慕课风暴下的分析化学实验混合式教学模式改革*

2020-03-08陈立钢廖丽霞孙明礼

广州化工 2020年4期

侯娟，陈立钢，牛娜，廖丽霞，孙明礼

(东北林业大学化学化工与资源利用学院，黑龙江哈尔滨 150040)

慕课(massive open online courses，简称为MOOC)，即大规模开放式网络课程，始于2008年阿萨巴斯卡大学的“关联主义和关联知识”课程[1-3]。区别于单纯资源建设的网络公开课，慕课不仅提供优质的课程资源及教材资料，还提供学习支持服务，可以分享观点，交互讨论，参加考试，甚至取得证书，包含了学习的全过程。因此，慕课作为一种“时髦”的新型学习形态，打破传统的授课理念和学习模式，突破了时间、地域以及身份的限制，具有规模大、开放性强、成本低、碎片化、资源优质及多元选择性等众多优势，以爆炸式的速度引起教改新潮流[4-5]。慕课注重对学习者自主学习能力的培养，以学生为本，符合当前高校教育的宗旨。面对慕课对传统教学理念的冲击和挑战，如何快速摆脱陈旧的实验教学模式，对课程内容、教学模式、讲授方法进行创新型的改革，尝试在线课程和传统教学相结合的混合式教学模式，提高教学质量将会是教学革命的关键。

目前，在分析化学理论课程教学中，慕课理念的渗透和影响已经比较普遍，但是在分析化学实验教学中的推广和应用还比较少[6]。实验是理论知识与实际应用的纽带，分析化学实验不仅能够完善学生对于理论知识的理解，还可以通过操作训练锻炼学生的动手能力，培养学生解决实际问题的能力。传统实验教学受到时间、空间、师资、资源配备等因素限制，很难达到教学目的。慕课风暴下，对分析化学实验课程进行创新和改革，实现线上-线下混合式教学模式，对于提升实验课教学质量，培养学生学习自主性，加强学生的实践能力具有重要的现实意义。

1 分析化学实验课程普遍存在的问题

分析化学实验课包括化学分析实验和仪器分析实验两部分，是分析化学理论课的配套课程，是化学、环境科学、材料科学、生命科学、食品、药学等相关专业的重要基础课程。分析化学实验技能与基础理论知识一样对于学科的发展具有重要作用，分析实验技能的习得可以促进学生对分析化学理论知识的融会贯通，提高学生的实验动手能力，培养学生发现并解决问题的能力。如何能够在有限的学时内充分发挥分析化学实验教学的特点，引导学生自主学习并探究问题，提升其实践和创新能力是实验教学工作者面临的重大挑战。目前，分析化学实验课教学中主要存在以下几方面问题：

1.1 教学思想的固化和教学方法的制约

传统分析化学实验课程的教学方法千篇一律，内容枯燥乏味，多是按照固定教学模板进行授课，即学生进行课前预习并书写预习报告，教师按照教材讲解实验题目、原理、内容及注意事项，学生按照操作步骤进行实验操作并记录数据，最后上交实验报告。分析化学和仪器分析实验囊括了多种仪器，如容量瓶，滴定管，移液管，紫外分光光度计，红外光谱仪，色谱等，对仪器的使用和操作具有严格的规范，在有限的授课时间内，部分学生无法看清教师的实验演示，很难掌握每个操作细节，导致实操失败，而且按部就班的授课方式也无法激起学生的学习兴趣和探究欲望。实验课多为考查课，教师对学生实验成绩的评定多是以实验结果的好坏、报告书写是否规范为依据，造成只要把报告书写好，实验成绩不会太差的现象。这种考核方式难以检验学生操作的规范程度和真实的实验技能，无法充分发挥学生在实验中的主观能动性以及发现、分析、解决问题的能力，更无法培养学生的创新思维，难以达到教学目的。

1.2 实验内容的单调和课时设置的缺陷

为拓宽学生的知识面，高校普遍开始增加课程门类，基础化学实验课时大幅度减少，直接影响教学质量的提升。受到实验经费、器材、仪器、教学场地、学分等多方面的限制，教师在开设分析化学实验时以验证性实验为主，综合类、设计类、应用类实验相对较少，实验内容单调重复，且无法针对不同专业的课程目标及需求进行有效调整。受课程安排、师资、学时、仪器等多方面因素的制约，实验课可能优先于理论课，学生不具备相关理论知识的情况下就动手操作，只是按照教材一步一步进行模仿，处于被动学习的状态，无法达到实验教学的要求。此外，实验中很少涉及实际样品，导致学生对实验的理解停留在实验室层面，无法针对实际环境中的干扰组分进行控制和规避，更加不懂得其在生产生活中的推广应用，不利于锻炼学生的应用创新和实践能力。

1.3 学生基础的差别和实验关注程度的欠缺

高校学生来自不同省份，接受的教学资源不均衡，接触实验的程度差异明显。尤其高考形式改革后，一些省份出现3+X试卷，导致有些学生在高中阶段甚至没有系统学习过化学知识，因此实验基础操作技能相当薄弱。同时，大部分学生学习任务繁重，重视理论课，对实验课的关注度不高，课前预习不充分，课堂讨论不活跃，对实验中出现的问题一带而过，不进行反思总结，将实验课变成“体验课”或“模仿课”，一旦脱离教材就无从下手。而且，实验教师难以兼顾所有学生的操作细节，常常致使实验失败或数据异常，打击学生自主探究问题的积极性。受到教学资源配置的制约，尤其是仪器分析实验涉及大型仪器的操作，授课多为小组轮换形式，导致有些学生全程不参与，出现实验报告抄袭、捏造等现象。

