“地球化學”課程混合式教學改革探索與實踐

楊莎　李瑋

[摘 要] “互聯(lián)網(wǎng)+”時代，混合式教學正在成為課程教學的主流模式。“地球化學”課程是高校地質(zhì)類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，同時又是一門理論性很強的課程，在“新工科”背景下如何上好這門課程是值得思考的課題。以青海大學資源勘查工程專業(yè)“地球化學”課程為例，借助雨課堂教學平臺，從課程的授課內(nèi)容、授課方式、考核形式三個方面開展線上線下相結(jié)合的教學改革探索和實踐，通過對課程達成度、課程目標進行分析，全面掌握教師的教學效果與學生的學習效果。

[關(guān)鍵詞] 地球化學;混合式教學;授課內(nèi)容;授課方式;考核形式

[基金項目] 2019年度青海大學分類課程建設(shè)項目“地球化學三類課程”（FL193023）;2018年度青海省科技計劃項目“湟水河流域重金屬Cd、Hg同位素研究及其污染源示蹤”（2018-ZJ-956Q）;2018年度國家自然科學基金項目“U-Pb同位素體系的核體積效應(yīng)及其在定年校正和動力學分餾上的應(yīng)用”（41703012）;2020年度青海大學兩級財政建設(shè)專項“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程重點學科建設(shè)項目”（41250103）

[作者簡介] 楊 莎（1987—），女，四川崇州人，博士，青海大學地質(zhì)工程系副教授，主要從事地球化學和同位素地球化學理論與教學研究;李 瑋（1989—），女，山東即墨人，博士，青海大學地質(zhì)工程系副教授，主要從事微體古生物學與孢粉生物地層理論與教學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）16-0053-04? ? [收稿日期] 2021-01-20

一、引言

地球化學是一門研究地球及其內(nèi)部次級系統(tǒng)（含部分其他宇宙體）的化學成分、化學運動和化學演化（即化學元素及其同位素在地球演化過程中的分布和遷移規(guī)律）的學科[1]。地球化學學科產(chǎn)生于化學和地質(zhì)學，成為獨立學科后，旨在運用化學原理解決地質(zhì)問題[2]。地球化學是以化學元素及其運動方式為研究對象，以自然物質(zhì)的組成及其各類化學運動形式為研究內(nèi)容，是地球科學中研究物質(zhì)成分的主干學科[3]。地球化學、地球物理學和地質(zhì)學是地球科學的三大支柱學科[4]。地球化學的研究和應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊，可以概括為“上天、入地、下海”，幾乎包含地球科學的所有領(lǐng)域。

“地球化學”是青海大學地質(zhì)工程系資源勘查工程專業(yè)三年級學生非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，本文針對“地球化學”課程傳統(tǒng)教學過程中存在的諸多問題，從授課內(nèi)容、授課方式、考核形式三個方面開展線上線下相結(jié)合的教學改革探索和實踐，激發(fā)學生的興趣，引發(fā)學生思考，提高課堂教學質(zhì)量，培養(yǎng)適應(yīng)21世紀地質(zhì)行業(yè)新形勢下的專業(yè)人才。

二、傳統(tǒng)教學存在的問題

“地球化學”授課學時共計48學時，理論教學42學時，實驗教學6學時，主要以教師講授為主的模式進行教學，學生參與度非常低。就傳統(tǒng)的授課內(nèi)容、授課方式、考核形式而言，“地球化學”課程的教學主要存在以下三個問題。

（一）授課內(nèi)容滯后

授課內(nèi)容基于教材，但又高于教材[4]。“地球化學”是學生發(fā)展地學類知識的基礎(chǔ)、培養(yǎng)地學思維的前提，幫助學生掌握科學的地學思維，并且能解決實際地質(zhì)問題。當前，地球化學研究的過程已經(jīng)從對靜止、平衡態(tài)和可逆過程的研究向動態(tài)、非平衡態(tài)和不可逆過程的研究發(fā)展，穩(wěn)定同位素的研究內(nèi)容已經(jīng)從傳統(tǒng)的穩(wěn)定同位素向非傳統(tǒng)穩(wěn)定的同位素進行轉(zhuǎn)變。針對傳統(tǒng)授課內(nèi)容而言，“地球化學”課程傳統(tǒng)的授課內(nèi)容體系缺乏對現(xiàn)代地球化學學科發(fā)展中產(chǎn)生的新理論、新方法的關(guān)注，滯后性明顯。從具體內(nèi)容上分析，較少闡述地球化學的熱點研究，缺乏對新方法、新理論應(yīng)用的闡述。從內(nèi)容體系上看，仍是沿用多年前的體系結(jié)構(gòu)，重理論和方法的闡述，輕有關(guān)現(xiàn)象的分析。

