輕度混合式教學在工科基礎化學課中的應用

周加貝，魯厚芳，賴雪飛，謝川

四川大學化學工程學院，成都 610065

1 輕度混合式教學的應用背景

1.1 大一新生的化學基礎差異性問題

“近代化學基礎”是四川大學工科基礎化學的一門主干課[1]，面向大一新生的基礎化學課。其前三章內容為物質結構基礎，包括原子、分子、晶體及配合物結構。其前置內容為高中的化學選修3物質結構與性質，該部分內容為選修，各省份對該部分要求不一致(如表1所示)，導致部分學生高中沒有學過這部分前置內容。正如《聰明教學七原理》所指出，若學生基礎知識不足，就可能導致學習新知識遇到困難[2]。物質結構部分內容較為抽象，且傳統講授式上課，教師通常以學習能力中等的學生掌握能力為基礎來進行組織授課，較難照顧到這部分沒有基礎的學生。如果大一新生在第一門專業相關基礎課的首階段學習中就遇到了困難，除影響本門課的整體學習進度外，還可能影響他們建立對大學學習的自信[3]，甚至影響其整個專業的發展。

表1 某2018級“近代化學基礎”班級學生化學基礎

1.2 輕度混合式教學

如果學生在課前能夠利用在線資源學習化學選修3的內容，則可彌補這部分基礎的差距，線上學習與線下學習相結合，就是混合式學習的一種形式[4,5]。與講授式課堂不同，混合式教學中教師通過設計實現學生混合式學習，教師能更充分地利用課內學時，學生可達成更好的學習成效[6]，是以學生為中心的學習和教學方式的革命[6,7]，采用混合式教學的班級成績普遍優于傳統教學的班級[8,9]。實施混合式教學，需要找到合適的切入點，且對于教師設計能力和學生的適應能力都有較高的要求，特別是大一新生在高中階段較少有在線學習經驗。

教學方法是為教學目的服務的，需建立在學情分析之上，以適應學生的學習水平和教師的教學能力。翻轉課堂教學與混合式教學不是同一個概念，但教學實踐中又有緊密關聯，解決翻轉課堂教學中問題的方法可以遷移到混合式教學之中[6]。翻轉課堂教學中學生課前自主學習、課堂鞏固提高，完全的翻轉課堂教學，學生需要在課前完全掌握所有基礎知識，學生的負擔會較重，需要教師對教學內容進行再設計，課堂研討也更適合小班化的課堂[10,11]。與完全翻轉的課堂策略相對的是輕量化的翻轉課堂教學策略，該種策略采用課前幾張簡要的PPT讓學生預習，學生課前的負擔較輕，輔之以正常講授式課堂加上手機互動，教師的備課壓力較小，可以有效降低翻轉課堂教學的實施難度，也更適合大班授課[12,13]。同理，如采用一種輕量化的混合式教學模式，也可以有效降低混合式教學的實施難度，同時適應大一新生的學習能力，進而有效解決教學實踐中遇到的問題，這也就是本文采用的輕度混合式教學。

如表2所示，輕度混合式教學有完整的SPOC體系(Small Private Online Courses，指面向某校某班的學生的限制性網絡課程)，比MOOC (Massive Open Online Cours，指面向社會大眾的大規模網絡開放課程)的學習更有針對性，目的僅為回顧高中化學選修3，因此學習的內容較少，其課前學習的強度遠低于完全混合式教學，讓大一新生可以在學習過程中逐漸培養線上學習的能力和興趣，與此同時，教師采用講授為主，雨課堂等互動手段為輔的教學手段，教師上手比較容易，學生聽課也較為習慣。

表2 講授式教學、混合式教學和翻轉課堂教學對比

2 輕度混合式教學的方法與實踐

從2015年秋季學期起，在“近代化學基礎”的物質結構基礎部分的學習中將輕度混合式教學引入課堂，建設歷程包括 2015年將答題器引入課堂互動，2016–2017年自制微課資源建設(圖1)，以及開始使用手機互動軟件進行課堂互動，2018年建設 SPOC“簡明大學·物質結構部分入門”，通過思維導圖鞏固課前學習，通過小班研討促進師生深入溝通。總共建設自制微課視頻16個，SPOC微課視頻31個等資源等。

