基于混合式教學的無機化學課程改革與實踐*

胡 霞，陳遠道，張松柏，沈廣宇，劉學文

(湖南文理學院化學與材料工程學院，湖南 常德 415000)

無機化學是化學、化工、材料、環(huán)境工程等化學相關專業(yè)的主干基礎課，一般于第一學年開設，它既是銜接大學與中學化學教育的橋梁，又是橫貫分析化學、物理化學、有機化學及諸多專業(yè)課的紐帶。良好的無機化學知識是進一步學習后續(xù)課程和分析解決一般化學問題的重要理論基礎。無機化學的內容繁多，既有化學基本理論知識，又有抽象的物質結構，還有知識點分散、內容繁雜的元素化學，對于不熟悉大學高信息量教學方式的大一新生，如何保證在較短的教學時間內，讓學生能理清無機化學的知識脈絡，掌握重點知識內容，對無機化學教學來說無疑是一個挑戰(zhàn)。

1 無機化學課程學習現(xiàn)狀

1.1 知識點遷移與再現(xiàn)困難

無機化學知識點多，知識結構復雜，大一新生學業(yè)緊張，往往在課堂內的知識點無法在當堂消化吸收，而知識點在課堂上講解后又無法再現(xiàn)，例如“惰性電子對”效應的講解屬于多個知識的結合，包括原子結構中的屏蔽效應、鉆穿效應，又具體應用于元素及化合物知識的學習。同時無機化學的學習往往需要把知識點連接成知識面才能對所學知識做到融會貫通，如在氧化還原反應及電化學基礎這部分內容的學習，其實涉及到化學平衡常數(shù)、熱力學函數(shù)、Hess定律、電動勢、能斯特方程式等知識點關聯(lián)在一起，形成一個氧化還原反應的知識面，根據(jù)具體情況可進一步計算求解酸堿平衡常數(shù)、溶解度、配合物穩(wěn)定常數(shù)等物理量。這些對于大一學生來說在通識課時增多專業(yè)課時減少的情況下顯得比較困難。

1.2 學生學習興趣缺乏

由于無機化學原理部分理論性較強，常使得一些大一學生初學無機化學的時候表現(xiàn)在起初能跟上學習，隨著學習的深入對無機化學的原理的理解不夠透徹；到了物質的結構這一部分，由于比較抽象枯燥，加上物質的結構內容難度比較大，部分同學慢慢就跟不上了[1]。到了元素化合物部分，由于知識分散信息量大無法做到用學過的反應原理與具體的化合物知識結合，出現(xiàn)理論聯(lián)系實際能力不足，學習興趣缺失和實驗操作水平較差，學習元素無機化學重死記硬背，輕理解運用，忽略了與無機化學原理部分的融會貫通等問題。導致學習化學的興趣缺乏。

1.3 學生認知結構差異明顯

大學一年級實際上是中學到大學的過渡，從中學教學內容看，無機化學中的基本化學反應原理、物質結構及元素化學都有涉及，但是其教學程度較淺，多處于對概念的了解。大一學生來自不同省份，不同省份對中學化學模塊的選擇可能存在差異，這就造成了學生認知結構的差異。再加上不同地區(qū)、不同中學學習風格不同造成學生學習習慣的差異，使得大一新生的認知結構差異比較大，學習能力也有一定的差異。

2 混合式教學的優(yōu)勢

所謂混合式教學就是將在線教學和傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢結合起來的一種“線上”+“線下”的教學。通過兩種教學組織形式的有機結合，可以把學習者的學習由淺到深地引向深度學習。這就要把傳統(tǒng)教學方式的優(yōu)勢和網(wǎng)絡化學習的優(yōu)勢結合起來，也就是說，既要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又要充分體現(xiàn)學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性[2]。

2.1 以知識點的講解組織教學

混合式教學以知識點為單元進行教學組織。在無機化學分為化學反應原理、物質的結構、元素化合物三大部分，其中化學反應原理又分為物質的聚集狀態(tài)、化學熱力學、化學動力學、化學平衡與電化學原理，其中化學熱力學、化學平衡和電化學原理是重點。對各部分內容進行細化，以知識點組織線上教學的教學內容，例如對于化學熱力學這個部分細化成蓋斯定律、反應熱效應、吉布斯自由能等21個知識點。這樣細化知識點的優(yōu)勢在于能簡化知識結構，并且能夠重復利用。在化學熱力學的教學中講授了吉布斯自由能，在化學平衡這一部分還要涉及自由能與平衡常數(shù)的換算，在電化學部分也要涉及到原電池的電動勢與自由能的關系，細化知識點就可以重復利用在化學熱力學部分學習過的自由能的知識。

2.2 利用網(wǎng)絡優(yōu)勢，彌補學生之間認知結構的差異

混合式教學線上部分可以通過講授視頻、章節(jié)討論、在線問答等形式向學生展示學習內容。對于中學化學已經(jīng)學習的相關知識給出相應的學習材料供學生課前自己學習，如標準平衡常數(shù)、焓、熵、Gibbs函數(shù)等熱力學函數(shù)的基本概念、符號、單位和初步應用，化學反應速率的定義，沉淀溶解平衡的基本原理等知識點通過線上學習的形式進行學習。課堂上只對這些知識點的綜合應用加以學習，可以使不同層次的學生都體會到學習的樂趣。對于中學化學課程中沒有學習過的知識，如一元弱酸弱堿的解離平衡、緩沖溶液、原電池的電極電勢、配位化合物等也為學生提供教學視頻，學生可以在上課前自行學習相關內容，也可以在課堂學習后作為復習的依據(jù)。對一些在無機化學課程中相對比較困難的內容，例如，氧化還原反應與電化學這一章中的電極電勢及其影響因素，在線上教學視頻中只是提供了基本的電極電勢與能斯特方程的介紹，沒有深入探討能斯特方程的應用得問題。線上教學部分設置有拓展閱讀、化學前沿等欄目，基礎好的學生可以通過環(huán)節(jié)在現(xiàn)有學習的基礎拓展自己的知識面；而對于基礎相對弱一點的學生可以通過回看授課視頻、章節(jié)練習、問題討論等環(huán)節(jié)對相應基礎知識進行修補。