（二）授課方式陳舊，授課手段落后

在傳統(tǒng)的“地球化學”授課過程中，基本上以教師機械傳輸手段為主。教師負責講授，學生負責聽課，學生參與度非常低。這種傳統(tǒng)教學方法往往會壓抑學生的學習個性，減弱學生主觀能動性和創(chuàng)造力，造成“形而上學”，教學效果較差。因此，為了適應(yīng)當前大數(shù)據(jù)時代地質(zhì)行業(yè)發(fā)展的新趨勢，必須以學生為主體的課堂教學來培養(yǎng)學生的地球化學思維。

（三）考核形式單一

傳統(tǒng)的考核形式包括考勤、作業(yè)、實驗報告和期末考試四部分內(nèi)容，形式比較單一，只能體現(xiàn)學生是否到課，作業(yè)、實驗完成度以及學生對知識的記憶能力，未能較好地體現(xiàn)“地球化學”課程教學的過程性環(huán)節(jié)。

三、教學模式改革實施過程

采用傳統(tǒng)的教學模式，難以達到教學目標，故應(yīng)對教學模式進行改革，提升“地球化學”課程的教學效果。具體改革實施過程如下。

（一）優(yōu)化授課內(nèi)容

就“地球化學”課程傳統(tǒng)授課內(nèi)容而言，缺少地球化學學科熱點研究領(lǐng)域的內(nèi)容。“地球化學熱力學”“地球化學動力學”是兩門單獨的課程，中國科學院大學針對研究生開設(shè)，針對本科生而言，并未開設(shè)這兩門課程，考慮到這兩個方向是地球化學研究的重點內(nèi)容，因此，增加了地球化學熱力學和地球化學動力學兩個方向理論知識的講授。元素的地球化學遷移在地球化學研究過程中仍然具有非常重要的作用，因此，增加了此部分理論知識。對于穩(wěn)定同位素地球化學章節(jié)，在講授傳統(tǒng)同位素的基礎(chǔ)上，增加了汞等非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素的理論知識。在總課時不變的基礎(chǔ)上，合理調(diào)整了各章節(jié)的授課課時，將著重點放在同位素部分，在講授理論的基礎(chǔ)上，引入同位素定年、非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素測試分析案例，幫助學生理解記憶。

（二）混合式教學改革與實施

1.混合式教學簡介。教學不僅是教給學生知識，而且是培養(yǎng)學生如何主動獲取知識并進行思考的能力。混合式教學是互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)普及的新時代背景的下一種嶄新的教學模式。既保留了傳統(tǒng)教學的優(yōu)勢，又順應(yīng)了世界網(wǎng)絡(luò)化的時代洪流，推崇“教師主導，學生主體，二者并重”的新型教學思想，教師全面引領(lǐng)和控制教學過程，通過討論、測試等方式激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的參與度，讓學生主動參與學習進程，提升其積極性和主觀能動創(chuàng)造性[5]。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，混合式教學正在成為未來教學的新常態(tài)[6]。混合式教學既能激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的自主學習能力，又能提高教學質(zhì)量，達到課程的教學目標。

2.線上線下混合式教學實施。為提升“地球化學”課程的教學效果，切實推進課程教學模式改革，“地球化學”課程建設(shè)團隊結(jié)合課程實際，構(gòu)建了“地球化學”課程線上線下混合式教學模式。教師借助雨課堂教學平臺進行線上、線下教學工作，采取課前預習材料推送、直播教學、課程討論、課后練習等多種教學方式，具體實施過程如圖1所示。

一是課前預習材料推送。課前教師梳理知識點，制作預習材料與教學課件，通過雨課堂平臺將預習材料推送給學生，使學生了解下節(jié)課的授課主題和重點，并且要求學生在預習后完成習題并向教師反饋預習中存在的疑問。教師查看學生完成習題的情況并總結(jié)梳理學生預習過程中存在的疑問，分析學生的預習情況和對知識點的掌握情況。針對有討論內(nèi)容的課程，提前發(fā)布討論的主題，方便學生提前查閱文獻，進行小組內(nèi)探討，從而掌握相關(guān)知識。

二是課中知識內(nèi)化。教師借助雨課堂平臺進行線上直播教學，通過重難點知識講解、提問、測試、討論、講短課等方式，幫助學生吸收、內(nèi)化重難點內(nèi)容。具體實施過程為：課程前10分鐘通過提問、測試等手段幫助學生復習上節(jié)課的重點內(nèi)容。教師講授新課的同時，要求學生做好筆記，在講到重點內(nèi)容時，適時提問或發(fā)布測試題，一方面可以提高學生的注意力，另一方面可以測試學生的學習情況。課程最后10分鐘，將課堂交還給學生，由各小組學生講短課、開展討論以及小組之間進行互評交流的方式，增加學生的參與度，提高學生學習的積極性。最后，教師對提問、測試情況進行分析、總結(jié)，幫助學生鞏固相關(guān)知識點。

三是課后鞏固提升。課后學生通過雨課堂的回放功能，回顧授課內(nèi)容，有針對性地復習所學知識，梳理知識點，提升學習能力。學生在課后完成教師雨課堂發(fā)布的作業(yè)，提出疑點難點，教師參與討論答疑解惑，引導學生深入思考、學以致用。課程設(shè)置“最美筆記”獎，評選出最美筆記一、二、三等獎，鼓勵學生做筆記，推崇“好記性不如爛筆頭”的道理。

