無機化學線上線下混合式教學模式的構建與實踐

蔣銀燕，王翠瓊，郭麗娟

(長沙醫學院，湖南 長沙 410219)

0 引言

無機化學是長沙醫學院校“藥”類及“檢驗”類各專業必修的第一門重要的專業基礎課，它既與中學化學內容相連接，又與后續課起著承前啟后的作用。在完成學科教學任務的基礎上，更肩負著啟發學生掌握科學的學習方法、培養學生綜合分析和解決相關化學實際問題能力、使學生逐步樹立辯證唯物主義觀點和科學思維方法、訓練學生掌握基本的實驗技能等重要使命。學生通過無機化學課程的學習，除了要能熟練掌握本課程的基本理論和基本技能，還要為后續專業課程學習打下一定化學基礎[1]。另外，在接下來的課程安排中，學生還將學習分析化學、有機化學、物理化學和儀器分析等相關化學基礎課程。因此，無機化學學習既是培養學生具備知識結構及能力結構的重要組成部分，也是學習后續化學課程的基礎，所以急需改變教與學的模式，促進課堂改革和創新，提高課堂的有效性[2]。

近年來，隨著微課、慕課、“雨課堂”“云朵課堂”等多種教學平臺的完善[3]，各種教學模式的出現，為高校教學改革打開了思路，也對傳統教學提出了重要挑戰。長沙醫學院不能拋開傳統的教學手段一味地建設網絡課程，更不能繼續堅持開展單一的傳統教學模式，這都會導致傳統教學與互聯網 + 時代的新的教學模式相孤立[4]。截至2022年11月，我國上線慕課(MOOC)數量已達6.2萬門，且逐年在不斷增多，慕課總量、開展慕課教學的學校數量、利用慕課學習人數均處于世界領先地位[5]。而以短視頻為主的微課具有時間短、情景化、內容精的特點，所以，能夠在短時間內將學生的注意力集中在課程相關內容上，可以使學生在較短的時間內理解、掌握課程知識點，并學習相關技能，給學生帶來學習成就感[6]。

1 傳統無機化學教學的現狀

傳統教學模式下，無機化學課程教學的課堂壓力很大，一方面，傳統教學“滿堂灌”的教學模式，讓老師、學生都陷入了快節奏的氛圍，教師拼命趕進度，一堂課下來，部分基礎不牢的學生能當堂消化的內容更少，大部分知識點都是一知半解。另一方面對核心知識點的掌握不足，知識內容不能及時充分消化，解題找不到思路，容易打擊學生的自信心，影響學習興趣。傳統教學還存在教學課時不夠、學生高等數學知識與無機化學課程內容不配套、教學內容與后續化學課程重疊多、課程內容雜、多數學生自主學習能力得不到提高五個方面的不足。

1.1 授課課時不足，教師工作量大

隨著課時的不斷縮減，各醫學院校相關專業無機化學理論授課時間基本上在40～60課時之間，但該課程由于信息量大，知識點雜，這就不得不要求教師教學進度要快，確保在有限的時間內既完成教學內容，又要達到較好的教學效果，無疑對教師提出了更高的要求。于學生而言，課堂消化這些知識點也需要一定時間，教師教學進度過快，對剛剛邁入大學校園的大一新生而言較難適應這種趕進度的教學方式，最終的結果是教學效果得不到保障。

1.2 學生所掌握的高等數學知識與無機化學課程內容不配套

無機化學中牽涉到很多高數微積分知識，但往往講到一些相關內容比如公式推導等知識點時，由于高數中該部分知識點進度還沒有跟上，所以學生聽起來感覺很費力，也很難去理解，更不用說掌握了。

