以學(xué)生為中心的“無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”混合式教學(xué)模式研究與實(shí)踐*

于 凱，李 剛，王殿榮

(哈爾濱師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 哈爾濱 150025)

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展及教學(xué)理念的不斷更新，特別是在疫情突發(fā)的特殊時(shí)期，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已無法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，探索新的教學(xué)模式勢在必行。線上線下混合式教學(xué)模式，是將具有現(xiàn)代教育理念的方法與傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式進(jìn)行有機(jī)融合，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，以達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的[1-3]。進(jìn)入新世紀(jì)以來，混合式教學(xué)對我國教育領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響。尤其是自2020年以來，突如其來的新冠疫情，使線上教學(xué)在全國范圍內(nèi)得以大規(guī)模推廣應(yīng)用。廣大教師積極投入線上教學(xué)方式方法的探索、實(shí)踐、優(yōu)化與改革大潮中，極大地推動(dòng)了的線上教育教學(xué)改革的發(fā)展[4]。

2005年，楊曉麗[5]針對“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”的兩個(gè)主體——教師和學(xué)生，提出在線上教學(xué)過程中，教師應(yīng)重視教學(xué)過程設(shè)計(jì)，起到引領(lǐng)、啟發(fā)、點(diǎn)撥、評價(jià)及資源建設(shè)作用。2007年，陳齊榮[6]闡述了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)交互設(shè)計(jì)的原則及其策略，強(qiáng)調(diào)“以學(xué)習(xí)者為中心、以教師為主導(dǎo)”的 “網(wǎng)絡(luò)教學(xué)”指導(dǎo)思想。2014年，張其亮[1]強(qiáng)調(diào)，“線上教學(xué)”具有跨時(shí)空的靈活性和便捷性，有利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者基本技能、信息素養(yǎng)、創(chuàng)新能力。2018年，何克抗等[7]從“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”相結(jié)合的教學(xué)結(jié)構(gòu)，教學(xué)媒體使用及學(xué)習(xí)資源促進(jìn)教學(xué)相長等方面，探討了信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)“深度融合”的路徑與實(shí)現(xiàn)方法，并指出改革課堂教學(xué)模式是推動(dòng)線上線下教學(xué)相融合的核心問題所在。混合式教學(xué)進(jìn)一步推動(dòng)了課堂教學(xué)模式的變革。

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是為化學(xué)專業(yè)本科生獨(dú)立開設(shè)的第一門實(shí)踐性基礎(chǔ)課，對于鞏固和加深理解無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論，熟練掌握無機(jī)化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)方法與操作技能具有重要作用，在化學(xué)學(xué)科知識(shí)、能力、素養(yǎng)的形成過程中占有重要地位。持續(xù)改進(jìn)和不斷提高無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量尤為重要。

目前，混合式教學(xué)模式已被廣泛應(yīng)用于理論課教學(xué)，而應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究相對較少。自2020年以來，為應(yīng)對疫情以及實(shí)驗(yàn)室改造對無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來的影響，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)正常進(jìn)行，課題組首先開展了“無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”線上教學(xué)的嘗試，進(jìn)而進(jìn)行了線上線下混合式教學(xué)模式的研究與實(shí)踐，收到了較好的教學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常由課前預(yù)習(xí)(預(yù)習(xí)報(bào)告)、課中實(shí)驗(yàn)(獨(dú)立操作)、課后總結(jié)(實(shí)驗(yàn)報(bào)告)等三個(gè)階段組成。而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常都偏重“課中實(shí)驗(yàn)”環(huán)節(jié)，對“課前預(yù)習(xí)”和“課后總結(jié)”環(huán)節(jié) 重視程度不夠，導(dǎo)致學(xué)生照著實(shí)驗(yàn)教材完成“預(yù)習(xí)報(bào)告”和“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”，不能很好地實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)要求。而線上線下混合式教學(xué)模式，在“課前預(yù)習(xí)”階段，利用線上資源優(yōu)勢強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)。通過成績評價(jià)機(jī)制，鼓勵(lì)、啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫中視頻資料、仿真軟件等，自主學(xué)習(xí)或小組研討，掌握實(shí)驗(yàn)原理、熟悉操作要點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)安全知識(shí)，對研討題目形成學(xué)習(xí)成果報(bào)告并進(jìn)行課堂展示；在“課后總結(jié)” 階段，利用線上資源優(yōu)勢強(qiáng)化創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)。通過對實(shí)驗(yàn)過程的分析、總結(jié)、反思，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題能力以及科學(xué)思維能力。利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告；通過小組研討，合作探究，對實(shí)驗(yàn)中遇到的問題或課后研究性問題，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源上的相關(guān)參考文獻(xiàn)，進(jìn)行拓展研究，提出改進(jìn)方案或設(shè)計(jì)方案，并用仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證分析，從而培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、協(xié)調(diào)溝通能力與創(chuàng)新思維能力；具備線上、線下教學(xué)間的轉(zhuǎn)換功能。

