大学化学, 2020, 35(5): 184-190 doi: 10.3866/PKU.DXHX202004142

专题

以学为中心的高分子化学线上教学实践

彭志平,

Online Teaching Practice of Learning-Centered "Polymer Chemistry"

Peng Zhiping,

通讯作者: 彭志平, Email: zzpeng@ncu.edu.cn

收稿日期: 2020-04-30   接受日期: 2020-05-12  

基金资助: 江西省高等学校教学改革研究课题.  JXJG-19-1-18
南昌大学“课程思政”示范课程建设项目.  2019-2020学年

Received: 2020-04-30   Accepted: 2020-05-12  

摘要

为应对新型冠状病毒肺炎疫情,高分子化学课程积极探索“以学为中心”的线上教学新模式,以培养学生的专业学习兴趣为切入点,通过内容丰富的超星泛雅教学平台和多手段的线上教学活动引导学生自主学习,结合腾讯课程直播突出知识点、难点和重点,辅助以QQ学习群的实时交流与答疑,实践了“以学生为主体,以教师为主导”的教学理念,有效地调动了学生的学习兴趣,培养了自主学习的主动性,并有机融合了课程思政教育,取得了良好的成效。

关键词: 以学为中心 ; 线上教学 ; 高分子化学 ; 课程思政

Abstract

In response to the COVID-19 epidemic prevention, the "polymer chemistry" course teaching team actively explored the "learning-centered" online teaching model. The students were guided to active learning by using the rich contents of Chaoxin online teaching platform and multiple online teaching activities. The basic knowledge points, difficulties and emphases of the teaching were highlighted and the real-time communication and Q&A were achieved in combination with the Tencent course live broadcast and QQ learning group. Following the concept of "students as the main body and teachers as the leading", the online teaching of "polymer chemistry" has effectively aroused the students' interest in learning, cultivated the initiative of autonomous learning, organically integrated the ideological and political education, and achieved a good learning outcome.

Keywords: Learning-centered ; Online teaching ; Polymer chemistry ; Ideological and political education

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彭志平. 以学为中心的高分子化学线上教学实践. 大学化学[J], 2020, 35(5): 184-190 doi:10.3866/PKU.DXHX202004142

Peng Zhiping. Online Teaching Practice of Learning-Centered "Polymer Chemistry". University Chemistry[J], 2020, 35(5): 184-190 doi:10.3866/PKU.DXHX202004142

为应对新型冠状病毒肺炎疫情,教育部提出了“停课不停教、停课不停学”。全国高校的众多课程均开展了形式多样的在线教学,积累了很多宝贵的教学经验[1-4]。南昌大学高分子化学课程结合课程特点和本次完全线上教学的特殊要求,积极探索“以学为中心”的线上教学新模式,结合超星泛雅网络教学平台、腾讯课程直播和QQ学习群研讨等多种线上教学手段,通过激发学生学习热情,引导学生参与研讨式教学,有效地培养了学生自主学习的主动性,并有机地融入了课程思政教育,经过两个多月的教学实践取得了较好的学习成效。本文介绍了高分子化学课程“以学为中心”的线上教学实践,希望为复学后线上-线下课程的有机衔接和线上-线下混合式教学提供有益的参考。

1 以学为中心的线上教学过程

1.1 合理选择运用各种线上教学工具是以学为中心线上教学的前提

以学为中心的“学”包含两层含义:以学生为中心,以学习为中心[5]。学生是学习的主体,通过自主学习主动构建自身的知识体系。教师不是学生自主学习环境的设计者,是学生自主学习的促进者和帮助者,通过设计并构建适宜的环境和方法激发学生的学习主动性,引导学生积极参与教学的各环节,指导、帮助和鼓励学生主动学习。而线上教学作为一种新的教学模式,更应该强调学生的主体作用。

