的思考。根據學生的培養模式及對學生的培養目標要求，無機化學實驗包括制備實驗、元素性質實驗，綜合實驗及科研創新型實驗，傳統的授課模式為：學生課前通過課本進行預習，寫預習報告；課上，教師結合理論課內容詳細地講解實驗原理，操作步驟，反復強調實驗中的注意事項及可能出現的問題，提問學生，并板書實驗步驟。講完后學生開始操作，對著板書或課本取用試劑，看一步做一步。有的實驗為兩人合作，但會存在部分同學情緒懈怠，不動手操作，直接等同組同學做完后，抄寫實驗現象及實驗數據。反觀整個實驗過程中，大多數同學只是機械的進行操作，雖然實驗操作能力有了一定的提高，但忽視了實驗過程中思想性、探究式解決問題的方法。傳統的教學模式不能滿足學生的個性化學習需求，不能因材施教，不能激發學生的發散性思維及創造性。

2.2 成績評定重結果，學生積極性不高

現行的無機化學實驗的考核過程包括平時成績(30%)+期末操作考試(70%)。平時成績主要通過衡量學生的預習報告，實驗操作過程，實驗報告，衛生及紀律等方面，其中實驗報告的比重最大。期末操作考試選擇最能反應無機實驗中基本操作的實驗，重在檢驗學生的基本操作能力。但缺點是在整個評價過程過于強調實驗結果的準確性及書寫規范，過程性評價缺失，因此無法有針對性的客觀評價學生對實驗原理及實驗操作技能的掌握程度，在一定程度上降低了學生實驗的積極性及主動性，不利于學生綜合素質的培養及能力的提升。

3 “慕課+PBL”教學模式的實施

根據無機化學實驗現狀結合調研學生化學素養，現以山東農業大學化學與材料科學學院2021級材料化學2班為例，將“粗食鹽的提純”實驗，利用“慕課+PBL”教學模式引入無機化學實驗教學中。實施過程包括：課前學生通過慕課網上預習，教師通過“知到”APP發布教學任務，巧妙的設計、提出問題；學生線下分組進行自主討論；課上學生講解，回答其它組的問題，教師歸納總結、得出正確答案，最后教師進行評價和考核。這種教學模式激發了學生自主學習的興趣及主動性，增強了教師與學生間的互動，培養學生的團隊合作意識及能力和辯證思維能力。

3.1 教師提出問題

3.2 學生自主討論

學生是PBL教學模式中問題討論的主體。學生根據教師發布的教學任務清單預習課本、觀看慕課，按照自愿組合的原則，提前分好小組(4～5人1組，組長1名)每人輪流做組長，分工查閱相關文獻、資料。組員之間相互討論，確保每位同學都能掌握每個問題，形成統一的意見。將知識點匯總，討論實驗方案的可行性，歸納總結實驗方案，預估實驗現象及實驗操作過程中需注意的事項。將存在疑問的問題進行標注。學生學習的過程就是由發現問題為起點，最終解決問題為終點。在解決問題的過程中會產生懷疑、困惑、焦慮等心理特點，教師要實時排解學生的這些情緒，最終培養學生善于發現問題，主動提出問題，有勇氣面對問題的能力。為使學生熟練掌握網絡平臺的使用方法，預先通過前幾個實驗進行教學測試，使學生掌握各個環節的操作要領，保證互動學習的效果。

3.3 多樣化教學形式完成教與學

以“學”為中心的教學設計把學生的“學”作為設計的焦點，以學生為主體，注重發揮學生的主觀能動性和創造性，教師起到指導學生和促進學習的作用。讓學生“身動、心動、神動”，總而言之，讓學習、進步和成長“發生”在學生身上。學生分組討論后，教師進行集中的課堂講授。首先各組派代表向教師及其它同學匯報小組討論結果，討論在小組合作過程中所碰到的問題，心得體會，以及改進和提高的方式方法。其它同學對疑惑之處進行提問，該組同學負責答疑解惑。其次，教師組織評議，總結各小組的優缺點，對一些問題進行深入探討。再次，教師針對各小組共性的問題進行啟發講解，對實驗中的難點及重點注意事項進行細致講解，同時糾正、點評學生討論中的不當之處，使學生充分理解并掌握該實驗的要點。

