“物理化學(xué)”線上線下混合式教學(xué)的前置設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)踐

孫清瑞，于開(kāi)源，劉志明

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

“物理化學(xué)”是食品類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，亦為學(xué)校食品科學(xué)與工程一流專業(yè)的主干課程。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握其基本內(nèi)容和基本規(guī)律，提高分析和解決食品工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，從而為其學(xué)習(xí)專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)。目前，“物理化學(xué)”是公認(rèn)的學(xué)習(xí)難度大、應(yīng)用難度大、教學(xué)難度大的課程。作為食品類專業(yè)的基礎(chǔ)課，如何提高其教學(xué)效果是對(duì)教師的一種考驗(yàn)，也是當(dāng)前教學(xué)改革的重難點(diǎn)。如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性是確保高效教學(xué)效果的前提和根本保證，需要對(duì)現(xiàn)有的“物理化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、成績(jī)考評(píng)等進(jìn)一步設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐，才可能有效地提高教學(xué)效果。

目前，對(duì)于“物理化學(xué)”課程采取線上線下混合式教改的文獻(xiàn)報(bào)道還較少，究其原因可能是線上線下混合式教學(xué)是一全新的教學(xué)理念，正在實(shí)施中。武軍等人[1]開(kāi)展了基于微課的線上線下混合式教學(xué)在物理化學(xué)中的應(yīng)用探索；韓華博等人[2]對(duì)線上線下混合式教學(xué)對(duì)物理化學(xué)課堂的影響進(jìn)行了研究；陳欣等人[3]報(bào)道了基于超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)的“物理化學(xué)”線上線下混合式教學(xué)研究；田東亮[4]就線上線下混合式物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究型教學(xué)改革進(jìn)行了報(bào)道，并取得較理想的教學(xué)效果。但對(duì)于食品類專業(yè)學(xué)生的后續(xù)的專業(yè)課中所涉及的“物理化學(xué)”知識(shí)點(diǎn)，提前以案例形式講解，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用特色的課程“前置設(shè)計(jì)”尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

研究中的課程“前置設(shè)計(jì)”就是本著“預(yù)則立”的教學(xué)理念，教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系后續(xù)專業(yè)課程，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用特色；教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)學(xué)生提前“線上”自學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性；學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)過(guò)程學(xué)習(xí)，提前識(shí)別課程“掉隊(duì)”學(xué)生并對(duì)其實(shí)施“課程預(yù)警”措施。通過(guò)“物理化學(xué)”課程的線上線下混合式教學(xué)改革，以此達(dá)到切實(shí)提高“物理化學(xué)”課程的教學(xué)效率和效果，以期為“物理化學(xué)”教學(xué)提供借鑒。

1 教學(xué)內(nèi)容方法及評(píng)價(jià)的前置設(shè)計(jì)

目前，學(xué)校現(xiàn)有的“物理化學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容、成績(jī)考評(píng)存在諸多不適合線上線下混合式教學(xué)的問(wèn)題，如教學(xué)內(nèi)容還未緊密結(jié)合食品類專業(yè)；教學(xué)方法還是以“填鴨式”教學(xué)為主；成績(jī)考評(píng)主要以期末考試成績(jī)?yōu)橹鳎鄙俑侠淼倪^(guò)程考核。這些都有待與線上線下混合式教學(xué)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行課程前置設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐，才能有效地提高教學(xué)效果。為此，課程組進(jìn)行了如下教改。

1.1 教學(xué)內(nèi)容前置設(shè)計(jì)

在現(xiàn)有教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，課程組對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了前置設(shè)計(jì)，特別強(qiáng)調(diào)食品類專業(yè)“物理化學(xué)”的應(yīng)用特色，拆分理論知識(shí)供學(xué)生線上自學(xué)，梳理專業(yè)課相關(guān)單元與物理化學(xué)緊密聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣和加深其對(duì)課程的理解及應(yīng)用。在要求學(xué)生深刻理解物理化學(xué)的“理論性”“應(yīng)用性”內(nèi)涵基礎(chǔ)上，授課內(nèi)容加強(qiáng)了聯(lián)系食品類專業(yè)等知識(shí)的講解，如為什么中式烹飪法油煙較重？該知識(shí)點(diǎn)講解需緊密聯(lián)系到物理化學(xué)中的不互溶雙液體系理論。此外，充分調(diào)研食品類專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)化學(xué)課和專業(yè)課。“基礎(chǔ)化學(xué)”課程已講過(guò)的內(nèi)容，在“物理化學(xué)”課程中采取略講措施，如熱力學(xué)部分的基本概念在“普通化學(xué)”課程已學(xué)習(xí)過(guò)，因此略講；而在“物理化學(xué)”課程中突出燃燒焓變的講解和學(xué)習(xí)，因該知識(shí)點(diǎn)密切聯(lián)系人體攝取食物的能量問(wèn)題，與食品營(yíng)養(yǎng)專業(yè)課密切相關(guān)，在此知識(shí)點(diǎn)，專門設(shè)計(jì)了食用油脂燃燒焓變測(cè)定的實(shí)驗(yàn)；針對(duì)學(xué)生的專業(yè)課，深挖“物理化學(xué)”基本原理應(yīng)用于專業(yè)課的相關(guān)知識(shí)并講解，如講解相平衡章節(jié)的分餾和精餾原理時(shí)，密切結(jié)合了油脂工藝學(xué)中油脂與溶劑分離及釀酒工藝學(xué)中白酒分餾進(jìn)行講解；在講解膠體化學(xué)章節(jié)知識(shí)時(shí)，密切結(jié)合食品工藝學(xué)中乳狀液和凝膠制備，以及表面活性劑作用機(jī)理進(jìn)行講解。