1.3 教學內容與后續化學課程重疊多

長沙醫學院校藥學等專業無機化學選用的是人民衛生出版社的教材(主編：張天藍)，雖然與其他同科目教材相比刪減了與物理化學相重疊的化學動力學內容，但與分析化學中的定量分析及酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡和氧化還原平衡內容存在部分重疊、與有機化學中的原子結構、分子結構內容存在部分重疊，這對原本就課時不足的教學而言是對教學課時的浪費。

1.4 課程內容雜、多

根據藥學類無機化學教學大綱安排，課程內容主體是原理化學與元素化學兩大板塊，共九章，各章之間內容相互獨立，幾乎沒有任何關聯。其中的化學元素部分占三章，其知識點基本是描述性的內容，是各種元素單質、化合物結構、性質、制備等等無規律性內容的簡單羅列，知識點之間的關聯性較少，而且有部分內容與高中化學重復，學生在學習過程中的體會多是“內容雜、多，不好記”，大部分學生學習元素部分時學習興趣不高[7]。

1.5 學生自主學習能力得不到提高

無機化學傳統教學模式仍然采取中學階段“填鴨式”的講解，這樣講課方式的優點是能在較短時間內完成較多教學內容的講解，比如，進行化學元素內容，學生在接受大量信息量過程中缺乏消化這些信息的時間，如果沒有足夠的練習來鞏固這些新獲取的知識，教學效果勢必難以得到保障。特別是對于剛剛進大學的大一學生，這種教學模式會大大打擊他們的學習自信心，導致出現“教師忙于講課，學生難以理解”的局面，學生自主學習能力在這種傳統教學中很難得到提高。

2 構建無機化學線上學習平臺

長沙醫學院利用超星學習平臺建設無機化學慕課，并于2020年9月開始網絡運行和應用，后期又通過對無機教材及教學大綱分析，將教材中的核心知識點化作單個核心問題，將這些分布于不同章節中核心問題錄制成優質的微課短視頻，然后按照教材章節，將微課短視頻、課件、教學大綱、考試大綱、練習題、在線作業、相關文獻資料、演示實驗視頻、元素單質、化合物等圖片等在內的線上資源按照章節分別羅列在課程門戶里，在學習通平臺中構建一門體系較為完整的線上課程。同時針對性的引入相關“藥”“醫”案例、高等數學微積分、物理基礎知識，方便學生關聯自己所學專業、理解公式推導過程等。在學習通平臺中學生可以看微課短視頻、自測、提問、看文獻資料等；教師可以通過管理平臺發布通知與討論、布置教學任務、上傳資源、批改作業、督促學生學習等，同時也可以實現與學生一對一的私聊，及時與學生溝通學生學習中的疑問、對學生在討論區中回復給予評價。師生在學習通平臺中的所有教學活動都有詳細的記錄，為教師學期末進行形成性評價提供了較為完整的數據支持，讓學生的所有成績都有根有據。

3 線上線下混合式教學思路

線上線下混合式教學過程中首先希望通過引導學生利用微課、慕課資源進行在線預習，教師在學習通平臺中發布與教學內容相關的簡單討論題，通過學生的回答，詳細快捷的了解學生的預習情況：哪些知識點學生可以通過自學掌握，哪些知識點需要在線下課堂加強等。線下課堂教學如果采用常規的教學，相對較為單一，調動不了學生的學習興趣，特別是進行難點內容教學時，更加容易破壞學生的學習興趣。長沙醫學院從調動學生學習積極性角度出發，通過以微動畫、微測驗以及微實驗等為主的微視頻結合多媒體技術來進行重難點知識的講解分析，可以有效豐富線下課堂教學內容，調動學生學習興趣、提高學習積極性，從而提升教學效果，同時解決課時不足的矛盾。其次，線下課堂教學適當設計討論題進行分組討論，這些討論題相較學習通中發布的討論題在難度上有所提升，以此來加深學生對知識點的掌握，最后，教師對小組討論結果作出評價，梳理總結本堂課的重難點，通過如此反復學生能夠對絕大多數重難點知識當堂消化。課后再結合超星學習通完成在線作業、自測，學生能及時了解自己對知識點的掌握情況。針對學有余力或對課程存在較大興趣的同學長沙醫學院還利用超星平臺上傳一些拓展知識建立與學生專業關聯性以及學科相關前沿研究等微課視頻資源，對調動學生學習興趣起到較好效果。通過這樣基于微課和慕課的線下線上相結合的混合式教學模式的構建，如圖1所示，既可以緩解授課日趨減少與無機化學課程內容多的矛盾，又能滿足不同學生的不同的學習要求，達到預期教學效果。

