大学化学, 2021, 36(4): 2005068-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202005068

教学研究与改革

混合式教学模式下分析化学课程改革与实践

周丽景,, 于湛, 孙晓颖

Reform and Practice of Analytical Chemistry under Blended Teaching Mode

Zhou Lijing,, Yu Zhan, Sun Xiaoying

通讯作者: 周丽景, Email: zlj9333@163.com

收稿日期: 2020-05-26   接受日期: 2020-06-27  

基金资助: 沈阳师范大学化学化工学院教育教学改革项目.  CCCE-2019-JG-08

Received: 2020-05-26   Accepted: 2020-06-27  

Abstract

At present, with the development of China's internet and information technology, the multimedia teaching has been paid more attention. It's the critical step that how to combine effectively the traditional classroom teaching with online teaching in the new situation to improve the university teaching quality. This paper explores and reforms the current teaching model of analytical chemistry, and builds an online + offline blended teaching mode that includes four sections: preparation, preview, teaching and teaching reflection. Furthermore, this paper proposes a comprehensive evaluation system throughout the entire teaching process, and finally puts forward some suggestions for the problems of the blended teaching mode.

Keywords: Analytical chemistry ; Classroom teaching ; Online teaching ; Blended Teaching mode ; Comprehensive evaluation system

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周丽景, 于湛, 孙晓颖. 混合式教学模式下分析化学课程改革与实践. 大学化学[J], 2021, 36(4): 2005068-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202005068

Zhou Lijing. Reform and Practice of Analytical Chemistry under Blended Teaching Mode. University Chemistry[J], 2021, 36(4): 2005068-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202005068

随着互联网时代信息技术的快速发展,基于互联网平台产生的各种线上课程正在崛起。与传统课堂授课相比,线上教学可以摆脱时间和空间的限制,教学内容具有多样性,而且学生的学习方式更加灵活。而传统课堂授课有利于师生之间的情感交流,便于规范管理。因此,未来的教学方式必然是线上和线下相融相接,达到全面提高教学质量的目的[1-5]。分析化学课程是化学类各专业学生的一门主干基础课程。根据分析化学的课程特点,结合学校教学实际情况,沈阳师范大学分析化学教研组积极探讨和改革现有教学模式,逐渐摸索出一条线上+线下混合式教学新模式。该模式既可以发挥任课教师在教学过程中引导、启发、监督学生的主导作用,又能够充分体现学生作为教学活动主体的积极性、主动性和创造性,通过二者的有效结合,达到分析化学课程的最佳教学效果。

1 传统教学模式弊端

在目前分析化学课程教学模式中,教师大多采用现场授课的方式传递知识[6]。在该教学模式中教师是主角,学生是配角,教师可能只把学生当作接受知识的容器,而学生由于阅历、知识结构、思维方式等因素很容易接受这一限定,不能发挥学生的主观能动性,在实施过程中也存在诸多弊端。

1.1 教学形式固定化

分析化学教学内容的知识点相对零散,计算题较多而且复杂,学生接受相对困难。传统的教学模式很难在有限时间内将内容完整传授给学生,教师的授课内容可能会有所取舍。而且教学内容通过教案加以固定,而教案具有计划性和预设性,因此教师倾向于按照教案开展教学活动,引导学生得出预定答案。

1.2 课堂氛围严肃化

由于目前应试教育的存在,教师趋向于进行针对性训练,就相关内容进行灌输式教学。而学生只能被动接受这种外界知识的输入,很少有机会进行主动思考,造成课堂氛围逐渐沉闷,学生的积极参与性下降,课堂内容难以吸收,从而致使师生之间难以形成良好的互动体验,课堂效果下降。

1.3 教学进度统一化

由于家庭环境、认知能力的不同,学生对同一课程内容的理解程度也存在一定差异。而课堂教学模式相对来说比较程式化,教师只能照顾多数学生的学习进度,部分学生课程可能会落后。课后师生之间缺乏针对性的辅导和交流,使得学生之间学习差距逐渐拉大。

