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在线课程混合教学模式构建——以无机化学实验为例

2024-05-31 93 上传者：管理员

摘要：无机化学实验是化学类相关专业开设的一门专业基础课，为了解决传统实验教学中存在的一些问题，如讲授时间过长，学生被动灌输内容，缺乏主观能动性，燕山大学进行了无机化学实验在线课程混合式教学实践。结果表明该模式充分利用线上线下资源，提高了教学效率，激发了学生的学习兴趣，促进学生自主化学习，增强了教学效果，在提升实验技能的同时培养学生的创新意识和综合素质。

关键词：
信息化教育技术
在线课程
教学改革
无机化学实验
混合模式
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随着化学学科的发展，实验技术和方法在不断丰富、更新，建设和发展“一流本科教育”的目标对实验教学提出了新的更高要求[1]。与此同时，信息化教育技术的发展和教学改革的需要，“互联网+教育”方式成为新一轮教育改革及发展的新趋势和重要方向，在线课程和混合式教学模式成为当前教育的研究热点[2]。陈斐等分析了我国高校在线课程现状，探讨了存在的问题，指出中国的在线教育进入快速发展阶段同时也伴随着更多的机遇和挑战；可运用现代技术如互联网大数据、VR、5G等推动在线教育，促进在线课程形式多样化[3]。国内学者认为混合式教学可极大地激发学习者的积极性、创造性和能动性，同时可通过优化教学过程实现良好的教学效果[4]。王凯等将混合式教学模式应用于北方民族大学制药工程专业无机化学实验改革，发现混合教学模式可弥补传统授课和大规模在线课程的不足，作者通过课前任务的完成，提高学生的学习效率；课中讨论加强学生对知识点的理解，增加实验操作时间；课后总结实现课程总结的目的，总体提升了无机化学实验课的教学效果[5]。

燕山大学无机化学课题组充分利用在线课程平台给实验教学带来的新发展新机遇，以教学质量提升为目的，以教学模式创新为抓手，全面深化课程建设，发挥学生的主观能动性，增加学生学习参与度，培养学生良好的学习习惯，提高学生的综合素养，借助在线课程平台创建了无机化学实验混合式教学模式，可为其他院校无机化学实验课程教学改革提供参考，切实提升教学质量。

1、教学现状

《无机化学实验》是高等院校化学相关专业的一门基础必修实验课程，是《无机化学》《物理化学》等课程的基础，旨在培养学生具备化学、化工领域的基础知识和实验操作技能。以燕山大学环境与化学工程学院为例，无机化学实验同无机化学课程一起开设在本科一年级的第一个学期，这标志着无机化学实验是化学、化工相关专业学生首先接触的实验课程；同时作为实验课程的入门课程，《无机化学实验》对培养学生实验操作技能、分析问题、解决问题能力，调动学生的求知欲望，提升学生创新思维具有重要的意义。目前传统教学模式几乎全部采用线下教学模式，主要为教师主导和学生机械重复的教学模式。老师首先进行课堂讲授和操作演示，然后学生按照老师演示进行实验操作，老师巡回指导。以往的教学模式教学流程单一，课堂讲解和演示以老师为主，学生被动接受相关知识，不能有效激发学生的学习兴趣；学生不能较好地理解实验重点和难点，导致学生实验失败或者出现较大实验误差，教学效果偏差。从2020年开始，无机化学实验团队针对我校无机化学实验课程教学中存在的问题，精心设计了基于在线课程平台的混合式教学模式，通过连续3届学生的实践教学，取得了良好的教学效果。

2、以在线课程为媒介，创新无机化学实验教学模式

2.1 在线课程的构建

20世纪初，在开放共享教育资源理念的长期影响下，在线课程应运而生并且在今后的几十年得到了飞速发展。在线课程更为强调“学生为中心”的现代教育理念，重视发挥学习者的主体地位[6]。基于在线课程平台的教学模式，可整合不同教学方式的优势，充分调动学生的学习积极性，增加教学灵活性，在近些年得到了广泛应用，并在学情追踪分析、考核体系完善等方面发挥了重要作用[7,8]。在线实验教学是一种全新的开放式实验教学模式，可以很好地弥补传统实验室在经费、场地、器材及开放性等方面的限制，将有力地推动实验教学体制改革；可充分利用学生的碎片化时间自主学习，发挥学生的主观能动性；可拓宽师生交流方式，学生就不了解或者不理解内容，随时随地在线同老师交流，提升教学质量。

我院无机化学实验课题组拟借助超星学习通平台资源建立在线课程，梳理燕山大学环境与化学工程学院所有教授无机化学课程的教师，根据每位教师上课的特色和优势，精选出5名教师组建了燕山大学无机化学实验在线开放课程教学团队。教学团队集体学习国内十余所高校的无机化学实验教学大纲和具体实验内容，共同研究课程教学大纲，明确教学的目标、教学的重点和难点，确定了在线开放课程讲授内容、每个知识点的呈现方式和讲授方式，构建了无机化学实验在线开放课程的课程体系。学校聘请了专业摄影师进行视频录制，经过后期的剪辑、加工等技术处理，制作出无机化学实验在线课程视频。将视频上传至超星学习通在线平台，同时将教学讲义、章节测试、每章实验重点以及难点、实际实验操作中注意事项等相关内容一起上传至平台。在线课程中同时会包含最新的无机化学研究进展相关内容，如无机纳米管等新型材料的出现、合成机理以及应用领域等，用以扩展学生的知识储备。