以学生为中心要求在线上教学环境设计过程中充分考虑学生的学习需求、现状和个体差异,并根据教学的实际情况做出适当调整,而选择师生熟悉的线上教学工具是顺利开展线上教学的前提。本课程选择超星泛雅网络教学平台(学习通)为主平台,结合腾讯课堂直播和QQ学习群实时互动的方式开展线上教学,实施过程如图1所示。超星泛雅平台作为我校网络教学平台,学生熟悉其特点与操作,有利于学生顺利进入线上学习状态。通过该平台完成自主学习教学资源的推送、发布学习任务清单、与学生互动反馈、作业与章节测试批改与例题讲解、学生线上学习情况监测等教学任务。在开课之初采用录播视频加在线讨论方式开展,但由于开学初超星泛雅平台访问量过高致使很多学生无法登陆,且有部分同学反映看录播课程没有上课的感觉无法集中注意力。为此经多方比较选择腾讯课堂直播讲解章节主要知识点、典型习题和章节小结,实施实时师生互动和生生互动。同时通过QQ学习群及时发布课程通知、实时回答学生学习疑问以及进行个别辅导,为学生创造不受时间限制的自主学习环境。个别同学家住山区,无宽带网络且手机信号较差、流量有限,课程录制了授课音频,连同课件和电子课本通过QQ发送给他以满足其自主学习需求。

图1

图1   以学为中心的线上教学过程


1.2 构建内容丰富的在线教学资源奠定学生自主学习的基础

以学生为中心要求教师为学生提供内容丰富的教学资源。本课程以超星泛雅平台为依托,将网络上优质的资源整合后融入课程教学中。如图2所示。内容包括教学大纲、教学目的与要求、各章教学计划和多媒体课件、每小节知识点授课视频和教案、例题讲解、电子课本、拓展阅读和测试题等教学资源。

图2

图2   高分子化学线上课程目录节选


图3所示,各章教学计划中详细列出了各知识点建议学习学时、本章的知识点、教学难点和教学目标,使学生清晰了解各章应掌握的知识点的层次结构、应达到的教学目标,从而有的放矢地开展自主学习。每小节的知识点均录制了讲解视频,提供详细授课教案供学生自主学习。累计录制授课视频64个,视频时长1560分钟。针对重要知识点的典型例题和作业中反馈出了普遍性的错误提供详细的例题讲解,以便学生及时检查知识点掌握情况。考虑到学生放假在家没有教材,将教材分章扫描上传。拓展阅读材料包括高分子化学发展史、高分子化学领域最新研究进展、高分子材料行业技术动态等,以拓展学生专业视野,培养学生的专业兴趣。

图3

图3   高分子化学线上课程第三章教学计划示例


1.3 激发学生的学习兴趣是以学为中心线上教学的抓手

高分子化学是高分子材料与工程专业学生首门专业核心课程,激发学生学习热情、培养学生自主学习能力,将直接影响其对专业的兴趣和后续专业课程的学习,进而影响专业人才的培养质量。本课程开学之初正值寒假疫情形势最为严峻之时,人们听到最多、最有力的预防武器就“口罩”,而口罩正是高分子材料在医疗领域的具体应用。因此,高分子化学课程决定从口罩入手,第一堂课开展抗击疫情专题讲座——新型冠状病毒肺炎防疫中的高分子材料。如图4所示,专题从高分子材料的角度介绍了口罩的结构、阻隔病毒的机理、口罩用熔喷无纺布制作过程,高分子材料人的使命等。同时强调了一次医用口罩与N95口罩的区别,号召学生响应“少出门,不聚集,分类使用口罩,把N95口罩留给疫区同胞和医护人员”。通过万众瞩目的火神山和雷神山医院的建设,介绍了高密度聚乙烯(HDPE)防渗膜和医用活动板房。同时就“什么是熔喷无纺布,它在口罩中的功能是什么?”“口罩能水洗、煮沸、喷酒精消毒后重复使用吗?”和“谈谈你对抗击疫情专题学习的感想”开展了三次讨论,学生踊跃参与讨论,学习兴趣和热情被迅速点燃。学生反映通过专题学习,对高分子材料的作用有了深刻的认识,表示要响应号召积极投入线上学习。

