大數據時代下的高校普通化學教學改革探析

馬 蘭，蔣珍菊，王 騰

(西華大學，四川 成都 610039)

普通化學是化工及非化學化工類本科學生的一門必修基礎課程，主要介紹化學基本原理和化學技能。是高校化學與生命科學和技術、醫學、藥學、材料等工科專業的重要基礎課之一，該課程全面地介紹了化學的知識體系和進展以及化學在這些學科中的應用，課程內容豐富，涉及知識范圍較寬，具有較強的實際應用價值，與現代工業及日常生活緊密相關。隨著現代通信技術和信息技術的快速發展，我國高等教育的改革和發展進入了一個新的歷史階段，大數據背景下對教育體制、教學內容、教學方法的改革提出了全新的要求，也是我國高等教育改革面臨的重要問題[1-2]。

1 高等工科專業普通化學教學現狀

1.1 教學模式單一

普通化學這門課程將高校工科部分專業的無機化學、物理化學和有機化學的教學內容有機地融合在一起，并將具有相似性與連貫性的無機化學和物理化學內容安排在一起，同時對有機化學的基本知識進行較完整的介紹。但該門課程與大部分課程類似，授課內容上遵循教學大綱及教材內容，缺乏對科研前沿內容的跟蹤，講授課本知識較單一，難以調動學生主動學習的興趣和積極性。另外，大多數教學模式仍采用全程教師講授的被動式灌輸教學方式，大大地削弱了學生主動思考和自主學習能力。長期以來，學生易對該課程失去學習興趣，出現抵觸學習課程等現象，導致大學課程的教學質量下降。

1.2 教學內容缺乏與各學科特點的有效結合

現階段，高校大多數課堂教學內容仍然偏重于課本的理論知識，課程內容在設置上沒有針對性。比如普通化學這門課程是高校化學與生命科學和技術、醫學、藥學、材料等理工科專業的重要基礎課，但教學過程中并沒有針對不同專業在內容上和相關專業特點進行有效結合。這容易導致學生認為該門課程與本專業背景聯系不緊密，對課程內容不引起重視，從而失去學習動力。

1.3 無法正確掌握學生的接受能力

由于高校教學不同于中小學教學，對學生平時的考核較少，教師無法快速地獲得學生對知識的掌握能力，高校課堂教學效果不佳是目前我國高校教學普遍存在的問題。隨著大學的課程改革的不斷深入，大學課程的課時被壓縮，因此教學進度加快，學生需在短時間內消化大量的知識點。另外，課堂考核形式單一，考核結果只能體現在分數，很難去結合學生個人的特點而因材施教，因此不能有效提高學生的學習能力以及分析和解決問題的能力，導致教學效果不理想。

2 大數據對普通化學教學改革的影響

在大數據時代背景下，人類經濟社會發生了巨大的改變，信息技術的快速發展對各行各業均產生了重大影響，對高校在教學科研及人才培養方面提出了新的要求。以高等工科普通化學這門課程為例，普通化學是一門普適性高和應用性很強的學科，在傳統教學模式中，單調的理論知識傳授幾乎占據了教學的全部，教學圍繞著教師、書本、課堂來開展。而在大數據技術飛速發展的情況下，學生可通過多種途徑或方式來獲得信息并學習知識，而目前傳統的課堂教學已無法滿足學生對知識的需求。尤其是像慕課(MOOC)、微課等新型授課方式的大力推廣，使傳統教學模面臨著前所未有的挑戰[3-4]。因此，在大數據科學不斷發展的背景下，提高教學質量和發展新型多元教學模式是高校教學改革亟待解決的問題。

雖然大數據的發展使高校教育改革面臨著巨大的挑戰，但正因為大數據科學發展越來越成熟，也為高等教育的改革注入了新的力量，為高校教育改革迎來了新的機遇。

3 大數據驅動下的工科普通化學教學改革策略

隨著社會經濟的不斷發展和科學技術的不斷進步，特別是在大數據時代的驅動下，如何快速地接受并適應大數據時代帶來的嚴峻考驗，已成為我國高等教育改革目前面臨的重要問題。

3.1 策略一 優化教學內容，加強與專業的有機結合

教學內容應與相關專業背景緊密結合，授課內容應根據學科不同做出相應的變化，做到有針對性。根據不同學科的背景特點在內容上有針對性的調整。以我校普通化學課程為例，該課程是我校土木、材料、航空類、環境等理工科專業必修的基礎課。但從教學情況來看，教學效果均不太理想，經分析很重要的一點原因就是學生認為該課程與其專業的相關性不高，沒有引起重視。普通化學這門課程的內容主要介紹了物質聚集態、化學動力學、化學熱力學、化學平衡等化學基本原理以及電解質溶液的解離平衡、電化學平衡和相平衡相關知識，另外對界面現象和膠體分散系也進行了詳細的介紹。課程內容涵蓋了寬泛的知識點，并且是上述工科專業必須掌握的基礎知識。而如果僅在課堂上只是講授課本知識，往往不能讓學生與其專業背景聯系，造成學生對該門課程的重視程度不夠。因此，要達到好的教學效果，首先就需要對教學內容進行針對性的改進；比如，針對于材料專業的學生，在講授該門課程時，應該引入接地氣的實際應用案例以及和專業緊密相關的內容。