1.2 教學(xué)方法的前置設(shè)計(jì)

課前，通過(guò)基于中國(guó)大學(xué)慕課堂平臺(tái)（MOOC）的中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)《簡(jiǎn)明物理化學(xué)課程》，該課程組搭建了小規(guī)模限制性在線課程（SPOC）課程平臺(tái)向?qū)W生推送該精品課提供的教學(xué)資源，包括教學(xué)視頻、課程PPT 等，教師根據(jù)SPOC 平臺(tái)中產(chǎn)生的教學(xué)數(shù)據(jù)，如學(xué)生的視頻學(xué)習(xí)和習(xí)題完成狀況等，準(zhǔn)備上課內(nèi)容。

課上，線下授課以課件、習(xí)題、試題、專題講座等形式，學(xué)生在教師講解重要知識(shí)點(diǎn)的幫助下，完成課堂學(xué)習(xí)任務(wù)。此外，根據(jù)學(xué)生的反饋情況，教師適時(shí)地深度或擴(kuò)展講解知識(shí)點(diǎn)。

課后，教師根據(jù)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況，在SPOC平臺(tái)上推送相關(guān)作業(yè)習(xí)題，以便鞏固教學(xué)成果。對(duì)于個(gè)別學(xué)生的需求，通過(guò)QQ 或騰訊會(huì)議進(jìn)行線上答疑。

1.3 形成性評(píng)價(jià)的前置設(shè)計(jì)

掌握學(xué)生的“真學(xué)”實(shí)況，歸根結(jié)底是以測(cè)試方式考查其是否真正地理解和掌握所學(xué)物理化學(xué)知識(shí)，結(jié)合學(xué)生“線上”所學(xué)的情況，在課程進(jìn)度為學(xué)時(shí)2/3 時(shí)，開(kāi)展中期考核，讓問(wèn)題學(xué)生曝光，以期達(dá)到“課程預(yù)警”作用。教學(xué)中期考核的測(cè)試題目以課堂例題、章節(jié)測(cè)試題、課后作業(yè)題為考查內(nèi)容，該知識(shí)內(nèi)容的考核絕對(duì)能夠反映一個(gè)學(xué)生的基本學(xué)習(xí)狀態(tài)。對(duì)達(dá)到“課程預(yù)警”的學(xué)生，教師采取策略地對(duì)待，以便對(duì)其更好的“幫扶”。

2 線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐

利用SPOC 課程，對(duì)2019 級(jí)食品類3，4 和5 班開(kāi)展了線上線下混合式教學(xué)模式探索，這一新的教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)自主學(xué)習(xí)和參與互動(dòng)式學(xué)習(xí)，從而有助于實(shí)現(xiàn)學(xué)生的自學(xué)能力的提高，同時(shí)保證了師生面對(duì)面的交流和體驗(yàn)。學(xué)院“物理化學(xué)”課程總學(xué)時(shí)48 學(xué)時(shí)，其中12 學(xué)時(shí)采取了線上線下混合教學(xué)方式。

“物理化學(xué)”理論教學(xué)線上線下相結(jié)合的開(kāi)設(shè)方式見(jiàn)表1。

表1 “物理化學(xué)”理論教學(xué)線上線下相結(jié)合的開(kāi)設(shè)方式

2.1 學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)

利用SPOC “物理化學(xué)”課程，按照教學(xué)計(jì)劃定期發(fā)布自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生按時(shí)、循序漸進(jìn)地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。該自學(xué)內(nèi)容包括若干個(gè)視頻（每個(gè)時(shí)長(zhǎng)15 min 左右）、彈題、PPT 文檔、測(cè)驗(yàn)題等組成。學(xué)生可通過(guò)反復(fù)學(xué)習(xí)這些課程資源直至理解和掌握，這一方法有助于學(xué)生認(rèn)真掌握“物理化學(xué)”課程基本知識(shí)和理論。值得推崇的是，教師可利用學(xué)習(xí)平臺(tái)提供的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)記錄與分析功能，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行管理和監(jiān)督，這些“學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)”包括學(xué)生自學(xué)視頻的個(gè)數(shù)、次數(shù)、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)等。利用這些數(shù)據(jù)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)可充分掌握學(xué)生自學(xué)教學(xué)內(nèi)容基本狀況，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)和完善線下教學(xué)內(nèi)容。

