基于學生發展的《無機化學實驗》改革探索*

陳雪濤, 尹愛萍, 王 瑩, 李慧卿, 任海仙, 張先廷

現代高等教育觀不僅要求學生具有廣而深的專業知識, 而且還需具備各種能力和素養。 其中, 自主學習能力、 創新思維能力、 科學素養尤為重要[1], 且已經從教育理念逐漸變成了教學實踐。 《無機化學實驗》是我校化學專業學生接觸的第一門專業基礎實驗必修課。 作為《無機化學》課程的延伸與拓展, 該課程旨在幫助學生鞏固并加深對所學理論知識的理解, 熟悉各種常用儀器的正確使用方法, 掌握最基本的化學實驗操作技能,更重要的是鍛煉學生的動手能力和創新能力, 提升科學素養。混合式教學是促進學生反思性學習, 影響學生高階思維的教學策略。 但在傳統的教學過程中, 依然存在許多問題亟待解決[2]。 因此, 結合我院《無機化學實驗》教學實際, 融合MOOC多樣化教學手段, 對教學方法, 教學手段進行改革和創新是非常必要的。

1 傳統無機化學實驗教學存在的問題

1.1 課外教學環節缺乏及時有效的引導、 監督、 反饋機制

《無機化學實驗》課前預習是做好實驗前的準備工作。 預習報告撰寫是預習的重要環節, 然而大部分新生自學能力普遍較弱, 缺乏學習動力, 預習報告的書寫多是抄寫教材內容, 缺乏思考[3]。 另外, 老師不能實時了解學生在課外的學習狀況, 及時有效的引導、 督促、 答疑解惑。 這些問題導致預習效果不佳, 不僅不能起到對理論知識深入了解的目的, 也對實驗課課堂教學的效果造成較大影響。

1.2 課堂教學環節以教師為中心

目前《無機化學實驗》課程實驗項目設置簡單, 驗證性實驗多, 設計性實驗、 綜合性實驗少。 另外, 實驗教學方式通常是教師先講解, 學生按部就班的進行實驗, 受實驗時間的限制,學生在實驗過程中遇到問題不善于主動思考, 不去分析問題,思考解決問題的方法, 而是在沒有思考的情況下直接找老師問實驗出現問題的原因, 甚至都不能準確描述自己的操作過程。這種灌輸式的教學方式養成了學生的惰性思維, 且學生獨立思考能力, 創新思維能力不能得到鍛煉和提高[4]。

1.3 課程考核評價缺乏科學性

目前該課程學習效果評價以期末理論考試和平時成績兩部分構成, 平時成績包括預習報告和實驗報告的書寫, 實驗過程中學生的表現。 預習報告和實驗報告的書寫存在互相抄襲的問題, 實驗過程中學生的表現并不能全程監控, 另外, 實驗過程中學生的表現評定和報告的批改過程有一定的主觀性存在, 比如預習效果, 實驗內容的掌握程度, 書寫規范程度等, 這些描述學生學習過程表現的學習行為難以量化統計[5]。

2 無機化學實驗課程的改革與探索

2.1 建立基于MOOC+學習通的線上教學模式

根據教學需求, 選取中國大學MOOC 平臺上, 選取天津大學、 大連理工大學以及西安交通大學等學校所開發的《無機化學實驗》作為備選MOOC 資源[6]。 從這些備選資源中找到與我系《無機化學實驗》課程中教學目標更加匹配的視頻資料、 配套習題, 并通過視屏剪輯等手段使所選資源更加符合課程內容和課程目標, 對于現有資源未覆蓋的知識內容補充了相應的微視頻及配套習題。 將精心制作的視頻上傳到學習通平臺, 設置任務點, 并配上相關思考題, 在實驗課前一周發給學生。 老師可以監督學生的線上學習情況, 通過發公告的方式提醒學生每個教學環節的起始和終止, 以及每個教學環節需要完成的任務。學生也可以通過學習通平臺向老師或同學提出問題, 共同討論, 進行線上互動, 激發學生的學習興趣。 在任務點結束后可以通過評價報告及網上留言統計學生學習過程中遇到的問題,從而了解學生對各項教學目標的達成情況, 從而及時調整線下教學內容和教學策略。 另外, 在實驗過程中“三廢” 的產生是不可避免的[7], 老師在課前布置預習時將“三廢” 的處理作為設計性實驗的方式布置下去, 同時, 上傳一些關于由于實驗室“三廢” 處理不當引發的環境問題的小視屏或相關閱讀材料,然后以小組的形式在學習通平臺上提交作業。 在這個過程中培養了學生的綠色環保意識、 協作能力、 創新能力以及查閱文獻的能力, 對于學生科學素養的培養起到了至關重要的作用。 基于學習通平臺的線上教學, 老師能實時了解學生在課外的學習狀況, 及時有效的引導、 督促、 答疑解惑, 學生能夠加深對理論課內容的理解, 提高做實驗的主動性和積極性, 提高實驗課效率, 鍛煉自學能力。

