基于Blackboard與微課的《物理化學實驗》教學改革與實踐

李艷艷，章劍波，葉 飛

(南方科技大學 材料科學與工程系，廣東 深圳 518055)

2016年中國正式加入國際工程教育《華盛頓協議》組織，標志著我國工程教育質量得到國際認可，此后，各大高校掀起工程教育認證熱潮[1-2]。依據工程教育認證標準，對于學生評價部分，要求對于學生在整個學習過程中的表現進行跟蹤與評估，并通過形成性評價保證學生畢業時達到畢業要求。形成性評價包括在教學過程中通過各種方式觀察和評價學生的學習狀態，發現問題進行及時糾正，并通過學生的反饋有針對性的改進教學。因此，對于課程教學建設提出新的要求，需要不斷完善和健全教學環節建設，同時教師需要注重學生的反饋，據此開展教學，并加強學習評價體系建設。

我校材料科學與工程專業自成立以來，努力朝著工程認證的標準進行課程建設，按照“學以致用”的要求注重學生工程知識的學習及工程思維的培養。《物理化學實驗》是一門基礎實驗課程，按照工程認證的要求，學生必須具備解決復雜工程問題所需數學、自然科學、工程基礎和專業知識，并能夠將這些知識用于解決復雜工程問題。作為基礎課程應該加強辨別、表達和分析復雜工程問題能力的培養，以達到“解決復雜工程問題”的培養目標[3]。因此，對于學生基礎工程知識能力的培養是基礎課程，特別是實驗課程教學的重點，此外，學生還需要通過課程的學習，形成自主學習的能力，并建立終身學習的意識，具備終身學習的思維和行動能力。

隨著信息技術的發展，各種網絡平臺和智能化工具正逐步進入各大高校的課堂中，如Blackboard(以下簡稱BB)平臺、Sakai系統、慕課、微課、雨課堂和翻轉課堂等[4-5]。根據工程教育認證的要求，本文提出將BB平臺和微課運用到《物理化學實驗》課程中，主要應用于課前和課后的環節，并在課堂中輔助實驗操作，通過分析其可行性，進行探索實踐，并對于學生的滿意度進行調查。

1 《物理化學實驗》教學現狀分析

《物理化學實驗》是針對我系大二學生開設的一門基礎實驗課程，由于實驗理論成熟，實驗內容較為經典，實驗類型以驗證型為主，探究性為輔，著重學生實驗過程中的規范技能訓練、實驗的數據處理以及實驗報告撰寫能力，培養學生認真嚴謹的實驗作風、規范嫻熟的實驗技能、靈活創新的分析問題和解決問題的能力，為材料學綜合實驗課程的學習奠定堅實的基礎。

傳統的實驗教學模式為上課前學生根據實驗方案進行預習，并完成預習報告；上課時教師簡單講述理論并演示實驗操作之后，學生根據實驗方案和教師講解開展實驗，并記錄實驗數據；課后提交實驗報告。教師根據學生預習、課堂表現以及實驗報告給予評價，并進行成績評定。這也是目前大多數高校采取的教學方式。筆者在近幾年的教學實踐中發現，這種教學模式存在如下問題，具體包括：

(1)課前對實驗缺乏直觀了解，并且缺乏反饋。學生在課前只是通過實驗方案學習實驗，對于實驗設備及操作缺乏直觀認識，無異于“紙上談兵”，不利于實驗課程的學習。并且由于缺乏交流，教師不清楚學生的預習情況，學生困惑之處也不能及時得到反饋，不利于教師有針對性地開展教學；

(2)學生按部就班完成實驗，缺乏思考。課堂上學生根據實驗方案中的步驟，一步一步完成實驗，只是學習了實驗操作，缺乏對于原理以及實驗中可能存在問題的思考，不利于發現問題、分析和解決問題能力的培養；

(3)課后缺乏總結與討論，學生根據實驗方案內容，將實驗數據處理及分析整理之后即可完成實驗報告，缺乏對于實驗的總結以及深入思考，教師批閱報告之后也未能及時將信息反饋給學生，這樣學生不清楚自己實驗報告的問題，不利于歸納總結及創新能力的培養。

因此，現有的教學方式已經很難適應新時代對于人才培養的需求，也很難滿足工程教育認證基本的要求。為了提高教學質量，增強學生的學習效果，培養學生分析和解決問題以及創新能力，對于實驗教學改革已是迫在眉睫。

2 Blackboard與微課輔助教學的可行性分析

2.1 Blackboard

BB平臺為教師和學生創建了自主的網絡學習環境，使教師和學生擁有個性化教與學的空間，其功能可覆蓋整個教學過程。但實驗課程與理論課程不同，實驗操作訓練是課程的核心，是任何網絡課程都不能取代的，因此，BB平臺可以通過豐富的應用工具來輔助實驗教學建設。其主要功能包括課程建設、教學資源共享展示、教學互動及交流協作等。教師可通過BB平臺有效地管理課程、設計教學、布置作業和評測反饋，這種靈活的教學方式有利于提高教學質量[6]。學生可以通過豐富的板塊內容隨時隨地，根據自身需求獲取教學資源，參與學習活動，使學習更主動，進而提高學習效果，養成自主學習的習慣。

2.2 微課

微課是以微視頻為主要載體的新型教學資源，通過某一知識片段的講解輔助學習活動。微課視頻需要內容顯著，重點突出，講述學習過程中的一個知識點，或者一個問題的解決思路和方法等[7]。