3 無機化學混合式教學的實施

3.1 利用平臺建立課程線上內容

目前有多個在線課程平臺可以供廣大教育者選擇。本課程與“智慧樹在線教育”平臺合作，建設了在線課程——無機化學，課程下開設了課程設計、教學團隊、在線教程、課程資源、作業(yè)測試、考核標準等欄目。下面對各欄目進行簡單介紹：

(1)課程設計 本欄目對無機化學課程的起源和地位進行簡單介紹，重點介紹了設計意圖、學習方法，并指明所用教材和學習參考書。

(2)教學團隊 本欄目對教學團隊進行介紹，包括主講教師、課程建設成員、課程輔導教師等整個教學團隊。除了介紹人員，還適當介紹教學團隊在教學、科研上取得的成果。

(3)在線教程 本欄目包括無機化學各章節(jié)的介紹、知識點的授課視頻、課間彈題、課后討論等教學環(huán)節(jié)。

(4)課程資源 本欄目提供與課程相關的學習資源，包括各種視頻，教師教案、課件，以及與課程相關的文獻共計160多個。

(5)作業(yè)測試 課程不僅在教學視頻中設置了彈題作為學習反饋，在每一章結束后都會設置章測試，為學生提供了自我測試的途徑。

(6) 考核標準 本欄目明確告訴學生課程考核的標準，并對各環(huán)節(jié)的權重進行了設置，讓學生能夠對課程及考核有較明確的認識。

通過各欄目的建設，可以把無機化學的基本教學內容呈現(xiàn)給學生，不僅讓學生對本課程的學習有明確目標，便于對學習進行合理化安排[3,5]。

3.2 線下教學多種教學方法混合

混合式教學就是要把傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢和網(wǎng)絡教學的優(yōu)勢結合起來。因此，部分教學內容采取線上學習的同時，還需要有一定的線下見面課進行輔助。見面課 也采用翻轉課堂[4,6]、案例式教學等多種教學方法結合，利用“知到”軟件在課堂進行簽到、隨堂投票、在線討論等環(huán)節(jié)，同時學生還可以利用軟件在課堂上以彈幕的形式提出疑問，師生共同回答。例如，對于第四周期元素高價態(tài)化合物都有氧化性特別強的特點在線上、線下活動中進行討論，引出“第四周期元素的‘次周期性’現(xiàn)象”這一問題，同時產(chǎn)生了“為什么會有這個現(xiàn)象”的另一個問題，進入了新一輪的討論來培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。同時利用信息化工具還可以采用線上問卷調查的形式對學生學習情況和學生學習滿意度進修調查，形成了教學測評閉環(huán)系統(tǒng)；幫助有需要的學生克服學習障礙。例如，學習完化學熱力學這一章，通過問卷調查對學生學習情況進行了解，并要求學生對本章知識點結構進行繪制，通過這些反饋活動，讓學生對自己的學習進行反省。

3.3 多元化考核方式

本課程采用線上線下混合式教學，在考核方式上也需要對傳統(tǒng)的方式進行變革。傳統(tǒng)的考核方式基本上都是紙筆測驗，期末考試就成了檢驗學生對一門課程的學習方法。而混合式教學更多地考慮到學生平時學習的投入，因此在課程的考核方式上做了比較大的調整，對于學生平時的學習給予更大的權重。具體的做法是將課程的考核分為四個部分，第一部分是平時成績，權重為30%，包括教學視頻的觀看、課后討論的參與等。第二部分是章測驗，權重為20%，這一部分相當于章節(jié)的作業(yè)和考核。第三部分是見面課的成績，權重20%，這部分包括學生課堂的到課率、課堂提問、課堂答疑、課堂討論參與度情況。第四部分就是期末考試，權重為30%。這種考核方式把線上學習和線下課堂學習兩種方式都涉及，全方位的考慮學生學習的參與度，相比以往的紙筆測驗更優(yōu)越。

4 結 語

通過對無機化學課程線上線下混合式教學的改革與實踐，學生的學習積極性得到了明顯提高。課下學生自主學習，學習的自由度增加；課堂上通過課堂討論和答疑，學生的參與度得到了提升，思考的深度同時也得到了提升，通過一年的實踐，學生期末考核差距增大。這說明通過教學改革，學生的學習能力得到了提高，但同時也暴露了一些問題，例如對化學的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)還有欠缺，對于化學師范專業(yè)學生，在學習無機化學的過程中需要與中學化學相關內容結合，特別是化學的核心素養(yǎng)在無機化學中體現(xiàn)得還不夠。另一方面，對于中學化學知識的遷移能力的培養(yǎng)還不夠，這將促使我們在今后的教學中還要注重對無機化學核心素養(yǎng)的分析與培養(yǎng)，加強力度培養(yǎng)學生知識遷移能力。