2.2 建立學習通輔助的線下教學模式

在學生在完成線上自主學習后, 老師針對學生在線上學習中遇到的問題開展線下教學。 講解按照三個模塊依次討論: 為什么要開展此次實驗(實驗目的), 如何開展此次實驗(實驗步驟), 此次實驗有什么現象產生(實驗結果預測)。 每個模塊講解過程中或者是講解完成后, 將學生分成幾個小組回答老師提出的問題, 小組內部可以相互討論, 小組間可以互相補充, 由于不同學生理解問題的視角不同, 有助于形成比較全面的觀點。 或者在學習通平臺上以選擇題的形式進行互動, 老師能夠實時掌握學生的答題情況, 根據統計結果開展更具針對性的討論。 教師提前規劃各討論環節的時間, 在此過程中為學生提供解題思路, 并引發學生的獨立思考。 結合課前提交的“三廢”處理實驗方案, 在老師引導下討論各方案的合理性和可操作性, 對于“三廢” 處理主要是轉化、 吸收和吸附, 對于實驗過程中產生的或通過轉化產生的固體化合物仍然需要斟酌其處理方式, 一方面要減少反應用量, 給學生講解綠色化學和環境保護的重要性, 另一方面必須對其進行綠色環保處理, 培養學生綠色環保意識[8]。

2.3 建立多元化考核機制

考核是反映學生對所學知識和實驗技能掌握程度的一種手段, 是教學的重要組成部分。 對于實驗預習部分可以憑借線上的學習通平臺任務點的完成情況和線上回答問題情況很好的監控學生的預習情況, 預習情況占了總成績的10%; 對于課堂上的線下互動環節也是基于學習通平臺來完成, 所以可以客觀的給出學生課堂表現成績, 結合學生的出勤情況, 實驗室安全常識, 實驗現象及數據記錄情況, 衛生情況以及“三廢處理” 實驗設計情況, 給出線下課堂表現總成績, 占總成績的20%; 實驗報告的書寫是實驗課程的一個重要環節, 為學生的知識獲取、 能力提高和科學素質養成等方面有很好的促進作用, 因此在實驗報告評價環節設置明確的觀察點, 比如實驗報告的完整性, 文字、 符號和專業術語的正確性, 實驗目標與實驗操作、實驗結果的匹配情況, 結論與實驗結果、 討論主題的符合情況, 實驗步驟與實驗結果表述的客觀性, 實驗結果的真實性,討論中自己觀點的輸出情況等[9-10], 這將提高實驗報告批改的客觀性和科學性, 占總成績的20%; 實驗操作是學生實驗能力的基本素養, 主要觀察學生對基本儀器的使用情況及其注意事項, 占總成績的20%; 最后就是筆試, 題型包括選擇題、 填空題、 簡答題、 畫圖題、 計算題等, 占總成績的30%。 選用多元化考核方法, 加強過程性考核, 是實現科學化評價的重要途徑,實驗考核機制的科學化對于激勵學生學習主動性, 培養學生的創新意識和科學素養。

3 結 語

結合自身及無機教研組前輩的教育教學理論與實踐經驗,對《無機化學實驗》教學模式進行了改革, 通過學習通平臺引入MOOC, 微視頻等優質資源, 培養了學生自主學習能力, 獨立思考能力, 創新能力, 綠色環保意識, 增加了師生交流互動,提升實驗教學質量, 將傳統的“先教后學” 模式逐步向“先學后教” 模式轉變, 將傳統的“以教師為中心” 模式向“以學生為中心” 模式轉變, 課程教學從只關注學習結果向關注學習過程轉變, 課程考核模式從偏主觀模式向多元化科學化轉變。 經過此次改革后, 《無機化學實驗》教學雖取得了初步的效果, 但是《無機化學實驗》課程教學改革是一項復雜而長期的工作, 未來我系的教學中必將引入更多的教學元素, 比如仿真實驗室的建設, 這樣可以將一些污染嚴重、 毒害大, 實驗現象不明顯,反應時間太長等受這些原因限制的實驗項目, 利用仿真實驗呈現出來, 開闊學生視野, 加深對理論知識的理解, 從而也在實驗項目上多了更多的選擇性。 總之, 《無機化學實驗》教學改革的各個環節仍需繼續優化, 不斷探索, 培養出社會需要的創新型人才。