（三）課程考核方案設(shè)計

依據(jù)授課內(nèi)容、考核內(nèi)容及要求、教學組織形式[7]建立“地球化學”課程的考核方案，重點體現(xiàn)過程性考核，增加學生的參與度，達到“地球化學”課程的考核目標。本次課程考核方案設(shè)計中涉及的考核目標有五個，分別為課堂表現(xiàn)（權(quán)重0.25）、文獻綜述（權(quán)重0.05）、期中考試（權(quán)重0.2）、實驗（權(quán)重0.1）和期末考試（權(quán)重0.4）。課堂表現(xiàn)貫穿線上線下整個教學過程，主要包含預習完成情況、出勤率、筆記、討論、講短課、線上測試、課后作業(yè)等諸多方面，其中線上討論和講短課是以小組形式進行。

四、教學目標達成情況剖析

本文以2017級資源勘查工程1班為例，根據(jù)各項課程目標的成績和權(quán)重，從而計算教學目標達成情況，藍色水平線為達成度目標值65分[7]。“地球化學”課程教學目標達成度如圖2所示。

從2017級資源勘查工程1班“地球化學”課程教學目標達成度來看，2位同學低于設(shè)定的目標值（65分）。原因分析：2名學生在課堂表現(xiàn)、文獻綜述、實驗三個環(huán)節(jié)成績良好，但是期中和期末考試成績不甚理想。38名學生達到設(shè)定的目標值（65分），其中4名學生的成績處于達成的臨界狀態(tài)（65～69分），原因分析：這4名學生的成績?nèi)菀纂S著考核目標難易程度的變化而波動，具一定偶然性，不同指標的權(quán)重比發(fā)生變化易導致其成績變化。其余34名學生的達成度在70分以上，這類學生各環(huán)節(jié)完成情況更好，不同指標的權(quán)重比發(fā)生變化導致其成績變化較小，成績更為穩(wěn)定。

從達成率來看，“地球化學”課程總評成績達成率為95%，遠超預期的授課目標。從單一課程目標達成情況分析，40名學生的課程表現(xiàn)、文獻綜述、實驗三個環(huán)節(jié)的成績良好，達成率100%，優(yōu)秀率分別為57.5%、40%和70%（見表1）。期中考試環(huán)節(jié)有4名學生達成度未到設(shè)定值65分，優(yōu)秀率為30%。期末考試環(huán)節(jié)有10名學生達成度未到設(shè)定值65分，優(yōu)秀率為17.5%。從各項權(quán)重看，期中和期末總占比60%，因此，期中、期末考試成績的高低直接決定總評成績是否達到設(shè)定值。

從圖3可見，0～69分有6人，70～89分有26人，90～100分有8人，總評成績與教學目標區(qū)間人數(shù)呈“中間高，兩邊低”的正態(tài)分布特征，遠超過教學設(shè)計的預期效果，表明絕大部分學生能較好地參與并完成整個教學過程，適應(yīng)線上線下相結(jié)合的混合式授課方式。因此，“地球化學”課程教學設(shè)計與教學過程實施符合教學規(guī)律，本次混合式教學改革切實可行。

五、結(jié)語

地球化學線上線下相結(jié)合的混合式教學改革本著“教師主導，學生主體”的思想，在已有教學經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，優(yōu)化授課內(nèi)容，對授課模式和課程考核方案進行精心設(shè)計。“地球化學”課程開展線上線下相結(jié)合的混合式教學模式改革，學生更多地參與到教學進程中，學生對地球化學的興趣更加濃厚，自主學習能力也進一步提升，教學效果凸顯，教學過程更加規(guī)范。盡管此次改革成效顯著，但在后續(xù)的授課中還需不斷改進和完善課程的教學過程。

參考文獻

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[2]陳駿，王鶴年.地球化學[M].北京：科學技術(shù)出版社，2004.

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Exploration and Practice of the Mixed Teaching Reform for Geochemistry Course

YANG Sha， LI Wei

（Department of Geological Engineering， Qinghai University， Xining， Qinghai 810016， China）

Abstract： In the era of "Internet+"， mixed teaching is becoming the mainstream model of course teaching.The Geochemistry course is an important basic course for geology majors in colleges and universities， and it is also very theoretical. It is worth thinking about how to teach this course under the background of "emerging engineering education". Taking the Geochemistry course of resource prospecting engineering major of Qinghai University as an example， and based on Rain Classroom teaching platform， we carry out the exploration and practice of online and offline mixed teaching reform on teaching contents，teaching methods and evaluation forms. The teaching effect of teachers and the learning effect of students are fully grasped through the analysis of the course achievement degree and learning objectives.

Key words： Geochemistry; mixed teaching; teaching contents; teaching methods; evaluation forms