1 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)線上教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)建設(shè)——實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的基礎(chǔ)

1)教學(xué)文件：教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、考試大綱；

2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源庫：實(shí)驗(yàn)視頻資料、實(shí)驗(yàn)仿真軟件，思政教育視頻，實(shí)驗(yàn)安全教育視頻；

3)測試題庫：按知識(shí)單元編制一定數(shù)量的習(xí)題和測試題。測試題用于線上測試，為選擇題。

2 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)——實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的關(guān)鍵

教學(xué)設(shè)計(jì)要貫徹“以學(xué)生為中心”的成果導(dǎo)向教育理念，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力、溝通協(xié)調(diào)能力。

設(shè)計(jì)思路：①教師導(dǎo)教與學(xué)生探究兩條線；②實(shí)驗(yàn)教學(xué)“三階段”模型，即“課前自主學(xué)習(xí)(課前預(yù)習(xí))—課上獨(dú)立實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)操作)—課后拓展研究(課后總結(jié))”；課前自主學(xué)習(xí)、課后拓展研究環(huán)節(jié)主要在線上(網(wǎng)絡(luò)平臺(tái))學(xué)習(xí)；實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)主要在線下(實(shí)驗(yàn)室)進(jìn)行，視情況則轉(zhuǎn)為線上進(jìn)行；③師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，采取線上、線下相結(jié)合方式。學(xué)生在探究過程中可以即時(shí)提問、質(zhì)疑，教師適時(shí)予以點(diǎn)撥、啟發(fā)、引導(dǎo)，協(xié)助學(xué)生完成探究任務(wù)。

1)教師導(dǎo)教[4]

課前，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，提出“預(yù)習(xí)任務(wù)”，引導(dǎo)學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)。要適時(shí)引入課程思政內(nèi)容，進(jìn)行獻(xiàn)身科學(xué)、報(bào)效祖國的愛國情懷教育及實(shí)驗(yàn)安全教育(全國高校實(shí)驗(yàn)室爆炸事故視頻、圖片)。提出的問題要有利于促使學(xué)生積極探究，有效完成學(xué)習(xí)任務(wù)；講授中導(dǎo)入知識(shí)要點(diǎn)、操作技巧。課后進(jìn)行教學(xué)評價(jià)；線上發(fā)布作業(yè)、思考題和評價(jià)；檢查完成任務(wù)情況、關(guān)注學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題。采取線上線下相結(jié)合方式分析線上作業(yè)、思考題存在的共性問題，糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中的存在問題等。

2)學(xué)生探究[5]

課前，學(xué)生通過線上了解“預(yù)習(xí)任務(wù)”，并思考解決問題、完成學(xué)習(xí)任務(wù)、實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的方法；課中，通過教師導(dǎo)入的知識(shí)和操作技巧及小組合作探究成果，形成解決問題方法；課后及時(shí)總結(jié)反思問題的解決過程，創(chuàng)新設(shè)計(jì)、改進(jìn)方案、拓展研究。

3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“三階段”模型

實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用“三階段”模型，即“課前自主學(xué)習(xí)—課上獨(dú)立實(shí)驗(yàn)—課后拓展研究”。課前自主學(xué)習(xí)，學(xué)生根據(jù)教師布置的“預(yù)習(xí)任務(wù)”通過查閱資料，觀看實(shí)驗(yàn)視頻資料、仿真軟件等自主學(xué)習(xí)方式，掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃怼⒉襟E、操作方法、實(shí)驗(yàn)安全等并完成預(yù)習(xí)報(bào)告、自評預(yù)習(xí)效果。課上獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，首先，教師通過提問方式抽查預(yù)習(xí)效果，然后精講、點(diǎn)撥、示范關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，之后，學(xué)生獨(dú)立操作(一人一組)，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。對于具有創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提倡多組協(xié)作，以2至3人為一臨時(shí)組，開展合作研究、探討，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，從而培養(yǎng)與他人合作的良好品質(zhì)與能力。 課后拓展研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后通過進(jìn)一步的共同討論、拓展探究，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、解決遇到的問題、優(yōu)化創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

