“线上+线下”混合式教学法在基础化学实验教学中的应用

2021-01-10哈斯其美格陈丽华肖朝虎张禹晗

化工管理 2021年1期

哈斯其美格陈丽华* 肖朝虎张禹晗

(1.西北民族大学化工学院，甘肃兰州 730030；2.西北民族大学实验教学部，甘肃兰州 730030)

0 引言

国家高等教育的重要任务之一是高度重视学生能力素质的提升，适应新时代发展专业应用型创新人才的培养。高等院校本科生实践能力及创新能力的培养很大程度上是通过实验教学实现的。因此，实验教学不仅是课堂理论知识掌握程度的确认，更是培养学生科研能力、探索精神及创新意识的关键，也是实现高等教育人才培养目标的重要环节。深化实验教学改革，提高实验教学质量，是现阶段高等院校教学改革的重要内容[1-3]。

基础化学实验是我校非化学、化工类专业必修的一门重要基础课程，是学生实践能力和创新意识培育的主要载体，是创新型应用人才培养的有效方式。我校基础化学实验包括分析化学实验、无机化学实验及有机化学实验这3门课程，是面向我校食品科学与工程、生物工程、生物技术、动物医学、动物科学、化学工程与工艺、制药工程、环境工程、应用化学及高分子材料与工程等10个专业开设的必修基础实验课程。基础化学实验教学目的是通过各门基础实验课程的学习，让学生熟练掌握化学实验操作中的各项实验技能；正确掌握实验过程中涉及的各种仪器、设备的使用；熟练掌握各种实验数据统计、分析、处理及表达的方法；求实创新科学态度和工作作风的培养，以及独立思考、分析问题及解决问题等能力的培养，为后续专业课程的进一步有效学习、及科研创新能力的培养奠定坚实的基础。

因此，本研究认为通过运用“线上+线下”混合式教学法进行基础化学实验教学改革，目的在于通过教学改革促进学生对实验课程产生浓厚的兴趣爱好，促进学生自主获取知识的能力，为学生创新能力的发展及科学素养的提高奠定坚实的基础，以期为后续开展的教学模式改革提供重要参考。

1 “线上+线下”混合教学法的概念

“线上+线下”混合教学法，是基于“互联网+”发展而建立起来的一种全新的教学形式，将一些慕课、微课等为代表的优质线上网络资源引入到面对面的线下课堂教学过程中，形成以线下面对面实体教学为主，线上各种优质网络资源为辅的混合式教学模式，通过两者优势互补，构建创新性的教学体系[4]。“线上+线下”混合教学法最大的亮点在于可充分应用各种先进网络教学资源，优化各类教学资源的利用率，实现各类教学资源之间的合理、有效配置，合理解决教学资源分布不均衡问题，实现较短时间内大面积的推广及应用。

2 传统实验教学模式存在的问题

在传统面对面的现实课堂教学中，课堂理论教学的进度和课堂实验教学的进度并不是完全同步的，实验课堂教学的进度往往早于课堂理论教学的进度。因此，大部分的学生在实验教学课堂中，仅是简单机械性地重复抄写理论知识，按照实验教材中实验流程、操作机械性的模仿并处理相应实验数据及结果，最终的结果是导致大部分实验课堂教学效果根本无法得到保证。传统实验教学模式的弊端和不足主要表现：首先是实验课前预习效果达不到预期的目标，效果不佳。主要原因在于学生手头的实验项目预习资源相对贫乏，学生只能通过现有实验教材的学习实现课前预习任务，凭借实验教材上有限的文字内容，掌握大概的实验步骤及操作方法，不能达到预期的预习效果。同时，这种预习方式很难激发学生的学习兴趣，导致许多学生只是照猫画虎的抄写实验过程及步骤，根本不理解具体的实验目的、原理及步骤等，被动地上课，被动地学习相关理论知识，被动地实施各项实验操作及技能及相应实验数据的分析及处理，不能将所学理论知识与实践操作紧密联系进行深入的巩固、加深，严重影响整个实验课堂的教学效率及学习效果。二是学生仅凭有限的课堂时间，很难准确把握实验过程中的重点及难点内容。例如无机化学实验过程中，由于涉及的相关知识点比较零碎，且实验前后衔接不够紧密，导致学生容易忽略重点操作环节。另外，实验过程中某些重点内容并未在教材中进行详尽地讲解，如果单纯依靠教师课堂中的讲解及演示，学生所掌握的相关知识点及操作技能并不能达到预期的理想效果。三是很难客观评价实验成绩。实验预习、实验操作、实验报告及实验操作4部分考核内容构成实验课最终的成绩。但是，实验课过程中，教师不可能精准掌握每个学生实施实验项目过程中的点点滴滴，以及学生对相关知识及技能的掌握程度。因此很难做到客观、全面地评价学生的学习效果。

