“OPCE”體系中無(wú)機(jī)化學(xué)雙語(yǔ)課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)模式研究*

葛素香，鄭 直，張艷鴿，關(guān)會(huì)娟，李彩霞，蔡 琨

(許昌學(xué)院表面微納米材料研究所，河南省微納米能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)換材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 許昌學(xué)院化工與材料學(xué)院，河南 許昌 461000)

2001年，教育部發(fā)布了教高[2001]4號(hào)文件《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》，其中特意提出了“本科教育要?jiǎng)?chuàng)造條件使用英語(yǔ)等外語(yǔ)進(jìn)行公共課和專(zhuān)業(yè)課教學(xué)”的要求[1]。在這種背景下，雙語(yǔ)教學(xué)在各層次高等院校逐步展開(kāi)[2-5]。許昌學(xué)院辦學(xué)以“地方性、應(yīng)用型、服務(wù)性、國(guó)際化”為總體定位，在前期國(guó)際本科學(xué)術(shù)互認(rèn)(ISEC)項(xiàng)目建設(shè)的基礎(chǔ)上于2019年開(kāi)始推進(jìn)全校雙語(yǔ)課程項(xiàng)目建設(shè)。

近年來(lái)，許昌學(xué)院化工與材料學(xué)院提出了“開(kāi)放·實(shí)踐·創(chuàng)新”的教育理念，構(gòu)建了OPCE(Open， Practical， and Creative Education)教學(xué)體系，即把開(kāi)放、實(shí)踐、創(chuàng)新的教育教學(xué)理念貫穿人才培養(yǎng)各環(huán)節(jié)，把科研和教學(xué)深度融合，以科研反哺教學(xué)，使學(xué)生在開(kāi)放中實(shí)踐，在實(shí)踐中創(chuàng)新。在該理念指導(dǎo)下，材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)實(shí)施了“材料之星”計(jì)劃，以激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。本專(zhuān)業(yè)學(xué)生在大二上學(xué)期進(jìn)入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班，他們需要閱讀英文文獻(xiàn)，掌握科技前沿信息，這對(duì)大二學(xué)生頗具挑戰(zhàn)性。而“材料之星”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中所合成的材料以無(wú)機(jī)材料為主，如果在大一上學(xué)期的無(wú)機(jī)化學(xué)課程學(xué)習(xí)中設(shè)立“雙語(yǔ)課堂”將大有利于學(xué)生掌握無(wú)機(jī)材料方面的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)及科技前沿知識(shí)，這也是掃除文獻(xiàn)閱讀障礙的基礎(chǔ)。

無(wú)機(jī)化學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)從2019級(jí)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)始實(shí)施，一直采取線(xiàn)下為主的教學(xué)活動(dòng)。該課程使用中文教材，學(xué)生初入大學(xué)處于學(xué)習(xí)適應(yīng)期，部分學(xué)生課前也沒(méi)有做好充分的預(yù)習(xí)，這造成雙語(yǔ)教學(xué)的過(guò)程中學(xué)生存在不少困難與挑戰(zhàn)，一定程度上影響了學(xué)習(xí)效果。另一方面，雖然學(xué)習(xí)通上有雙語(yǔ)課件和練習(xí)題，但一般都采取自主學(xué)習(xí)方式，無(wú)任務(wù)要求。而大一新生學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，學(xué)習(xí)能力弱，學(xué)習(xí)過(guò)程中存在諸多問(wèn)題如知識(shí)點(diǎn)多掌握不透、死記硬背不會(huì)運(yùn)用、依賴(lài)翻譯軟件不會(huì)靈活翻譯。因此，如何使無(wú)機(jī)化學(xué)雙語(yǔ)課程發(fā)揮其在“OPCE”體系中“材料之星”人才培養(yǎng)的作用值得深入思考。

