研究生課程“化學進展”線上線下混合教學改革探索

張宇辰

（江蘇師范大學 化學與材料科學學院，江蘇 徐州 221116）

1 線上線下混合教學模式的概念及優勢

線下教學是指教師提前備課，在課堂上與學生面對面進行授課的教學方式，也是使用最廣泛的教學方式[1]。這種教學方式具有教師能及時掌握學生的學習情況，有針對性地調整教學內容的優勢，但也存在教學過程受時間、地點制約，教學內容無法滿足學生個性化需求的缺點。

線上教學是指基于“互聯網+”理念，通過互聯網平臺將學習內容以教學視頻等形式發布，讓學生在線學習的教學方式。線上教學不受時間、地點限制，具有高度的自由性；同時，互聯網平臺有大量的優質學習資源，能滿足學生的個性化需求[2]。但是線上教學存在難以約束學生的學習行為、缺少師生面對面互動等局限性。

線上線下混合教學是將線上教學模式與傳統的面對面線下課堂教學模式相結合的一種新型教學模式[3]。這種教學模式不僅兼具線上教學、線下教學的優勢，還可以突破兩種教學模式的局限，近年來引起了教育工作者的廣泛關注，逐漸在高校專業課的教學中占據一席之地[4]。

2 研究生專業課“化學進展”教學模式改革的必要性

“化學進展”是江蘇師范大學化學專業研究生的專業必修課程，主要包含化學與人類社會發展、手性雜環化學、藥物化學、綠色合成化學、功能納米材料等方面的內容，是系統介紹化學與社會發展關系、化學學科前沿領域，使研究生更加全面地了解與科研息息相關的化學學科最新進展的一門專業課程。該課程理論性較強且內容豐富，是對學生本科階段學習的有機化學、無機化學、分析化學、物理化學的拓展與延伸，在化學專業碩士研究生的培養過程中具有重要作用。

然而，“化學進展”這門課程理論知識復雜，教學內容涵蓋大量前沿研究進展，學習難度較大。在傳統的教學模式下，教學時間有限，教師在課堂上只能挑選一些重要內容加以講解。例如在“有機催化”這一章節，教師只能詳細講解烯胺催化、路易斯堿催化等重要的催化模式，無法詳細介紹這一領域的發展歷程以及新興催化模式，不利于拓展研究生的科研視野。研究生在課堂上也只能被動接受片面的基礎知識，缺乏對所學知識的進一步思考與探究，對課程涉及的前沿研究領域更是難以透徹理解。與此同時，“化學進展”中涉及許多化學學科的前沿研究成果，這些研究成果在傳統課堂上講解起來略顯空洞，如電化學合成的儀器及操作、新型納米探針在細胞內的作用機制等知識點，學生僅憑板書、多媒體課件的簡單描述，難以對這些前沿科研知識形成具體深入的認識[2]。

傳統的教學方式讓大部分學生對“化學進展”這門課程只有淺層次的認知，很難讓學生建立完整的理論知識體系，學生在實際解決問題時知識應用難度較大，導致課程達不到應有的教學效果，更難以達成培養國家需要的創新型科研人才的目的[5]。因此，對“化學進展”教學模式的改革迫在眉睫。

線上教學具有形式多樣、內容豐富、時間自由等優勢，可以有效解決“化學進展”線下教學中遇到的學生掌握知識片面、無法在課堂上理解教學難點等不足。因此，吸取“化學進展”傳統線下教學模式的優點，建立一種以線下教學為主、線上教學為輔的線上線下混合教學模式勢在必行。這種教學模式改革有利于提高“化學進展”的教學效果和化學專業研究生的科研素養，達到培養高水平科研人才的目的。

3 “化學進展”線上線下混合教學模式的改革措施

3.1 線上線下混合教學的施行過程

線上線下混合教學模式的施行主要包括課前線上預習、線下課堂教學、課后線下鞏固復習3個階段，如圖1所示。在這一過程中，“以學生為主體”的教學理念必須貫穿始終，教師主要負責引導學生自主學習，充分利用線上學習平臺和線下課堂教學，培養學生的自主探究能力，提高學生的綜合素養。

圖1 線上線下混合教學的施行過程

3.2 線上線下混合教學改革的具體措施

3.2.1 線上平臺教學內容的準備

教師需提前準備好線上教學平臺的相關教學內容，包括教學大綱、教學視頻、教學PPT、思考題、討論題以及課程涉及的前沿研究領域相關文獻等[6]。其中，教學視頻的錄制尤為重要。在錄制教學視頻之前，教師應適當參考優秀的教學視頻，充分考慮學生的知識儲備，根據教材內容分章節錄制。視頻時長以10～20 min為宜，應突出重點及難點，方便學生利用零碎時間學習。教師在教學內容的準備中要注意控制教學視頻的難度和深度，注意教學內容和本科階段所學基礎課程的銜接。教師還應在教學視頻中巧妙融入課程思政的內容，在傳授專業知識的同時，培養學生不怕困難、勇于探索、實事求是的科學精神和優良品質。