图4

图4   高分子化学线上课程第一课抗击疫情专题课件节选


1.4 引导学生积极参与线上教学是实现以学为中心的关键

以学为中心强调充分激发学生的主观能动性,更应关注学生的参与度与积极性。为保持学生的学习热情和兴趣,课程开展了一系列互动式、探究式和研讨式学习。如在学习高分子基本概念时,开展互动式教学“谈谈你对高分子的认识,你生活中印象最深的高分子材料或事情”,学生从衣食住行各方面开展讨论,有学生说,“让我印象深刻是因为一则新闻——科学家在北极冰芯中发现塑料微颗粒。我觉得当下塑料污染问题仍需一个漫长的过程去解决”,让教师也颇有感触。

学习聚合反应知识点时,让学生在自主学习教学视频后,开展了如下研讨式的学习:请大家拍摄身边的三种高分子材料用品,查阅资料,并完成下列讨论:(1)该三种用品分别是用什么高分子材料制备的?(2)写出该三种高分子材料的化学结构简式,有什么性能?(3)该三种高分子材料分别用什么方法聚合。学生拍摄了从塑料桶、保鲜膜、油壶、矿泉水瓶到旅行箱、发夹、文具、玩具、电器外壳等各种五花八门的高分子材料图片,并展开了热烈的讨论。通过讨论,大家了解了生活中常见的高分子材料的结构和性能,对于高分子的基本性能和聚合反应的不同分类方式也有了深刻的理解。

在学习重要的缩聚和逐步聚合反应时,请学生分组调研我国聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氨酯和环氧树脂等这些重要的高分子材料的产业发展状况,总结我国上述各种材料产业的优势和存在的问题。通过该环节学生认识到“虽然我们国家在这些材料的产业上发展趋势还可以,但整体来说相对于其他工业发达国家还是有一定距离,尤其在一些高端技术层面。我们必须加强理论学习、实践操作和技术研究等工作,以此来提升我国科学技术水平,助力材料产业更好更快地发展。”

1.5 教师的主导是提升效率的保障

本课程在引导学生开展自主学习的同时,针对学生在自主学习中反映出来的问题,在腾讯课堂直播授课时加以总结剖析,主要讲授解题思路,对易错点进行分析指导,并结合腾讯课堂“举手上台”或QQ群实时互动解答。对学生在自主学习中反馈出的带有共性的疑难问题,通过腾讯课堂直播讲解。同时通过签到、在线学习统计数据和腾讯课堂考勤监测学生在线学习情况,对参与在线学习主动性不高或拖延完成作业测试的学生通过QQ私聊提醒监督。

同时积极推行以问题为导向的(PBL)教学方式,提升学生分析问题、解决问题的能力。如自由基共聚这一章,开展了高分子材料共聚改性的PBL教学:聚苯乙烯是一种无色透明的热塑性塑料,低温易脆裂,请结合第四章自由基共聚的基本概念,查阅相关文献,说明如何通过共聚的方法将聚苯乙烯改性,从而实现下列应用:(1)耐候性好的轮胎或鞋底?(2)热塑性弹性体,可制成电缆及非轮胎橡胶制品?(3)具有高冲击强度的高抗冲聚苯乙烯?请用PPT汇报上述三种用途的具体改性方法,说明改性后材料的物理性能,工业生产方法。学生分组通过查阅文献、分析、总结、制作PPT汇报和生生互评,很好地掌握自由基共聚合的基本概念和实施方法等知识点。