3.2 策略二 豐富教學模式

通過對大學生學習行為數據分析發現，大學生普遍的學習難題主要包括學生自律性差，學習拖延，學習資源匱乏等等。以上結果都是傳統教學模式結果導致的。傳統教學模式主要是老師主導整個教學活動，學生大多是被動接受。其次，高校教學主要是以知識為本位，老師缺乏教學情感的注入，而學生也是為了考試而學習。在課堂上主要依靠教師課件和板書展示學習，學生在課堂的參與感不強。單一的傳統教學模式下學生的學習興趣下降，出現在課堂中玩手機、睡覺等現象，導致教學效果差。

目前在大數據科學技術的推動下，信息技術的發展給高校教育帶來了新的機遇，打破了傳統的教育模式，采用一系列智能教學平臺，如“藍墨云”，“雨課堂”和“超星學習通”等，將混合式學習模式引入課堂，對固有的學習模式進行創新，從而解決傳統教學模式的弊端[5]。以藍墨云班課為例，云班課以智能手機為載體，教師可通過云班課提前上傳課程相關的教學資源以及發布課程教學計劃，讓學生在課前梳理課程知識構架并提前掌握課堂教學內容，促進學生快速消化課堂教學內容，同時可通過資源推送豐富教學資源，拓寬學生的知識面。另外，還可利用平臺工具增加課堂互動及課堂的趣味性，提高學生在課堂的參與感，有效提升學習興趣。以普通化學的膠體相關教學內容為例，在利用云班課可以開展多種教學活動，首先學生可通過“云材料學習”來了解該部分教學內容，課后教師通過“作業/小組任務”發布課堂討論和課后作業，就以膠體教學內容為例，分小組列舉氣溶膠、液溶膠、固溶膠的實例。通過小組活動，讓學生去主動了解相關教學內容，同時培養學生的團隊合作精神，并活帶動課堂氣氛。

重要的是，可利用軟件的后臺數據及數據分析實時了解學生的學習情況，通過信息反饋促進課堂教學的不斷改進。同樣以普通化學的膠體相關教學內容為例，可通過“投票/問卷”來及時得到學生們對本次課程學習情況和對教學意見的反饋，比如發布“教學進度是否合適”、“對本次課程內容的掌握程度”等相關教學意見，從而可以快速獲取學生們對本次課程內容的掌握情況，教師可根據意見反饋來及時調整自己的教學計劃、方式或教學內容。

另外，學生也可根據可視化學習行為數據及個性化學習分析報告，實時掌握自我學習動態，有效促進學生自主學習，督促學生課后作業的完成，克服學習拖延癥，提高學習積極性。利用這種線上學習模式，不受時間和地點的限制，信息技術的優勢拓寬了學生的時空柔性。

3.3 策略三 注重教學評價

教學評價是高等教育的重要環節之一，這過程不僅包括對學生學習情況的評價，也包括學生對課堂教學的意見反饋。隨著大數據科學的發展，數據挖掘與統計分析變得越來越重要，人們可依靠大數據技術做出更多可靠的決策，為人類發展提供正確方向。同理，我們可以利用大數據技術來提高教學評價的有效性和時效性，進一步推動高等教育事業。目前高校的教學評價方式不斷多元化，包括相關的教學工具來獲取具體的評價內容，在大數據的思維下對搜集到的信息進行數據分析和整合，根據整合的結果來分析教學過程中存在的問題，提出改進的措施。比如，教師可在課堂上通過“雨課堂”“藍墨云”或“超星學習通”等現代數字信息教學工具進行一些小測驗，通過對后臺數據的分析，能夠準確地反饋同學們的測驗情況，以便老師及時了解同學們的薄弱環節，對癥下藥，進行有針對性、有重點的教學，從而提高課堂效率。以上教學工具的應用和推廣正是受大數據思維和技術發展影響的結果，從目前高校對現代數字信息教學工具的使用情況來看，通過大數據技術能快速并準確地獲得教學評價結果，實現了對學生學習過程的多維評價，提高了高校教學評價的可靠性和時效性，促進高校教育的快速發展。

4 結 語

目前，在大數據不斷發展的背景下，信息科學技術持續推進著高校教育的改革，同時高等教育改革也飛速前進，包括積極開展教學模式的改變、師資隊伍質量提升、教學評價體系完善等。作為新一代高等教育事業的參與者，在大數據思維和現代化教學工具的啟發下，以高等工科普通化學為例，提出了教學模式創新和評價方式創新的具體策略，為我國高等教育事業發展和高素質人才的培養獻出一份微薄之力。