2 混合式教学模式的构建

随着互联网的迅速发展和普及,线上教学逐渐成为一种喜闻乐见的教学模式。高校课程的教学也开始向线上和线下融合模式发展[7, 8]。超星泛雅网络教学平台(以下简称超星平台)便于教师通过课程后台实现教学、课程建设、课程管理、教学互动等功能,而且学生可以更加方便地进行自主学习、互动讨论、课堂测验,完成教、学、练、考、评五个方面的综合教学管理。具体来说,学生借助该平台可以观看课程音视频,阅读参考书籍和相关课件,进行章节测验、作业、考试等。而教师利用该平台可以全面掌握学生的学习进度,制定针对性的课程内容,并且通过直播、录播、主题讨论、问题抢答、分组任务等方式进行答疑解惑,改善师生关系,形成良好的课堂氛围。总而言之,该平台能够为教师提供一个良好的教学环境,为学生提供一个高效的学习空间。

针对传统教学模式出现的问题,依托超星平台的优势,基于以学生知识需求为中心、以学生获得能力为导向的教学原则,分析化学教研室经过反复探讨,对已有的教学模式进行改革和实践,确定开展线上+线下混合式教学模式来进行分析化学课程的教学工作。教学模式如图 1所示。

图1

图1   分析化学课程的混合式教学模式


3 混合式教学模式应用实践

分析化学的任务是确定物质化学组成、组成含量及化学结构,因此分析化学在日常生活、工业生产、农业生产、医药卫生、环境保护、生命科学等方面发挥了不可替代的作用。分析化学课程在教授学生基本分析化学原理和方法的同时,注重培养学生开展理论研究和实际应用结合的能力,为后续的学习和工作奠定基础。基于分析化学课程的定位和教学特点,有必要将传统、单一的课堂传授模式向更深层次、全方位的混合式教学模式转变。根据课程架构,混合式教学模式包括前期准备、课前预习、课中导学及课后思学四个环节,并且建立贯穿整个教学过程的考核方式。

3.1 前期准备

3.1.1 课程内容重构

目前沈阳师范大学化学化工学院分析化学课程采用武汉大学主编的《分析化学》第6版,主要包括数据处理、滴定分析、重量分析和吸光光度法四大部分内容,共计十一章,计划72学时,教学内容繁多琐碎。依据学生认知水平和课程难易程度,教学团队对分析化学的相关内容重新制定教学计划,选择相应传授方式,以实现高效、自主的课堂教学。

该课程的任课教师精心撰写分析化学电子教案及课件,以突出基础和核心课程内容为依据,根据线上和线下模式的不同特性,对具体教学内容进行重构和组织。以第6章配位滴定法为例,基于混合式教学模式,该章节计划为12学时,课程安排设计见表 1。学生线上学习资源采用的主要是中国慕课的中国地质大学(武汉)分析化学精品课程视频资源,还有教师自建的视频资源及中国慕课中湖南大学分析化学(一)精品课程视频资源。除此之外,根据教学内容中出现的重难点,专门设计和安排教学微课进行详细讲解和说明。

表1   第6章配位滴定法章节课程安排设计

章节内容混合式教学模式学时安排
6.1配位滴定中的滴定剂线上学习,课堂回顾0.5
6.2配位平衡常数课堂讲授,网络讨论1.0
6.3副反应系数和条件稳定常数课堂讲授,网络互动2.0
6.4配位滴定法的基本原理课堂讲授,小组讨论4.0
6.5准确滴定与分别滴定判别式线上学习,网络互动1.0
6.6配位滴定中酸度的控制线上学习,课堂练习1.0
6.7提高配位滴定选择性的途径课堂讲授,课堂讨论1.0
6.8配位滴定方式及其应用课下自学,线上测试0.5
总结本章重难点,典型例题讲解线上直播,网络互动1.0