圖1 輕度混合式教學流程圖

經過課題組5年堅持不懈的優化(表3)，目前輕度混合式教學主要由課前預習部分和課堂互動部分組成，流程如圖1所示。

表3 輕度混合式教學演進

其中課前主要為在線預習部分，包括在SPOC網站上觀看微課視頻，每次課前視頻約10–20分鐘，課前測驗5–8道，課前討論3選1 (組合一般為1道簡單題、1道復雜題和1道化學知識應用的題目)，學生根據課前學習內容繪制思維導圖。

教師根據學生預習情況進行備課，重點評講課前錯誤率較高的部分，并根據討論和精選優秀思維導圖回顧課前學習的內容。課堂上用手機軟件(愛課堂、學會學、雨課堂等)進行互動，第3小節分組進行小班研討，一般6–10人一組，每學期每位學生會有2次以上和老師小班研討的機會，每次研討約為45分鐘，主要為關于學習和經驗的分享與討論。

3 輕度混合式教學的效果評價

近代化學基礎I-1每周會上2次課，每次2學時課堂上課與1學時分組小班研討。課前會發布2次視頻，根據2018級學生匿名反饋59份問卷可知(表4)，60%以上的學生會選擇在課前一次性看完所有視頻，有40%不到會反復觀看視頻多次。有接近68%的學生周課前學時數在1小時以內，而有32%的學生周課前學時會超過1小時，部分學生用了更多的時間進行課前學習和更多次地觀看視頻，彌補基礎的差異。

表4 輕度混合式教學學生SPOC學習情況調查

實驗班與對照班授課大綱相同，教學時間相同，考試相同，兩位老師均不參與考試命題。為保證數據可比性，兩個班級采用流水閱卷，只對比應屆生的成績。

由圖2可知，在采用輕度混合式教學前，2014年秋季學期實驗班和對照班的成績根據T檢測(雙尾異方差)分析p> 0.05，即兩個班的成績差異不具有統計學意義，而當采用了輕度混合式教學后，2015秋季學期、2016年秋季學期和2017年秋季學期實驗班的卷面平均成績分別比對照班高出7.3分、6.9分和5.4分，實驗班與對照班的卷面成績差異根據T檢測(雙尾異方差)分析發現p< 0.01，具有統計學上顯著性差異。

圖2 輕度混合式教學兩個班成績的比較

由卷面分布(圖3)可知，實驗班與對照班的成績均呈正態分布，但實驗班的學生成績明顯向高分區域偏移，主要集中在80–90分的區間，而對照班學生的成績主要集中在70–80分的區間，因此可以認為經過輕度混合式教學使學生的成績得到明顯提升。通過評教的主觀反饋可知，學生的自學能力和規劃時間的能力均得到了提升。

圖3 2015年秋季學期實驗班與對照班的成績分布

4 結語

教學手段為教學目的服務，與此同時教學手段也需要以學情分析為基礎。在本門課的實踐中，混合式教學可以利用線上部分的學習彌補由于化學基礎帶來的差距，輕量化的設計也使得大部分大一新生能夠完成線上學習，學生的自學能力也逐漸得到鍛煉和提升，能夠適應后續章節中較大量的課前在線學習。輕度混合式教學的實施為構建課程的漸進·混合式教學體系打下基礎。進一步改進的思路包括：

1) 根據新的高考改革形式和學生認知規律，調整SPOC的內容和難度，改進SPOC練習的難度和討論的深度，讓更多的學生能更快地適應在線學習；

2) 進一步完善課程體系，盡快形成標準教學包，能夠向更多的學校和教師進行推廣；

3) 將新技術如混合現實等引入課堂之中，進一步降低學生學習復雜三維結構知識的難度。