分析化學實驗慕課國家精品課程線上線下的混合教學模式

魏曉峰(華僑大學材料科學與工程學院，福建 廈門 361021)

0 引言

化學實驗類課程是一類以化學實驗技能訓練為主的實操類課程，依托化學理論實現對化學反應的具象化認知，著重培養學生對理論的實踐轉化能力，發現與解決系統性和突發性問題的能力，以及數據的分析提煉與結論的重點歸納能力。而分析化學實驗是化學實驗類課程中專門培養學生檢測邏輯與數據分析思維的一門專業必修課程，是分析化學中經典化學領域的實際應用，起到重要的理論聯系實際，“學以致用”目標的落實和拓展[1-2]。而面臨全球大流行趨勢下的逆境，分析化學實驗乃至大多數實驗類課程遇到理論知識與實驗技能銜接脫節的不利境地。因此，急需在疫情當下的特殊時期，探索出更為有效的線上線下混合教學模式來進行分析化學實驗課程。

傳統教學模式之所以被大量使用在于其保留的極大優勢：教學耗時短，提高學生理解程序實驗，教授方式簡單，常用的教學方法提供足夠的經驗積累，方便的過程控制和學生管理，以及標準化的實驗預期成果[3-4]。但同時，越來越多的研究發現傳統實驗教學模式存在著諸多弊端[5-6]：(1)標準化操作流程導致被動式的執行；(2)環節設置不利于引發興趣和試錯；(3)大班教學無法充分討論與延伸思考；(4)有限的操作時間無法因材施教；(5)無再試驗求證環節。傳統實驗教學通常被稱為“接受式教授”，學生學習被動，實驗過程思考不夠，僅遵循設定程序執行。1935年施倫森格關于實驗教學研究顯示：實驗時學生養成了獲得預期結果的習慣，而不是對觀察和了解試管中發生的事情感興趣[7]。因此，需以學生為主體，以激發學習主動性為目標，改變原有的“植入式”授課為“引導式”教學，結合授課形式與考核方式的多元化設計，摸索出適應新時期分析化學實驗課程的教學新模式。疫情當下，如何有效銜接理論課教學，把在線實驗與線下實際操作有效融合，真正提高學生參與度，激發探索熱情，是新模式嘗試過程中的聚焦點。據此，依托線上慕課國家精品課程，引入“翻轉課堂[8]”的教學理念對授課方式進行線上線下的結構重整，團隊式學習激發學生的主動性并增強協作能力，我們將從以下三個方面來著手，探究基于當代新理念新技術支持下的分析化學實驗教學新模式。

1 基于慕課國家精品課程的線上學習與“自主備課”

慕課MOOC網站平臺提供了充足的網絡實驗課程資源。就分析化學實驗來看，既有基礎化學實驗(分析化學)國家精品課程，也有各大高校的分析化學實驗網絡課程可供選擇學習。學生有充足可靠的素材可以發揮線上自主學習的主觀能動性，去應對長期的遠程實驗課程學習以及隔離狀態下的短期學習。學生可通過在線課程詳細了解到實驗原理及相關知識點、視頻化的儀器步驟操作、文本流程、課后思考題以及發散討論專區等五大模塊對實驗項目進行充分的線上學習。即便在特殊情況下需遠程開展分析化學實驗教學，也能充分進行實驗展示、問答互動等多數環節。結合任務式的問題歸納機制，讓學生學習完后對實驗關鍵性要點進行歸納，提交主觀答案計入平時分。借此，除了實際操作中對儀器使用和突發問題的解決能力訓練，在線課程與仿真模擬實驗聯用的自主學習方式已能接近80%的線下分析化學實驗課程教學環節，實現實驗類課程的遠程教育。“自主備課”需要與自主學習雙管齊下，共同保障遠程線上實驗課學習的質量和評測主動學習的效果。以30人規模的班級為例，分析化學實驗課程涵蓋6個實驗，每個實驗根據 a實驗原理，b儀器使用，c實驗操作，d數據處理，e誤差分析等分為5大部分。30人分6組，每組5人進行團隊備課。授課當天對團隊5名同學進行隨機排序授課，以此保證5名同學對該實驗的所有環節都熟練掌握。而其他同學將通過后續的問答檢驗環節進行自主學習效果考察。團隊備課具有互動討論，共享素材，知識點延伸等傳統教學模式不具備的主動學習優勢。團隊成員需要把線上的素材進行整合，形成條理清晰的PPT，提煉過程大大優于被動地實驗執行。探索初期，需要老師共同參自主備課，同時準備應急預案糾錯補漏。