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3.1.2 上课流程规划

按照教学大纲的要求,对在线课程进行全新规划。提前给学生发送本章课程通知及学习任务,借助超星平台进行签到→在线资料学习→完成测验→线上讨论→总结本堂课内容的方式进行线上学习。教师可通过后台随时查看学生的学习情况,以便及时调整和分析。

结合学生线上学习出现的问题和监测结果,适当整合线下课堂教学的内容。重点加强精讲环节,避免过度追求进度而不顾学生学习效果,进行填鸭式教学,对线上学生已掌握的内容避免重复讲解。在线下课堂上,及时组织基于线上学习课程目标设计的随堂测试。结合章节测验的结果,对每个学生进行学情诊断,从而实现问题→探讨→解决→结果的模式,精准化解决教学中出现的问题。课程教学完成后,学生可以通过超星平台的资料进行课后复习。

3.1.3 讨论主题设计

分析化学在制药、食品、精细化工、环境领域具有广泛的应用,与日常生活联系十分的紧密。因此,我们在设置相关讨论主题时,尽量选择贴近实际场景、周边生活的案例,可以让学生发散思维,体会到理论是服务于生活的课程理念。例如,水硬度(指水中Ca2+、Mg2+的总量)是水质的一个重要监测指标,以此确定检测水是否可以用于日常生活及工业生产。第6章配位滴定法章节完成后,结合所学内容,设计讨论如何利用滴定法进行水硬度的测定,比如选用什么滴定剂,哪种指示剂,滴定过程中如何调控溶液的pH,当测试水中含有其他金属离子干扰时应如何提高滴定选择性等。针对学生给出的整个实验设计过程,可以实时给出华南理工大学2017年考研题,即“你认为科研工作者(包括硕士生、博士生)应该具备什么样的素质?列举三个”。

3.2 课前预习

由于学生的个体差异,为了让具有不同学习能力、认知水平的学生均在课前学习阶段达到对新知识的理解水平,教师需要提供各种类型的、丰富的自主学习资源,满足学生个性化学习需求,教师预先使用电脑平台将视频、教学课件、学习资料、习题测验、作业等内容上传到超星平台中,以便学生根据自己的情况自行学习。

预习是为了更加高效地学习课堂知识,学生通过课前预习,可以提前了解课程内容,做到心中有数;学生提前自学部分内容,以便课上进行查漏补缺;提高学生自学意识,培养学生独立思考能力。具体而言,构建回顾–阅读–思考–测验–存疑五位一体的预习流程,第一个板块是以问题为链条,对所学内容进行回顾,温故知新,复习引新;第二板块阅读教师上传课程学习资料,结合视频、语音、图文、课件等多种形式,明确课程任务目标;第三板块思考和分析课程内容,建立新知识与旧知识之间的联系;第四板块检测当前自学知识的熟练程度,强化学生自我认知水平;第五板块针对测验中发现的疑难点进行记录,课上做到有的放矢。

3.3 课中导学
3.3.1 多平台联动教学

构建以超星平台为主的1 + N (学银在线、中国慕课、钉钉会议、微信群、QQ群等)混合式教学平台。综合分析学银在线、中国慕课等平台的精品课程,利用超星平台进行课前课程教学内容的发布,如教学视频、教学课件、作业、章节测验等;课上进行学生签到、讨论、问卷、测评等课堂教学活动;运用钉钉会议进行直播、录播讲解和答疑;通过微信群和QQ群进行实时反馈平台使用效果及课程内容学习疑问。设计多种教学方式,丰富学生的学习形式,在一定程度上激发学生线上学习的兴趣和热情,培养学生自主学习的能力。