圖1 SPOC 課程部分學(xué)生學(xué)習(xí)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2.2 線下輔導(dǎo)

利用騰訊會(huì)議和QQ 群等方式，突破時(shí)間和空間的限制，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行“面對(duì)面”輔導(dǎo)，不僅解決其學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，而且可幫助他們理清知識(shí)體系。同時(shí)，教師在解答過(guò)程中可針對(duì)性地加以指導(dǎo)和布置課后作業(yè)，以便學(xué)生鞏固相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。這種輔以廣泛深入而有針對(duì)性地討論和交流，可進(jìn)一步減少學(xué)生的疑惑，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)效率。

2.3 課堂授課

通過(guò)學(xué)生線上自學(xué)效果的反饋，教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)重難點(diǎn)，這因有時(shí)學(xué)生認(rèn)為的重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)跟教師的不盡同。以電化學(xué)部分為例，課前調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)為第八章難點(diǎn)內(nèi)容為電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子，與大綱要求不一致。因此，在課堂上采取詳細(xì)講解學(xué)生認(rèn)為的重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，并針對(duì)性地布置作業(yè)習(xí)題，從而保證了課堂教學(xué)效果。

2.4 作業(yè)及考評(píng)

所有的作業(yè)，包括非線上的教學(xué)內(nèi)容作業(yè)，采取讓學(xué)生拍照上傳到SPOC 平臺(tái)而后教師及時(shí)批閱的方式，從而教師可及時(shí)有效地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況.

部分學(xué)生網(wǎng)上提交作業(yè)展示見(jiàn)圖2。

圖2 部分學(xué)生網(wǎng)上提交作業(yè)展示

2.5 課程預(yù)警

利用課堂時(shí)間開(kāi)展學(xué)習(xí)中期考核，試卷滿分40分，所得成績(jī)低于20 分的問(wèn)題學(xué)生，教師統(tǒng)一將其發(fā)送到QQ 群進(jìn)行曝光警示教育（見(jiàn)圖2），并隨后找其談話，分析其課程學(xué)習(xí)掉隊(duì)的原因，后期教學(xué)中并予以特殊關(guān)注。通過(guò)課程預(yù)警教育，多數(shù)學(xué)生在隨后的學(xué)習(xí)中努力學(xué)習(xí)程度加強(qiáng)，并通過(guò)了期末考試。

部分學(xué)生課程預(yù)警展示見(jiàn)圖3。

圖3 部分學(xué)生課程預(yù)警展示

2.6 期末考試成績(jī)比較分析

期末考題將考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能有機(jī)結(jié)合起來(lái)，題型多樣，且在以往傳統(tǒng)題型基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大改進(jìn)，以分析型、應(yīng)用型考題為主線，適當(dāng)加入一些記憶性考題，考題緊密結(jié)合專業(yè)實(shí)際，涵蓋了課程的主要內(nèi)容。考題充分考慮學(xué)生實(shí)際情況與知識(shí)結(jié)構(gòu)需求，試題的題量及深淺適度，理論與實(shí)踐并重，是一套非常適合作為食品類專業(yè)“物理化學(xué)”課程的考卷，也特別符合工程教育認(rèn)證相關(guān)要求。從學(xué)生成績(jī)來(lái)看，教學(xué)改革對(duì)照班總成績(jī)分布（見(jiàn)圖4）60 分以下的學(xué)生占比為18.17%，明顯高于教改班的10.53%；此外，教學(xué)改革對(duì)照班70分以上的學(xué)生占比為45.38%，亦明顯低于教學(xué)改革班的60.53%。該數(shù)據(jù)表明，采取“線上線下混合式”的教學(xué)改革，切實(shí)提高了學(xué)生成績(jī)，達(dá)到了促進(jìn)教學(xué)效果的目的。

課程期末成績(jī)比較分析見(jiàn)圖4。

3 結(jié)語(yǔ)

采取“線上線下混合式”的教學(xué)改革，一定程度提高了學(xué)生掌握和應(yīng)用理論知識(shí)技能。利用SPOC線上產(chǎn)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、線下的互動(dòng)數(shù)據(jù)，能夠掌握學(xué)生的“真學(xué)”實(shí)況，進(jìn)一步通過(guò)調(diào)整線下教學(xué)方法，可達(dá)到“真抓實(shí)學(xué)”的教學(xué)效果。但作為任課教師，仍要不斷改進(jìn)措施的針對(duì)性并使之與時(shí)俱進(jìn)，繼續(xù)堅(jiān)持以往采取的有益的育人措施，在抓學(xué)風(fēng)上狠下工夫。總之，該教改的實(shí)施，通過(guò)利用現(xiàn)代教學(xué)數(shù)據(jù)的分析和監(jiān)督優(yōu)勢(shì)，一定程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)“物理化學(xué)”課程的積極性，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)有的教學(xué)目標(biāo)。

圖4 課程期末成績(jī)比較分析