3 基于“线上+线下”混合式实验教学模式的设计

“线上+线下”混合式实验教学是将线下面对面实验教学与线上优质网络实验教学资源有机融合，充分利用各种教学资源及平台，实现优势互补的一种“线上+线下”全新实验教学方法。旨在突出学生在实验学习过程中的主体地位，实现以学生为中心，教师为主导的教学模式，多种教学形式的混合运用，利于学生结合自身实际选择最佳学习方式，利于激发学生开展实验活动的兴趣与热情，利于学生自主学习探索、创新意识精神的培养[5]。

3.1 基于“线上”平台，提高课前预习效果

高等院校本科实验教学的重要环节之一是课前预习，学生要求在实验过程中按相关要求完成实验项目的全部实施任务，前提是必须做好课前预习。传统课堂实验教学过程中，实验课前预习环节仅是要求学生粗略了解本次实验项目的目的、原理、步骤等一般性问题，而这些内容均为实验讲义的内容，因此导致同班同学的预习报告千篇一律，重要的预习环节变为抄写讲义环节，致使学生学习积极性低，甚至部分学生来到实验室对实验目的、原理等基本问题都不清楚，对某些实验步骤的细节、实验装置及设备更是完全不了解。因此，提高预习效率利于实验教学效果的大幅度提升。教师可以借助“线上”平台，将每次实验项目的预习要求、具体的实验讲义PPT、涉及的相关仪器、设备具体操作视频等实验教学内容提前一周推送到本门课程建设的网络课程平台。与此同时，将化学虚拟仿真实验引入到实验课前预习环节中，学生通过化学虚拟仿真实验平台进行实验项目的预习及演练，有助于学生加深对实验目的、原理及操作步骤等要领的提前理解掌握。因此，利用化学虚拟仿真实验进行线上实验项目的预习，可以大大提高预习效果，促进学生学习兴趣，大幅降低课堂实验过程中的实际操作失败率。

3.2 基于“线上”平台，规范实验操作

微课是借助“互联网+”发展起来的一种新型信息化教学资源[6]。实验教学的微课是一类时间短、针对性强，画面形象生动，演示实验原理、实验操作、仪器设备使用方法等的微视频。微课可以反复播放，且不受空间、时间限制，学生可以随时随地利用电脑、手机等移动设备，根据自身实际需要进行反复学习。依据微视频的设计目的不同，微课可分为2种类型：一种是演示型微课；另一种是模拟型微课。演示型微课主要依据小型精密仪器设备的使用方法和基础实验操作单元进行设计制作的，例如：分析化学实验中常用的电子分析天平、酸碱滴定管、吸量管及微量滴定管等的使用方法，无机化学实验中磁力搅拌器、紫外分光光度计的操作使用、以及有机化学实验中化合物的溶解、结晶及重结晶等基本操作的微视频都属于是演示型微课。模拟型微课主要依据实验项目中的实验原理、操作步骤，注意事项等进行设计制作的。每次实验课前，教师提前一周将制作好的微课，上传至该课程网络平台。学生通过本课程网络平台上发布的微课，提前熟悉练习本次实验涉及的操作技能，通过网络平台与同学、教师进行交流，有助于规范实际操作技能。课程网络平台不仅可以弥补课堂教学中的不足，而且可以让学生从被动学习变为主动探究，激发学生的学习兴趣，增进教师和学生之间交流和协作紧密性，利于教学质量的大幅度提高。

3.3 基于“线上”平台，实现绿色化学

“线上”平台—化学虚拟仿真实验，不仅可以节约实验成本，节省实验时间，还可以避免部分实验造成的有毒、有害废弃物的排放。实现真正意义上的绿色化学。在基础化学实验中许多实验涉及高温、高压或易爆等高危险，高能耗的实验内容，然而这些内容又是学生必须掌握的技能。因此，学生可通过借助“线上”平台—化学虚拟仿真实验，通过虚拟仿真操作，实现高温、高压等虚拟仿真操作，熟练掌握其基本操作技能，帮助深入了解实验原理，实现人才培养的目标。