3.2.2 引導學生課前線上預習

教師在課前需要對教學內容作出完整的規劃，做好教學設計，同時將教學內容發布到線上教學平臺，并提出思考題。例如在“有機催化”這一章節中提出“手性化合物獲得方式有哪些？”“有機催化的優勢是什么？”等思考題，要求學生提前預習，嘗試初步理解將要學習的知識點，探究教師留下的思考題并在線上平臺作答。在學生課前預習的過程中，教師要與學生保持溝通交流，讓學生有明確的預習目標，帶著問題進行課前預習。教師還應通過線上教學平臺的后臺及時關注學生的預習情況[7]，總結學生線上回答思考題時暴露出來的問題，并在線下課堂上予以集中解答。

3.3 采用翻轉課堂的線下課堂教學形式

線下課堂教學是這一教學模式中最重要的一環。線下課堂教學可以翻轉課堂的形式進行[8]，將學生分成不同的學習小組，選擇不同主題讓學生制作PPT，并在講臺上講解。例如在教授“手性吲哚化學”的過程中，教師讓學生分組討論不同種類吲哚平臺分子，并展示討論的結果，提出交流中遇到的問題，然后由教師為學生解答問題，并對課堂核心重難點內容加以拓展。教師也可以在學生討論之后，提出一些問題讓學生回答，以此了解學生經過線上自主學習與教師講解之后的收獲。在這些教學環節中，教師要盡可能將時間留給學生，通過給學生安排學習任務，由簡到難、循序漸進地引導學生自主解決問題，指導學生將書本上的知識應用于具體的科研實踐中，以此鍛煉學生的自主創新能力與發散性思維[9]。這種以學生為主體、促進教師與學生課堂交流的方式，是線上線下混合教學模式中課堂教學部分最重要的教學環節，這一環節可以將學生的自主學習與傳統課堂的教師講解充分結合，有助于調動學生的學習積極性，提高學生的學習效果[10]。

3.4 督促學生課后線上復習

課堂教學結束之后，教師可以通過網絡教學平臺發布課后習題，并督促學生對課堂所學內容進行總結，加深學生對所學知識的印象，幫助學生構建完整的知識體系[11]。為了解決課堂教學時間有限、學習內容有限等問題，教師也可以將課堂中難以詳述的前沿知識發布到線上教學平臺，例如將鈉離子電池負極材料的構筑、石墨烯基復合薄膜的制備等前沿知識相關文獻發布到線上教學平臺上，鼓勵學生查閱相關資料，達到拓寬學生視野、增加學生知識儲備、提高學生科研素養的目的。與此同時，還可以將課堂上學生難以理解的前沿知識點進一步詳細闡釋，以專題教學視頻的形式發布到線上平臺[12]。例如將金屬與有機聯合催化反應模式、新型多靶點多重受體激動劑的設計等學生難以掌握的前沿知識點錄制成專題教學視頻，供學生進一步學習，加深學生對專業領域理論知識的理解，為學生從事相關領域的科研工作奠定堅實的基礎。

3.5 改革現有課程評價體系

在線上線下混合教學模式下，“化學進展”的課程評價體系也需要進行相應的改革，建立以線下成績為主、線上成績為輔的綜合評價體系（見圖2）。考核總成績由線上成績及線下成績兩部分組成，線下考核成績占60%，線上考核成績占40%。線下考核成績包括期末閉卷考試成績、課堂表現、書面作業等，而線上考核成績由線上視頻學習情況、線上作業完成情況及線上討論參與度等方面綜合評定。在傳統的評價體系下，學生容易采用平時不認真學習、考前臨時突擊的不良學習方式。采用這種新型的課程評價體系可以有效解決這一問題，充分調動學生參與線上、線下學習的積極性，提高學生掌握知識的牢固程度。