2 團隊式線下自主授課與問答檢驗

線下授課可以更好地發揮團隊授課的特點。相比于線上講授，線下授課同學需要更高的臨場講演能力，語言流暢性和嚴謹的表述邏輯。線下團隊授課過程可以最大程度地提高實驗操作技能的展示效果和互動效果。仍以30人的班級為例，單一實驗5人團隊可以1人講授，5人(含教師)操作展示。把30人的大班分拆為6人一組的小班，演示結束后還可實現更充分的互動問答，對操作細節和注意事項的教學更為直觀。對于線下課程的備課，需要兼顧到儀器展示、使用講解，誤差來源解析等實際操作流程，教師需對備課團隊進行提前指導以避免錯誤示范。

為了強化團隊授課的教學效果，聽課學生需對授課團隊進行提問，記錄問題和答案于實驗報告中，問答結果作為考核評分的重要組成部分。另外，授課團隊也要準備拓展思考讓聽課組作答。該設計起到了對實驗要點思考與課程互評的作用。教師需引導授課團隊對思考題進行標準化的設置。并參與現場問答并釋疑，做好考核記錄。該環節不確定性強，更能考驗學生的備課(或預習)水平。為了強化“翻轉課堂”理念，該部分考核權重占比較高，以促進學生重視團隊備課及線上學習。

3 考核系統與教學效果反饋機制的建立

線上線下混合教學的考核系統需把握新模式的引導核心，促進學生自主學習，充分掌握實驗原理、儀器使用、精細操作、與數據處理與總結等知識要點。考核權重不單一均等化，需傾向性的提高自主學習與問答環節的比重，督促學生重視線上課程準備，最大程度地發揮精品課程的作用。下表詳細列舉了線上線下混合教學新模式的考核標準(表1)。新模式在嘗試過程中，需與傳統模式進行教學效果比較并形成反饋機制。實踐教學中的現場操作、實驗報告完整度、實驗結果準確度及偏差控制等三方面就能有效衡量新模式的教學效果。首先，操作的規范化：從儀器準備，數據記錄，過程操作等考察。其次，實驗報告完整度：不限報告范本，重點考察回答檢驗部分學生對思考題和誤差來源的解析。最后，實驗結果準確度及偏差控制(以加標濃度作為參考標準值)。通過以上三項的反饋效果進行調整，對課程設置過程中各環節的內容、要點與權重比進行優化，不斷完善分析化學實驗教學新模式。

表1 分析化學實驗考核標準

4 結語

面對疫情常態化的考驗，包括分析化學實驗在內的實驗類課程需要不斷地利用互聯網和新的教學理念來提高實驗教學水平，真正實現以學生自主學習為宗旨的引導式教學，激發學生對實驗的好奇心與做好實驗的進取心。即便在疫情下實驗課程面臨諸多不確定因素，線上線下的混合教學新模式也能應變得當，保質保量的引導學生在掌握理論課學習后及時參與到相關實驗課程的學習中，不延學，不缺課，更好地把理論和實踐應用結合起來。基于慕課平臺優秀的國家精品課程，通過不斷優化的教學效果反饋機制，最終建立有效、可靠的線上線下混合實驗教學新模式。