2.2 以在线课程为媒介，开展线上线下混合教学模式

近年来，教育部先后出台了多个文件，提出要积极推进混合式教学模式改革[9,10]，各大高校已进行了大量的探索与实践，构建了适合自身院校的混合式教学模式[11,12]。混合式教学模式结合传统教学模式和在线教学模式，是一种以“自主、探究、合作”为特征的新型教学方式[13]。混合式教学可以统筹利用线上和线下优质教育资源，实现优势互补；同时，教师和学生可充分利用线上平台实现有效、便利沟通、评价等，重构师生关系，促进学生自主学习能力的提升和个性化发展，提升教学质量。

无机化学实验在线课程的构建为无机化学实验实施线上线下混合模式教学提供了一个融合丰富实验内容的在线平台，通过在线课程资源开放共享，结合在线评测反馈和跟踪导学，实现线上与线下结合，构建了混合式无机化学实验教学模式。所构建的无机化学混合式教学模式如图1所示。

图1 无机化学实验混合式教学模式流程

3、无机化学实验混合教学模式实践

无机化学实验混合式教学模式设计主要包括课前任务、课中讨论和实际操作以及课后实验报告书写和总结等三方面内容。

3.1 课前任务

授课教师定时通过超星学习通平台发布实验相关安排(一般设置在实验开始前的7天)，主要包括实验内容、实验操作视频、实验重点以及难点操作解析等。学生通过学习通平台自主完成线上学习任务，同时也可以通过平台向老师提问。采用这种方式，老师可以监控每一位同学的预习效果；同时学生可以根据自己的时间和学习能力，自由安排时间观看在线资料，可充分利用碎片化时间。同时，课前视频也包括无机化学实验相关章节内容在生产生活实际中的应用和目前研究进展，如氧化还原反应这一章节，我们会阐述氧化还原反应在干电池、蓄电池中的应用，同时会扩展到新能源电池，如锂电池、锌电池、钠离子电池等；讲述目前新能源电池国内外研究进展，以及新型材料(石墨烯等)在其中的应用。

3.2 课中讨论和实验操作

课堂授课时，根据学生学习通课前任务的完成情况、学生的提问情况及课堂中老师对学生的随机抽查提问，着重讲解每个实验项目的难点以及操作重点。针对学生在线上学习提问较多的内容，老师在线下课讨论时详细讲解，帮助学生消化各个知识点，在提高学生听课效率的同时也显著提高实验预习的效果。在实际操作时，以老师为指导、学生为中心合理安排实验计划，对学生进行分组，每2人一组，老师进行巡回指导。实验结束后，老师点评每组同学的实验操作，针对操作时出现的失误或者操作不当提问其他同学，并给出正确示范，使每一位同学领悟实验内容，加深对实验以及相关理论知识的理解，提升实验技能和科研素养。在三草酸合铁酸钾(Ⅲ)的制备、组成测定及表征章节中，制备三草酸合铁酸钾(Ⅲ)时，历届学生总存在合成失败的现象。针对这一问题，在线下实验开始前，教师课堂上会提问学生此实验操作的具体步骤，如制备三草酸合铁酸钾(Ⅲ)时，加热冷却后加入乙醇水的体积以及浓度，提高实验准确率。同时对实验失误的学生给予指导，由于合成冷却后加入的乙醇水体积不对或者时机不对，导致合成的三草酸合铁酸钾(Ⅲ)溶液颜色偏浅或者接近无色，即不能高效合成三草酸合铁酸钾(Ⅲ)，引导学生思考如何改善(可加入较大体积浓度的乙醇水溶液)，并进行实际操作。

3.3 课后实验报告书写和总结

实验活动结束后，教师引导学生对比分析，根据实验情况得出实验结论、撰写实验报告。学生利用一周的时间完成本次实验的实验报告并提交，然后老师进行批阅并给出实验成绩。针对大多数学生都会出现的问题例如在氯化铵生成焓测定的实验中，我们应该用氯化铵溶解热的负数去计算，但很多学生直接用溶解热去计算，老师会在下次课中点评并给出正确答案。同时针对每次实验，在超星学习通平台会有一次测试，用于巩固本节课的知识点。

4、实行多维度的过程性考核

传统的无机化学实验课程的考核成绩主要由实验报告(50%)和期末考试(50%)构成，少数同学的实验报告存在抄袭的情况，如果仅仅依靠实验报告和期末考试成绩进行成绩评定，难免会影响评价的可信度。经在线混合模式改革后实验成绩调整为：线上课前学习通平台预习视频学习(10%)+任务点测试(10%)+实验报告(50%)+实验操作(30%)组成。对比以往的考核模式，改革后的模式增加了对线上教学效果的考核，克服传统教学模式考核的弊端，更全面反映学生的综合素质。对2020～2022级应用化学专业连续3届学生进行实践教学，发现这个考核方式更能全方位考核学生的学习效果，更加客观、公正地反映学生学习的效果，更有利于激发学生的学习兴趣，提升学生自主学习能力，从而实现教学目的；同时客观的考核体系更能促进教学质量的持续改进。

表1 混合式教学模式下无机化学实验考核评价体系设计

5、结语

以在线课程为平台的混合式教学融合了线上教学和线下讲授的优势，把传统的面授环节和线上信息化学习的手段相结合，优化了传统的实验教学课堂，有效利用了时间，提升了学习效率。利用超星学习通平台构建了燕山大学无机化学实验的在线开放课程网站，通过连续3年近710名学生的实践教学，发现线上线下灵活多元的教学模式有效拓展了教学时空，提升了教学效率；在线课程实验资源增强了课程的趣味性和吸引力，激发了学生的学习兴趣；新型教学模式突出了学生的主体地位，促进了学生自主化学习，可有效提升学生的解决问题能力、创新思维能力，实现了预期的改革目的，对国内其他高等院校无机化学实验的教学改革具有一定的参考价值。

参考文献:

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[3]陈斐,胡文博,王壘蕾,等.高校在线课程的问题与对策研究[J].高教学刊,2023,(16):65-68.

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