將實(shí)驗(yàn)課轉(zhuǎn)化為“線上教學(xué)”時(shí)，教學(xué)轉(zhuǎn)化為“新三階段”模型，即“課前自主學(xué)習(xí)—多元互動(dòng)教學(xué)—課后拓展研究”。其中“多元互動(dòng)教學(xué)”，先將一個(gè)課題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容分解為實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)、基本操作方法、問題討論等5個(gè)任務(wù)，再將學(xué)生分成5個(gè)小組；課中，每一小組只負(fù)責(zé)匯報(bào)講解其中的1個(gè)任務(wù)，其它各組則提出問題、研討、補(bǔ)充；教師針對每個(gè)任務(wù)進(jìn)行點(diǎn)評、糾正、總結(jié)。

4)課堂教學(xué)內(nèi)容選取原則：根據(jù)課程目標(biāo)要求，結(jié)合教學(xué)資源條件，合理選擇線上線下教學(xué)內(nèi)容。無論是線下還是線上，講授的內(nèi)容均要遵循“少而精”原則，主要起到“點(diǎn)撥、引導(dǎo)”作用。凡是學(xué)生能夠通過自主學(xué)習(xí)或合作探究解決的問題，教師不講，而將更多的時(shí)間留給學(xué)生去體驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)、探究、總結(jié)，在學(xué)習(xí)體驗(yàn)中提升和發(fā)展。

3 線上線下混合教學(xué)評價(jià)與反思——實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的保障

1)實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用過程評價(jià)方式(百分制)：自主學(xué)習(xí)占20%；實(shí)驗(yàn)操作占40%；實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%；實(shí)驗(yàn)安全占10%；拓展研究占10%。

如遇突發(fā)情況(如疫情)，需要將“混合教學(xué)”轉(zhuǎn)化為“線上教學(xué)”時(shí)，課前自主學(xué)習(xí)比例調(diào)整為30%、實(shí)驗(yàn)操作比例調(diào)整為30%、實(shí)驗(yàn)報(bào)告比例保持20%不變；實(shí)驗(yàn)安全的考核比例并入拓展研究。

2)教師課后反思，評價(jià)教學(xué)效果。通過對學(xué)生課前、課中測試和考核來評價(jià)教學(xué)效果；通過集中問卷、個(gè)別座談方式了解學(xué)生對教學(xué)的意見和建議；通過查找存在的問題進(jìn)行教學(xué)反思，并制定出改進(jìn)措施。

4 結(jié)語

1)實(shí)現(xiàn)教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變。教學(xué)設(shè)計(jì)緊扣2021年版《化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案》，充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的成果導(dǎo)向教學(xué)理念。

2)創(chuàng)新無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，填補(bǔ)空白。實(shí)現(xiàn)由單一的線下教學(xué)到線上線下混合教學(xué)模式的跨越；實(shí)現(xiàn)線上、線下教學(xué)間的轉(zhuǎn)換。

3)實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量評價(jià)方式的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)評價(jià)方式重“課中”，輕“課前、課后”的弊端，加大“課前預(yù)習(xí)”和“課后總結(jié)”環(huán)節(jié)的考核比重。強(qiáng)化依靠線上資源優(yōu)勢進(jìn)行“課前預(yù)習(xí)”和“課后總結(jié)”環(huán)節(jié)，激勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)探究，提高創(chuàng)新思維能力。

“無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”混合式教學(xué)模式貫徹以學(xué)生為中心的成果導(dǎo)向教育理念，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力、溝通協(xié)調(diào)能力；具備線上、線下教學(xué)間的轉(zhuǎn)換功能，能夠及時(shí)有效應(yīng)對疫情影響、實(shí)驗(yàn)室維修等不能進(jìn)行線下教學(xué)的突發(fā)情況，將對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響降到最低。

2000至2022年，學(xué)校連續(xù)三年的教學(xué)實(shí)踐均收到了比較好的教學(xué)效果。但線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)也存在著一些不足。首先，線上仿真試驗(yàn)無法完全取代實(shí)物實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)。在線上仿真試驗(yàn)過程中，學(xué)生只能局限于“觀摩”、探究階段，沒有實(shí)物實(shí)際操作的真實(shí)體驗(yàn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和操作技巧，也不利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)。其次，線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果受到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)穩(wěn)定性、學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)備質(zhì)量高低、互動(dòng)延遲等客觀因素影響。此外，在線上實(shí)驗(yàn)過程中，教師無法及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)效果；線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)不便于對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)時(shí)“監(jiān)控”，缺乏自律的學(xué)生難免“開小差”。因此，尚需持續(xù)改進(jìn)。