3.3.2 课堂教学模式创新

基于课堂教学要素分析,以引导为目的进行流程重构,构建翻转教学–重点传授–答疑解惑三元高效课堂教学模式。具体来讲,a) 将翻转课堂模式恰如其分地应用到教学中,强调学生的主体地位。鼓励学生以小组合作的方式进行,让学生充分参与学习过程,获得学习体验。根据教学内容的不同,小组成员通过PPT、辩论、汇报等多种形式充分展示学习成果,使教师了解学生掌握知识的程度,而且可以锻炼学生整合知识的能力、表达交流的能力等。b) 根据学生预习和自主学习中掌握的基本知识,教师对课程中的核心内容进行重点讲授,帮助学生掌握课程的重难点知识,将学生自主学习的碎片化知识点构建成完整的知识体系。c) 根据学生预习和自主学习中遇到的困惑,教师采用集中讲解的方式帮助学生解决疑难,或者师生共同讨论,完成具有探究价值的问题。

3.3.3 理实结合式教学

分析化学是一门理论与实际密切联系的学科,具有很强的实用性。而理实结合式教学模式可以将分析化学专业理论知识与日常生活中实际应用相结合,能够充分调动学生的参与积极性,丰富实践教学环节,提高教学质量和教学效率,达到课程教学目标。例如第6章课程完成后,学生根据已学的理论知识,在教师的引导下完成讨论主题,提出一套测试水中总硬度的实验方案,然后进行实验来验证该实验方案是否可行。如前所述,水硬度是影响水质的一个重要因素,很多环保检测公司都可以进行水硬度的测定,在学生完成实验室实验后,教师可带领学生参观环保检测公司检测水硬度的过程,使学生不仅可以加深对理论知识的理解,而且可以学习到更多检测水硬度的方法。

3.3.4 课后思学

1)学情分析,优化改进。

超星平台中的课程章节包含本课程所要完成的全部学习任务,通过建立任务点,实时监督学生网络学习的完成情况;借助超星平台的学生管理功能,查看每位学生的学习报告,如学生上课活动量情况、学生课程完成情况和学生上课访问量趋势等,分析每个学生的学习情况;通过章节测验和考试统计等功能,及时掌握学生的学习效果,了解学生学习易错点和重难点。教师通过平台的统计和线下的授课学生反馈,有针对性地改进教学方法,调整教学计划及教学内容,优化教学方案,提高课堂教学效果。如图 2为期中考试的统计情况,如分数分布图所示,约80%学生的分数处于80–99分数段,说明整体教学效果良好;如考题正确率所示,针对正确率较低的题目,进行重点讲解。

图2

图2   某一考试的统计情况


2)在线答疑,个性辅导。

借助超星平台为主的1 + N (腾讯会议、微信群、QQ群等)混合平台,教师及时对学生在学习中遇到的问题进行答疑解惑。根据后台数据和随堂测验情况,教师将学生遇到的问题分类汇总,采取集中解答和个体答疑相结合的方式。在答疑的过程中,教师会对每位学生的问题都进行讲解,做到共性问题,集中答疑;个性问题,精准辅导。教师也可以依据学生的问题,做好重难点重点讲解,制定更加科学合理的教学策略,做到教学进度符合学生实际,因材施教、学有所教。

3)集思广益,博采众长。

借鉴其他老师教学经验,能够最大限度地提高自己的教学能力和授课质量,因此,教师间的交流协作十分重要。教研室教师借助微信、QQ、钉钉等平台定期开展教学经验分享,介绍教学工作中的心得和体会,就学生出现的共性问题和疑难点进行充分的讨论,同时就教学困惑、作业批改等问题各抒己见,集思广益,取长补短,充分发挥团队合作的优势,进而取得最佳的教学效果。