圖1 混合式教學模式具體實施方案

4 無機化學線上線下混合式教學的實施過程

利用學習通進行預習。為增加預習的吸引力，除知識點微小視頻外，電子版課件、學習指南、重點和難點解析、相關知識拓展網絡資源、實驗視頻、重要單質、化合物和礦物圖片、無機藥物等多樣化學習資源在學習通平臺提前兩天發布給學生，并設置問題情境或引用相關文獻資料來引導學生自學預習。

加強互動，打造討論型課堂。通過采用動畫、微測驗以及微實驗等為主的微課模式結合多媒體技術重新設計課堂教學，教學過程中適當設計課堂討論題進行分組討論，利用學習通投屏功能打造PPT云課堂，將云課堂充分應用在課堂教學中，討論過程中將學生的討論結果以投屏形式在課堂中進行展示，全班綜合評價，并當堂給評分，課堂活躍度有顯著提升。另外，教師還可以利用學習通平臺，進行“簽到”“選人”和發布“隨堂練習”“搶答”等等各種學習活動來充分調動學生的學習興趣，使課堂教學不再是教師單方面的“一言堂”。

引導學生及時復習，完成線上自測。課后通過超星學習通發布重要知識點的同步練習題，學生答題后可以查看難點解析。平臺中按知識點錄制的慕課視頻也可以幫助學生根據自己課堂學習效果查漏補缺，教師課堂梳理重難點引導學生及時進行線上復習。另外，鼓勵學生在討論區提出沒掌握的問題，教師及時回復，或者通過私聊及時發現并總結學生普遍反應較多的問題，最后針對學生的留言中比較集中的問題，設計線上答題，引導學生完成線上自測，進一步對知識進行鞏固。

豐富在線拓展知識資源。針對學有余力或對課程存在較大興趣的同學長沙醫學院還利用超星平臺上傳與教材知識點密切關聯的學科發展史、藥物工業生產、實驗視頻、結構動態微課視頻、學科相關前沿研究相關視頻和討論題答案等資源來幫助學生拓寬眼界，打開思維。

5 無機化學線上線下混合式教學案例

以原子結構這一章為例，本章知識內容抽象，需要學生具有一定空間想象能力，有一定的物理知識儲備。按照長沙醫學院“藥”類專業教學大綱要求，本章授課課時為6學時，這一章的學習要求如下：

掌握：量子數的物理意義和取值規則，一組量子數與核外電子運動狀態的對應關系；基態原子核外電子的排布規律；元素周期表的周期、族、區的劃分與核外電子排布的關系；根據核外電子排布特點或價層電子組態確定該元素在周期表中的具體位置；原子半徑和電負性的概念。

熟悉：波函數、概率密度和電子云等概念及其意義；原子軌道角度部分取值規律與圖像、徑向函數及圖像的規律與意義；鉆穿效應和屏蔽效應；多電子原子的近似能級；有效核電荷、元素的電離能和電子親和能的概念；原子的核外電子排布與元素性質周期性變化的關系。