圖2 線上線下混合教學考核模式

4 “化學進展”混合教學模式下教學設計的探索

對“化學進展”課程實施線上線下混合教學的關鍵是做好教學設計。本研究以“化學進展”中“有機催化”這一節為例，對線上線下混合教學設計進行了初步探索，具體如下。

4.1 教學目標

（1）掌握有機催化的定義、特點、優勢；

（2）了解有機催化的發展歷史；

（3）掌握有機催化代表性科研工作的反應機理；

（4）了解有機催化領域最新研究進展及目前存在的科學問題；

（5）引導學生樹立堅持做原創性科研工作的信念。

4.2 教學重難點及解決措施

重難點：有機催化的特點及優勢；代表性科研工作的反應機理。

解決措施：學生線上預習，上課時通過對比法讓學生更直觀地掌握有機催化的特點及優勢，提前了解反應機理，課后線上閱讀文獻，及時鞏固。

4.3 教學方法

線上教學：通過發布視頻、文獻、思考題的方式引導學生線上預習、線上復習。

線下教學：（1）案例法：通過實例分析提高學生的學習興趣，加深學生對知識點的理解；（2）翻轉課堂：提前布置教學內容，學生查閱資料后在課上講述，教師總結；（3）對比總結法：通過對比總結，幫助學生理解教學重點及難點。

4.4 課前準備

教師：錄制教學視頻、準備思考題、討論題等；將學生分成若干小組，要求每個小組分別準備3～5 min的PPT介紹國內化學家在有機催化領域的重要研究工作。

學生：分組查閱文獻，了解國內化學家在有機催化領域的重要研究工作，制作PPT、撰寫講稿。

4.5 教學環節

4.5.1 線上預習

教學內容及手段：教師在線上教學平臺發布教學視頻，要求學生預習；發布“手性化合物的獲得方式”等思考題，要求學生在線答題。教學目的：讓學生有明確的預習目標，帶著問題完成課前預習，初步理解將要學習的知識點。

4.5.2 線下教學

（1）教學內容及手段：引入2021年諾貝爾化學獎獲獎人及獲獎領域—有機催化。教學目的：讓學生有明確的預習目標，帶著問題完成課前預習，初步理解將要學習的知識點。

（2）教學內容及手段：提問“有機催化的定義”。教學目的：學生通過線上課程學習已經了解有機催化的定義，通過提問讓學生加深印象。

（3）教學內容及手段：對比有機催化、金屬催化、生物催化的定義及特點，總結有機催化的優勢。教學目的：通過對比法讓學生掌握3種催化方式的定義及特點，引導學生總結有機催化的優勢。

（4）教學內容及手段：運用授課法介紹有機催化早期的4項研究工作，著重講解獲得諾貝爾獎的兩項研究工作的反應原理及創新性；強調“從0到1、從無到有”的基礎科研工作才是最具開創性和原創性的工作；鼓勵學生做原創性工作。教學目的：讓學生了解有機催化前期工作，掌握反應原理；鼓勵學生在今后的科研工作中樹立堅持做原創性科研工作的信念，專注于有價值的研究方向，“坐得住冷板凳”，力爭完成“從0到1”的原創性工作。

（5）教學內容及手段：通過案例法列舉國外化學家發表的重要研究工作的反應機理，講解這些科研工作的創新性、研究深度及廣度、應用價值。教學目的：讓學生掌握重要研究工作的反應機理以及創新性；引導研究生將自己的研究工作做得細致扎實，深入探究科研工作的理論價值和應用價值。

（6）教學內容及手段：通過翻轉課堂方式，讓學生分組介紹國內化學家在有機領域的重要研究工作；教師總結補充，講解重要研究工作的反應原理，鼓勵學生向我國優秀化學家學習，潛心科研，造福大眾。教學目的：讓學生掌握這一領域重要研究工作的反應機理以及創新性；鼓勵學生為科學事業的發展貢獻出自己的力量，在世界科學舞臺上展現出更多中國化學家的風采。

（7）教學內容及手段：總結引申，布置課后作業：總結有機催化的定義、特點及優勢，回顧重要的研究工作；引申出這一領域目前存在的科學問題及解決策略。教學目的：鞏固本節課的重要知識點；讓學生了解并總結某個領域的研究進展和提出科學問題的過程。

4.5.3 線上知識拓展

教學內容及手段：線上平臺發布國內外有機催化領域知名課題組的代表性工作，鼓勵學生閱讀學習。教學目的：引導學生不僅要學習課本知識，更要追蹤前沿領域科研文獻，拓寬視野，提高科研素養。

4.6 考核評價

根據學生課堂上的PPT匯報、問題回答及課后作業完成情況，評定學生的線下成績；根據學生線上視頻學習進度、線上問題作答情況，評定學生的線上成績；根據線上、線下成績綜合評價學生本節課的平時成績。

5 結語

研究生專業課“化學進展”的線上線下混合教學模式改革能為教師與學生之間的交流提供更多便利，有利于充分調動學生的學習積極性、提高學生的科研素養。目前，這一教學模式改革仍處于初步探索階段，需要在實踐中積累更多的經驗，后續將對這一教學模式改革進行更加深入的探討。