對于實驗課程，學生單純地通過實驗方案進行預習，畢竟是“紙上得來終覺淺”，對于實驗儀器和實驗操作欠缺直觀的了解，而通過教師制作的實驗操作微課，則可以清晰明了地了解實驗儀器，以及學習實驗操作，特別是對于一些實驗細節的掌握有很大的幫助。微課對于實驗教學的意義主要包括：利于學生預習時了解實驗設備并掌握規范化操作，有助于課堂上學生基本實驗技能的訓練，促進學生實驗數據處理能力的提升。通過將微課應用于課前、課堂和課后，保證教學活動和學習活動的連貫性，完善教學環節建設。但微課由于缺乏平臺監督，需要學生高度配合，若學生不能積極主動學習，則對于實驗的學習意義不大，因此微課的實施需要網絡平臺予以輔助。

因此，結合BB平臺與微課的特點，將兩者結合應用到實驗教學中具有充分的理論可行性。

3 基于Blackboard平臺與微課融合的教學設計與實踐

針對《物理化學實驗》教學中存在的問題，將BB平臺和微課優勢互補，探索將其融合應用到實驗課堂教學建設中，完善課前和課后的教學環節，改善實驗教學的質量。以“粘度法測定聚合物的相對分子質量”為例進行闡述。

圖1 基于Blackboard平臺與微課的教學設計

3.1 課前教學建設

3.1.1 制作實驗微課

根據實驗內容將高聚物分子溶液的配制、純溶劑流出時間的測定和溶液流出時間的測定利用高清攝像機錄制成視頻，實驗數據處理利用錄屏軟件錄制成視頻，然后通過“快剪輯”軟件對視頻進行處理，如添加字幕、剪切視頻等，制作成簡短、高質量的微課視頻。每個視頻講解一個知識點，言簡意賅，利于學生對于實驗操作及數據處理的學習。

3.1.2 基于Blackboard平臺的設置

對于BB平臺的課程建設，通常可以采用“以資源為中心”和“以學習活動為中心”進行建設，為了充分體現“以學生為中心”的教學理念。我們嘗試將兩者結合，以“學習活動”為主，“資源”為輔，進行課程建設。課程建設將分四步走：

3.1.2.1 課程信息設置

課程通知部分在課前將課程的上課時間、地點、內容及預習要求等通過“創建公告”的形式進行設置，讓學生對于課程提前了解；教師簡介部分，將授課教師的基本信息，聯系方式等設置；課程簡介部分，對于本實驗的學習目的、基本原理、實驗操作等進行簡單說明。

3.1.2.2 課程內容設置

通過創建項目，說明內容信息，并將實驗方案作為附件上傳文件，學生可以在課前下載進行預習；通過創建文件，將微課視頻進行上傳，方便學生提前下載觀看學習；同時，通過查找一些與課程內容相關的優秀文字及視頻資源，將其上傳至BB平臺，供學生學習參考。

3.1.2.3 互動專區

首先組建課程小組，對于實驗預習中的問題，以小組形式進行交流討論，并展示自己的答案或者成果進行資源共享。

3.1.2.4 學習評價

課前學生將預習報告上傳，教師及時進行批改并給出反饋意見，學生可以及時改正，教師可以掌握學習預習情況，并據此開展教學。同時，對于學生的預習情況給予評價。

3.2 課堂授課及實驗操作

教師針對預習中的問題，有針對性地簡單講解理論及實驗操作部分，學生根據教師的講解以及實驗微課，進行實驗操作，節省熟悉儀器時間，解決操作易錯的問題，實驗過程中若有疑惑或者問題可以隨時交流討論，教師將學生的問題進行匯總。此外，教師根據學生的實驗操作及交流討論給予評價。

3.3 課后復習

教師將學生預習和課堂中討論的問題進行匯總制作復習資料，并上傳至BB平臺。學生根據復習資料進行復習，完成測驗題目，歸納總結之后完成實驗報告，并上傳至BB平臺。教師及時批閱試題及實驗報告，并給出反饋意見，師生和生生可以針對實驗中的問題進行進一步的討論，達到深度學習的目的。通過分析、總結實驗中的問題，養成勤于思考、善于總結的良好習慣，并為解決復雜工程問題奠定基礎。教師根據學生的實驗報告及交流討論情況給予評價。

因此，將BB平臺與微課融合應用到《物理化學實驗》課程中，既能讓學生學習規范的實驗操作技能，又能解決課前預習和課后復習中存在的問題，完善教學環節建設，形成合理的評價體系。通過一個學期(32學時)的教學實踐，對學生發布調查問卷，結果表明，近80%學生認為采取網絡輔助教學的形式，有利于實驗課程的學習。

4 結語

針對《物理化學實驗》教學中存在的課前及課后教學環節建設不完善，以及學生在學習過程中的評價不全面的問題，基于工程教育認證要求，通過將Blackboard與微課融合應用到《物理化學實驗》課程的課前預習，課堂操作及課后復習環節，進一步完善了課堂教學建設，強化了學習評價體系。實現了從傳統課堂到新型課堂的轉變，從知識課堂向能力課堂的轉變，從填鴨式教學到互動式教學的轉變，從教師講授為主到學生學習為主的轉變，從而深化了實驗教學建設，提升了教學質量。