2 基于MOOC的分析化学实验混合式教学策略

传统的实验教学依赖于“粉笔+幻灯片+教师演示”，慕课则是在大数据的背景下，以现代化信息技术为支撑，在互联网中实现大规模的在线开放式授课，打破了传统教学的地域性和局限性。分析化学实验作为基础性、应用性、综合性强的一门学科，其改革应该符合现阶段人才培养的目标定位，即培养应用创新型人才。因此，在教学改革上应该扬长避短，结合传统实验教学和慕课理念，采取线上-线下混合式教学模式，激发学生自主学习的能力，提高学生创新型实践技能。

2.1 资源共享，调整实验内容，增加专业契合度

传统分析化学实验教学验证性实验过多，实验内容陈旧过时。慕课模式加快了课程资源的共享，可以让学生接触到更新、更先进、更广阔的分析技术。在兼顾课程内容系统性、完整性和创新性的基础上，教师应根据实验课程大纲以及专业契合度，精选并调整实验教学内容。在基础课时内完成验证性实验，训练学生基本的实验操作技能和科学的实验态度。另外，安排学时，增设设计性实验、综合类实验和应用性实验，以提高学生对于理论知识的综合运用情况，创新能力和团队协作能力。例如：增加应用性实验“食醋总酸度的测定”，“青椒中维生素C含量的测定”“蛋壳中钙镁含量的测定”，设计性实验“NH3-NH3Cl混合液中各组分浓度的测定”“硫酸和草酸混合液的分析”，以及综合性实验“牛奶中三聚氰胺的提取和检测”等，让学生自由分组，利用慕课资源查找资料，提出设计实验方案，并小组讨论，进行可行性和误差分析，根据现有的实验条件进行方案调整，评价各方案是否具有显著性差异，并分析各自的优劣。

2.2 合理构建慕课平台，有效保障其在线运行

融合“慕课”理念建立符合学校专业发展所需的在线课程平台。教师在该平台进行资源上传，可视化、虚拟化实验模拟，作业布置及批改，网上答疑，学习反馈，在线测试等教学活动。学生通过局域网随时进行实验课程的仿真操作，动态模拟实验过程，掌握实验技巧和注意事项，对于存疑问题，通过交流反馈平台进行发布，与其他学生或课程教师及时交流探讨，不受时间、空间、实验室安排以及仪器等因素的限制。以“重铬酸钾法检测铁矿石中铁含量”的实验为例，教师可以利用慕课平台，制作10 min左右的实验视频，并插入模拟仿真实验，一边讲解知识点，一边动态演示。学生通过视频，可以清晰的了解铁矿石分解的操作步骤以及分解后溶液的状态，以免因分解不完全造成实验结果的差别以及出现浓盐酸呛入口鼻的危险性。同时，在预还原以及重铬酸钾滴定步骤进行可视化仿真实验，学生可以清楚的看到整个实验操作和分析的全过程，了解化学计量点前后溶液颜色的变化，并在线提出疑问，教师进行实时及时的解答。通过慕课，一方面可以增加学生的自主学习能力和对实验的兴趣，另一方面便于教师即时准确的跟踪学生对实验课程的理解掌握情况，提高线下教学的质量。

2.3 以学生为主导的教学方法改革

从教师主导课堂向学生主导课堂进行转变，以引导式代替过去的灌输式，充分发挥学生的主体作用，启发学生思考、探索并提问。例如：“高锰酸钾法测定双氧水中过氧化氢的含量”实验中，授课教师制作实验课程的微视频，上传至慕课平台并精心设计提出问题，如高锰酸钾溶液的配制应该选择直接配置法还是间接配置法，酸式滴定管中高锰酸钾溶液如何进行有效的读数，实验过程中为什么要控制反应的温度、酸度、滴定速度以及控制方法，如何判断滴定达到终点等。学生联系理论课知识，通过自学了解实验过程并提出疑惑，查阅资料寻求解决方法，在课堂上将线上问题进行充分的讨论交流，以学生思维带动课程走向，教师最后进行归纳总结，代替传统的教师为中心的讲授模式，强调学习能动性和自主性，培养自我获取教学资源的技能，提升自我思考，分析解决问题的能力[7-8]。

2.4 提高教师自身素养

教师应该提高自身的信息素养和技能，不断丰富自己的信息技术，加强信息知识的处理和掌握能力，从而提高慕课中的应对技巧和适应能力。同时，教师还要强化知识的学习，提高自身的学术水平和教学能力，不要盲目依赖网络资源进行教学，要在收集资源的同时，学会甄别、筛选、处理、整合。

2.5 改革现有分析化学实验教学的考核评价方法

过去的实验考核方式单一模式化，应改进教学考评方法，以切实考察学生对所学知识的综合运用情况，敦促学校和教师实现教育目标。教学方法线上-线下混合，考试方式也应采取多元评价进行，不仅考察学生上课出席、实验操作、报告完成情况，还应包含设计类实验的设计、方案可行性，不局限于数据的好坏，而是要着眼于学生独立分析解决问题的能力和创新性思维的构建；通过线上课程考察学生的实验预习和仿真模拟情况；课后通过作业的完成，信息的交流反馈，以有效查看学生对于实验内容的吸收情况。这种多元化的考核模式能够提高广大学生的学习积极性，还原学生真实的成绩。