基于此，無(wú)機(jī)化學(xué)采取線(xiàn)上線(xiàn)下混合模式實(shí)施教學(xué)，線(xiàn)上采取短視頻學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐問(wèn)題討論相結(jié)合的模式，促進(jìn)創(chuàng)新實(shí)踐問(wèn)題與無(wú)機(jī)化學(xué)理論模塊的融合。通過(guò)課前線(xiàn)上討論科學(xué)研究前沿英文論文中與理論模塊學(xué)習(xí)相關(guān)的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)線(xiàn)上短視頻和搜索相關(guān)資料，課堂以科研前沿問(wèn)題的解決為線(xiàn)索貫穿理論模塊知識(shí)的講述，課后引導(dǎo)學(xué)生建立包含創(chuàng)新實(shí)踐問(wèn)題及理論解決思路的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)課前課中課后三部曲學(xué)習(xí)提高學(xué)生的知識(shí)歸納能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力。

1 發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)

無(wú)機(jī)化學(xué)作為材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程為后繼化學(xué)相關(guān)課程準(zhǔn)備必需的基礎(chǔ)知識(shí)。“材料之星”計(jì)劃的實(shí)施為無(wú)機(jī)化學(xué)課程納入“OPCE”體系提供了一個(gè)有利的平臺(tái)，學(xué)生不僅能夠從科研前沿認(rèn)識(shí)無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)的重要性，而且熟練掌握了很多大型儀器的使用和維護(hù)方法，由于大中型儀器面對(duì)本科生全面開(kāi)放，儀器多為英文操作系統(tǒng)和英文應(yīng)用軟件，這提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。這些平臺(tái)也為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在無(wú)機(jī)化學(xué)雙語(yǔ)教學(xué)中的作用奠定了基礎(chǔ)。

鑒于大一學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)詞匯掌握較少，在課前把講授關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的雙語(yǔ)小視頻上傳到學(xué)習(xí)通，結(jié)合針對(duì)性的練習(xí)題初步反饋學(xué)習(xí)情況，讓學(xué)生利用課余時(shí)間掌握專(zhuān)業(yè)詞匯，教師根據(jù)反饋情況在學(xué)習(xí)通上與學(xué)生交流，最后把共同的問(wèn)題轉(zhuǎn)移到課堂解決。同時(shí)，教師把先進(jìn)科研工作者的個(gè)人奮斗經(jīng)歷和相關(guān)的科研前沿研究簡(jiǎn)介以短英文和中文翻譯相結(jié)合的方式上傳到學(xué)習(xí)通，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)讓他們感受科技的力量，提高對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。在課后，讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以重點(diǎn)掌握的專(zhuān)業(yè)詞匯為關(guān)鍵詞查詢(xún)相關(guān)的科學(xué)研究前沿進(jìn)展，不限定具體的科學(xué)研究方向，學(xué)生課下進(jìn)行小組討論對(duì)科研前沿的認(rèn)識(shí)，最后以小組為單位把討論結(jié)果反饋到學(xué)習(xí)通，老師在學(xué)習(xí)通上根據(jù)討論的結(jié)果針對(duì)性的評(píng)價(jià)。另一方面，學(xué)生課下梳理包含科研前沿實(shí)例的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生理解知識(shí)的遷移及應(yīng)用，提高學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的梳理情況初步判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，根據(jù)學(xué)習(xí)效果在線(xiàn)上對(duì)學(xué)生掌握較為薄弱的相關(guān)知識(shí)展開(kāi)討論，提高了學(xué)習(xí)時(shí)間的利用率和學(xué)習(xí)的高效性。例如，在第二章化學(xué)熱力學(xué)初步中焓變(Enthalpy change)是一個(gè)難以理解的概念，因此教師在學(xué)習(xí)通上傳儲(chǔ)能材料Na2SO4·10H2O在失水和重新結(jié)合結(jié)晶水的過(guò)程發(fā)生的能量變化即焓變及其應(yīng)用的文獻(xiàn)，并提出Na2SO4·10H2O失去結(jié)晶水和得到結(jié)晶水過(guò)程中的能量變化如何測(cè)定及能量變化與化學(xué)反應(yīng)的焓變是否有關(guān)等問(wèn)題，然后教師把文獻(xiàn)中這些問(wèn)題解決途徑的段落發(fā)到學(xué)習(xí)通，嘗試通過(guò)學(xué)習(xí)通討論如何實(shí)現(xiàn)Na2SO4·10H2O作為儲(chǔ)能材料的功能和儲(chǔ)能功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程能量的變化與化學(xué)反應(yīng)焓變聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生在熟悉專(zhuān)業(yè)詞匯的同時(shí)理解焓變的內(nèi)涵。教師通過(guò)學(xué)生參與討論情況掌握他們對(duì)焓變的定義理解和分析應(yīng)用能力了解，為課堂雙語(yǔ)教學(xué)做好鋪墊。