1.6 有机融入课程思政,实现课程育人

在线上教学过程中,课程因势利导融入课程思政元素,培养学生的科学精神、创新意识、工匠精神和专业责任感。如通过前述的新型冠状病毒肺炎防疫中的高分子材料专题讲座,强化学生的防疫知识和共抗疫情的责任感。通过推送高分子化学发展史上科学家探索科学的过程,追求真理的扩展阅读资料,培养学生坚持科学理性、追求卓越、不断创新的进取精神。结合高分子材料的应用,通过一些典型高分子化学反应和高分子材料发展的实例,引导学生从职业规范、专业技能、绿色化学等更高的角度思考社会效益与经济效益如何统一,加强以人为本的职业伦理意识;引导学生在国家新工科的发展理念下,树立精益求精、严谨细致、追求卓越的“工匠精神”。

2 以学为中心的线上教学实施效果

为评价课程教学成效,在线上课程开课两个月后对学生进行了问卷调查,如表1所示。调查发现,68%的学生对线上教学满意;绝大部分学生对课程的教学目标和每周的学习任务都有清晰的了解;68%的学生认为教师组织的线上教学活动能激发其线上学习的主动性;64%的学生对课程有兴趣,能积极参与线上学习。但同时应该看到,只有56%的学生认为能很好地完成线上学习目标,达到很好的学习效果,表明线上课程仍需大力改进,提升学习成效。

表1   高分子化学在线教学情况调查表

调查内容选项百分比
符合基本符合不符合
1、对本课程使用的线上教学方式满意68%28%4%
2、教师对线上教学准备充分96%4%0
3、教师在线上教学过程中认真负责,充满热情76%24%0
4、网络教学平台的学习资料丰富,能满足自主学习需求76%24%0
5、有明晰课程教学目标、教学计划、教学内容、教学要求及评价方式100%00
6、每周的学习安排通知让你对本课程的每周的学习任务有清晰的了解92%8%0
7、教师能够很好地把握线上教学的节凑,并有效组织学生进行线上学习92%8%0
8、教师能够组织丰富的线上教学活动,激发学生线上学习的主动性68%32%0
9、教师会定期检验学习效果(如随堂研讨、课后作业等)96%4%0
10、我对本课程有兴趣,能够积极参与线上学习过程64%36%0
11、我能够很好地达成线上学习目标56%44%0
12、线上学习达到了很好的学习效果56%44%0
13、课程思政的内容有机地融入了课程教学56%44%0
14、课程思政的内容因势利导,对我很有启发、触动与帮助56%36%8%

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为检验学生线上学习效果,课程于开课两个月后进行了在线考试,内容涵盖高分子化学第1–4章的主要知识点。考试结果如图5所示。全班36位学生平均分为71.9,其中80分以上有15位学生(占比41.7%)。同时有9位学生不及格,且最低分仅29.5。经调查发现其中4位重修学生因线上课程过多对本课程花时太少,1位学生因网络原因未能按时完成考试。

图5

图5   高分子化学线上教学期中考试成绩分析


观察发现,本课程网络学习平台日均访问量达到100人次,人均访问次数大于150次。在学院组织的线上课程教学评比中高分子化学课程深受学生欢迎,学生评价教师授课非常有条理、有重点,对学生非常热情,有疑问的同学打在公屏上,教师会立马解答。教师授课的方式非常适合,重点突出、层次分明,通过例题使知识更加条理化;教师会组织习题课,使学生在作业中的疑难问题在课堂上得以解决;教师理论联系实际,课上穿插实际问题,使学生对自己所学专业有初步了解,为今后学习打下基础。

3 结语

为有效地实现“停课不停学”,高分子化学课程综合运用各种线上教学手段,探索了以学为中心的线上教学模式,强化学生的主体和教师的主导作用,获得了一些线上教学经验:构建内容丰富的线上教学资源是进行自主学习的基础;激发学生专业学习兴趣是发挥学生学习自主性的抓手;引导学生自主学习、培育学生参与教学的主动性是实现以学为中心的关键;教师的主导和明确的学习目标是提升以学为中心效率的保障;有机融入思政教育元素可有效提升学生的学习兴趣和主动性。

参考文献

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