3.4 評價與考核

通過“線上+線下”綜合評定的方式對學生的成績進行評價和考核。教師通過線上督導，及時關注學生的學習動態。線上通過慕課學習平臺自動記錄學生在移動端的學習情況。增加線上測試，可嘗試多次自測，以記錄最高成績，激發學生自主學習的積極性及主動性。最后，教師經整理、歸納學生線上學習情況，量化學生的平時成績。線下通過小組成員投票或討論表決每位成員貢獻的大小，結合教師的提問及小組成員的表現，將成績記錄于每位同學的名下。每小組之間進行橫向比較，設置“優、良、合格”三個等級。最后將兩者融合(教師:小組打分=1:1)計入學生的平時成績中。

在評價過程中，教師要做到公正、公平、客觀。總結各小組的優缺點及注意事項，避免由于打分不均及不合理，造成學生的情緒消極、缺乏積極性，形成良性的氛圍及競爭環境。不僅要注重學生的平時表現，還要重視學生的后期表現，用心關注學生的成長，給予學生更多的關心及幫助。通過課堂觀察，個別訪談、問卷調查等形式及方法，了解學生在此教學模式中存在的問題，從而及時掌握學生的想法及需求，有目的的選擇實驗。

4 存在問題

(1)無機化學實驗分為驗證性實驗，綜合型實驗及科研創新型實驗，因此應該根據相關實驗性質進行教學模式的多層次化整合，借助多樣化的教學手段及形式完成教與學。如采用“線上+線下+虛擬仿真”多元化教學模式，翻轉課堂，對分課堂等教學模式。提高學生學習，參與的積極性及主動性，培養其創造力。

(2)由于該模式為分組搜集資料，分組討論，因此部分學生存在僥幸心理，過度依賴同組其它組員，坐享成果，造成學習積極性及主動性不高。因此，教師可重點對這部分同學進行跟蹤提醒，讓其逐漸養成自己解決問題的習慣及能力。

(3)在無機化學實驗教學過程中“思政元素”融入不夠。為實現在“課程育人”過程中落實“立德樹人”的根本任務。應進一步修訂教學大綱，建立“課程思政”的教學理念，凝練“課程思政”教學目標。深度挖掘實驗相關內容與思政元素的結合點，找到更契合的切入點。尤其是與化學息息相關的環保意識及科學中求真務實的實驗態度。做到讓學生在每次溶液的配置，實驗現象觀察、記錄，實驗廢液處理，實驗數據處理中都能體會到“思政元素”的精神。特別是當涉及到關于元素化合物部分的性質實驗，需要用到大量的重金屬離子的試劑，引導學生合理的處理重金屬離子的廢液，培養學生的環保意識及科學素養，促進專業知識與思想政治教育的融合，助力教學質量的提升與專業人才的培養。

5 結 語

在信息化時代，學生獲取知識的渠道已經不能僅局限于課堂教師的講授，僅僅依靠教師的講授已經不能滿足學生個性化、全面化發展的需求。因此，多樣化、多層次教學手段及教學形式的融合更符合現代教育需求。“慕課+PBL”教學模式的實施讓學習的主體由教師變為學生，為學生提供了更自主學習的空間，學習模式由被動轉為主動，使學生養成良好的自主學習能力，提高課堂實驗操作效率。通過小組分工合作模式，培養學生團隊意識，合作能力及溝通能力。在成績考核上更注重過程的考核，提高學生主動鉆研實驗細節，提高實驗技能。“慕課+PBL”教學模式的實施為無機化學實驗課程教學打造了新模式，新途徑。