2 圍繞應(yīng)用實(shí)例及科研前沿問(wèn)題分析構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

許昌學(xué)院辦學(xué)總體定位為“地方性、應(yīng)用型、服務(wù)性、國(guó)際化”，材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主要目標(biāo)，因此基礎(chǔ)理論教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用思維的培養(yǎng)顯得尤為重要，而教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用實(shí)例和科研前沿問(wèn)題的分析解決是應(yīng)用思維培養(yǎng)過(guò)程中的重要載體。作為應(yīng)用實(shí)例在引入的過(guò)程中不能只局限于提出問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，要把基礎(chǔ)理論知識(shí)結(jié)構(gòu)貫穿于應(yīng)用實(shí)例問(wèn)題的分析解決過(guò)程中，從而能更好的把基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用于科學(xué)研究探索過(guò)程，這對(duì)于推動(dòng)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)用人才的培養(yǎng)具有重要的意義。而當(dāng)前英文是國(guó)際通用語(yǔ)言，當(dāng)前具有代表性的國(guó)際前沿問(wèn)題都是以英文為載體進(jìn)行刊登發(fā)表。教師首先選出與本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的前沿研究問(wèn)題，從中提出與理論知識(shí)相關(guān)的問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，圍繞問(wèn)題的解決以知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建為線(xiàn)索進(jìn)行雙語(yǔ)授課，充分體現(xiàn)雙語(yǔ)的實(shí)用性和前沿性。

例如：首先從文獻(xiàn)中In(OH)xSy光催化材料的制備過(guò)程中容易得到In2S3而不易得到In(OH)xSy為問(wèn)題進(jìn)行引入提出第一個(gè)問(wèn)題：出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么？引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生思考如何根據(jù)溶度積常數(shù)判斷沉淀生成的難易，然后教師根據(jù)本例進(jìn)行講解并分析容易生成In2S3的原因。隨后提出第二個(gè)問(wèn)題，能否從In(OH)3轉(zhuǎn)變?yōu)镮n(OH)xSy？進(jìn)一步從沉淀生成的判斷方法引出溶度積常數(shù)在多相體系中的應(yīng)用，即沉淀的轉(zhuǎn)化過(guò)程。通過(guò)實(shí)例向?qū)W生展示多相平衡常數(shù)的計(jì)算方法，并根據(jù)平衡常數(shù)的大小判斷沉淀轉(zhuǎn)化的難易，從而在知識(shí)應(yīng)用的過(guò)程中建立起知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時(shí)學(xué)生在學(xué)習(xí)通上學(xué)習(xí)和討論晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的問(wèn)題過(guò)程中對(duì)溶液(solution)，沉淀(precipitate)等名詞已經(jīng)比較熟悉，這大大減少了學(xué)生在課堂教學(xué)過(guò)程中的語(yǔ)言障礙。又例如，可以從著名的三國(guó)故事“七擒孟獲”中啞泉的解毒反應(yīng)為切入點(diǎn)進(jìn)行溶度積常數(shù)的應(yīng)用教學(xué)，以喝多少泉水能夠徹底解毒這一問(wèn)題展開(kāi)討論，讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中掌握溶度積常數(shù)的應(yīng)用方法，并根據(jù)解毒過(guò)程理清該部分知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生感知沉淀溶解平衡在生活中的重要應(yīng)用以更好的運(yùn)用該部分理論去解決生產(chǎn)和生活中的問(wèn)題。在教師知識(shí)網(wǎng)絡(luò)梳理的基礎(chǔ)上學(xué)生進(jìn)一步建立包含實(shí)例和科研前沿問(wèn)題分析的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3 創(chuàng)新實(shí)踐效果指導(dǎo)教學(xué)模式持續(xù)改進(jìn)