3.4 全过程考核方式

基于教学考核评价全面全程化的目标,教师充分利用各种线上平台的统计数据,制定了详细的过程评价体系,构建了一套准确反映学生学习情况,并能保证教学效果的混合教学考核评价体系。教学质量的提高,不仅要注重总结性评价,更要注重对学生学习的过程性评价。分析化学课程线上与线下教学的成绩比例设为40%和60%。具体来看,我们构建了课程教学、课程参与度、组内测评、能力测评四个维度进行评价。其中线上教学考核包括课程教学、课程参与度和能力测评三个维度,分别占比为5%、60%和35%;线下教学考核包括课程教学、课程参与度、组内测评和能力测评四个维度,分别占比为10%、5%、15%和70%,具体评价体系见表 2。线上教学考核注重课程参与度,而线下教学考核注重能力测评。混合式教学模式的考核方式中我们具体强调以下指标:过程评价,记录课上学生平时表现和学习过程,包括日常考勤、各章节的学习情况和掌握程度,培养学生的日常学习习惯;师生、小组交流协作,结合课程内容设计需要师生间和小组讨论或协作解决的问题,增强学生交流合作意识;阶段反馈,鼓励学生认真按时完成在线作业、在线测验、在线考试等,让学生应用知识并得到有意义的反馈。混合式教学模式的考核方式对学生能力的考查更加全面和立体,能够有效调动学生的上课积极性,提高学生学习效率,形成良好的课堂氛围。

表2   混合式教学模式下评价体系构建

评价形式评价维度分项权重
线上(40%) 课程教学课堂互动0.05
课程参与度访问数0.05
签到0.05
课程音视频0.35
直播0.10
讨论数0.05
能力测评章节测验0.10
作业0.10
期中考试0.15
线下(60%) 课程教学课堂表现0.05
教学互动0.05
课程参与度考勤0.05
组内测评小组讨论0.10
组内互评0.05
能力测评随堂测验0.10
期末考试0.60

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4 实施过程中存在的问题及解决方案

4.1 教师教学观念和综合能力有待提高

在教学实践中,教师的教学观念主导整个教学活动,也决定学生能力的获取程度。现有教师需要摒弃原来课堂的教学观念,树立以学生为主导的思维方式,教师主要负责教学任务的引导。混合式教学模式不可避免地运用多媒体元素(超星平台、腾讯会议、微信群组等),如何高效、熟练地应用多种教学平台工具对教师来说是一个挑战,而且在线教学的时长和形式也是一个问题。对于教师来说,混合式教学模式是教学新形势下一个新的尝试。教研团队间需要及时沟通交流教学经验,在实践中优化教学流程和方式;另外,课堂教学工作相对容易量化,而目前线上教学工作量化和考核是比较困难的。因此,学校需要针对线上教学教师给予一定的绩效奖励,以鼓励新型教学改革模式。

4.2 学生学习的积极主动性有待增强

教学效果的优劣与学生上课的积极主动性密切相关,课堂上充分调动学生的学习主动性也是教师的重要技能。在混合式教学模式中,部分学生存在注意力不集中、效率低下和自制力差的现象。因此,提高学生学习的积极主动性是十分重要的。

教师层面,结合不同的章节内容,教师应采用灵活多变的教学方式。教师在授课时充分利用学生已有的知识,提供可以刺激学生不断思考和学习的资料。根据学生性格特点和接受能力,注重因材施教,有的放矢地开展有差别教学活动,充分调动各层次学生的主动性和互动性,构建良好的教学氛围。除此之外,教师的责任感、创造性、灵活性等也是影响教学质量重要因素。

学生层面,纸上得来终觉浅,邀请学生积极加入课堂讨论,组织学生展示学习成果,对优秀学生进行奖励,鼓励学生抢答形成比学赶超氛围,将观众式学生变成赛场运动员。另外,教师在实施课程内容教学前向学生明确学习任务和课程目标,精心设计教学环节,力争让每一位学生参与其中。

5 结语

目前单一的课堂教学模式不能很好地适应当前信息化教学发展趋势,一种基于超星平台的1 + N (银学在线、中国慕课、腾讯会议、微信群组、QQ群课堂)的线上+线下混合教学模式被提出。以分析化学课程为例,重点介绍该模式在前期准备、课前预习、课中导学及课后思学四个板块的应用实践,并且建立了覆盖线上、线下教学全过程的混合教学考核评价体系,最后,针对该模式在实施中存在的问题提出相应的解决方案。该模式能够把线上教学与线下课堂教学有机结合,进一步提高教学质量和教学效果。

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