了解：電子的波粒二象性，不確定原理，波動方程的意義，電子云的徑向分布，原子軌道能量與原子序數的關系。

法國科學家朗之萬曾說過：“在實際教學中，適當插入一些歷史性的觀點也是非常有利的”。讓學生了解這些歷史沿革，一方面可以讓學生開拓視野，另一方面也可以作為課程思政的部分素材。所以，長沙醫學院采用通過講故事的方式將原子結構發展史作簡要的梳理介紹，幫助學生了解前人在原子結構認識過程中所作出的巨大努力，引導學生探索未來，培養他們追求真理、嚴謹治學的求實精神和勇攀高峰、敢為人先的創新精神。通過這樣的教學改革，既將人文、思政教育引入課堂，又能連貫地聯系起教學重難點。

這一章線下課堂教學重點是給學生講解四個量子數、原子軌道的近似能級、核外電子排布等。學生對核外電子運動的波粒二象性時不太理解，為了讓學生更快的進入知識點，提前在學習通討論區發布討論：請從動量、運動軌跡、速度等方面來介紹一下宏觀物體(如行使在高速公路上的汽車)的運動有哪些特點？而后在課堂教學結合微課視頻介紹這部分知識點后，再發起課堂討論：請你用自己的理解來解釋為什么宏觀世界物質(如高速運動的子彈頭或細小的沙子)波動性可以忽略，而微觀粒子具有波動性？這樣一對比學生很快就能將宏觀世界物質與微觀粒子運動狀態區分開來，同時結合相關例題數據來進行總結，學生較好的掌握了教學中的難點。

通過三年的平臺建設，長沙醫學院以教學大綱、考試大綱為指導，以選擇題、填空題、簡答題以及計算題為主要形式，分章編寫題目，目前每章有100～150道題目，建設了總題量到達近1000題的試題庫，在線組建了32套章節練習題和10套自長沙醫學院測試題。教師教學實踐中根據自己的教學情況，在各章節課堂教學講解結束后在題庫選擇題目，發布作業，方便學生在每次課堂學習結束后進行自我檢測，并獲得相應成績。課后自我測試是學生檢驗自己學習效果的一種有效途徑，也是給教師課堂教學成效的一種直觀的反饋，教師可以根據學生的線上學習、練習題答題情況進行分析，然后進行教學調整。

6 課程考核評價方式的建立

任何一種課程教學改革最終的目標都是提高教學效果，課程評價方式也應對學生學習全過程中的相關表現，如學生的自主學習能力、團隊協作能力、對問題的分析和解決能力等進行適當的評分，并在總成績中占適當的比例。明確形成性評價和終結性評價的作用，考慮綜合能力和課程參與度，設計一套從知識、素質和能力這三個方面對學生進行綜合評定的考試評價體系。為此，長沙醫學院在線上線下混合式教學實施后，從教學目標評價、教學內容、教學設計、組織、實施等各方面出發制定了一套比較完善的開展教學評價體系。在學期初就將該課程考核評價項目表發給學生，將學生在學習通平臺進行線上學習的情況按一定比例納入到學期總評成績中，無機化學學期總評成績分為兩大塊，其中期末考核成績占70%，形成性評價占20%，其中形成性評價結合學習通平臺中的考勤、視頻學習、隨堂練習、搶答、作業、主題討論等，通過學習通平臺中的成績管理，進行權重設置，統計每一位學生在整個學期中的線上學習情況，方便記錄學生形成性評價成績。

7 結語

長沙醫學院以超星學習通平臺作為陣地開展線上教學，再結合線下課堂教學，開展了三年的線上線下混合式教學模式探索，學生通過線上慕課資源課前在線預習、課后鞏固復習及知識提升等，線下開展以微課視頻結合多媒體技術進行重難點知識的講解分析為主體、結合課堂討論、學科前沿、關聯學生專業等，通過一系列線上線下相混合的教學來激發學生的學習興趣，充分調動學生的自主學習能力，培養其科研思維方式，提高教學質量、探討新的教學模式、取得了比較滿意的教學效果。下一步長沙醫學院將繼續深化教學改革、不斷優化，探索出更適合醫學院校藥學、藥劑專業無機化學的線上線下相結合的教學模式。