無(wú)機(jī)化學(xué)課程學(xué)期外學(xué)生參與“材料之星”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要調(diào)研和閱讀科技前沿文獻(xiàn)，然后根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研情況開(kāi)展課題研究，主要包含無(wú)機(jī)新材料的合成、改性及性能研究。學(xué)生在參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要進(jìn)行課題匯報(bào)及學(xué)年論文總結(jié)，根據(jù)學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)的解讀和理解情況及學(xué)年論文寫(xiě)作情況初步評(píng)估無(wú)機(jī)化學(xué)雙語(yǔ)課程的學(xué)習(xí)效果。例如在光催化材料制備及性能研究創(chuàng)新實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)光催化方法降解水溶液中羅丹明B為主要研究對(duì)象讓學(xué)生閱讀英文文獻(xiàn)中運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率理論討論羅丹明B的降解效率及速率的處理方法，而反應(yīng)速率的比較歸結(jié)于一級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)的大小比較，從而了解學(xué)生對(duì)第三章化學(xué)反應(yīng)速率方程的理解，同時(shí)利用材料結(jié)構(gòu)對(duì)光催化性能的影響指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用溶度積原理設(shè)計(jì)高效光催化材料的合成。學(xué)生的理解應(yīng)用情況反饋教學(xué)，根據(jù)反饋情況對(duì)第三章和第四章教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法持續(xù)改進(jìn)。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，通過(guò)雙語(yǔ)小視頻和科研創(chuàng)新案例能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索前沿課題的能力，但是學(xué)生在應(yīng)用無(wú)機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)設(shè)計(jì)合成新材料的能力仍然較弱，反映出學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活應(yīng)用能力不足。而知識(shí)的靈活應(yīng)用建立在深刻理解基礎(chǔ)之上，因此，僅僅圍繞應(yīng)用實(shí)例和科研前沿問(wèn)題的解決建立知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還不足以讓學(xué)生真正理解知識(shí)內(nèi)涵，而增加練習(xí)和討論是促進(jìn)知識(shí)消化和理解的良好方式。目前采取的線(xiàn)上討論為主的教學(xué)方式?jīng)]有達(dá)到預(yù)期的效果，雖然該方式有利于學(xué)生隨時(shí)隨地參與討論，但會(huì)存在周期長(zhǎng)，且難以保證參與討論的覆蓋面。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的對(duì)分課堂是促進(jìn)知識(shí)消化和提高自學(xué)能力的一種優(yōu)勢(shì)教學(xué)模式，能夠提高課堂教學(xué)的學(xué)生參與度，補(bǔ)充線(xiàn)上討論覆蓋面窄的不足。因此，后期的雙語(yǔ)課堂教學(xué)擬采取對(duì)分課堂為主的教學(xué)模式，以期提高總體教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

圖1 無(wú)機(jī)化學(xué)雙語(yǔ)課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)模式研究思路簡(jiǎn)圖Fig.1 The diagram for study on the online and offline mixed teaching mode for inorganic chemistry bilingual curriculum

4 結(jié) 語(yǔ)

線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)模式研究，該課程以 “培養(yǎng)科學(xué)思維與創(chuàng)新能力、提升理論素養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)技能”為教學(xué)宗旨，在教學(xué)中遵循“啟發(fā)引導(dǎo)、興趣培養(yǎng)、促進(jìn)發(fā)展”的原則，注重理論聯(lián)系實(shí)際，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，形成活潑自由的教學(xué)氣氛；運(yùn)用線(xiàn)上與線(xiàn)下相結(jié)合的教學(xué)模式把科研前言問(wèn)題和創(chuàng)新實(shí)踐內(nèi)容融入教學(xué)，形成“融教書(shū)育人、知識(shí)傳授、創(chuàng)新與實(shí)踐能力培養(yǎng)于一體”的教學(xué)理念，為培養(yǎng)具有開(kāi)拓創(chuàng)新精神的“材料之星”打下了良好基礎(chǔ)。