分析化学实验慕课国家精品课程线上线下的混合教学模式

魏晓峰(华侨大学材料科学与工程学院，福建 厦门 361021)

0 引言

化学实验类课程是一类以化学实验技能训练为主的实操类课程，依托化学理论实现对化学反应的具象化认知，着重培养学生对理论的实践转化能力，发现与解决系统性和突发性问题的能力，以及数据的分析提炼与结论的重点归纳能力。而分析化学实验是化学实验类课程中专门培养学生检测逻辑与数据分析思维的一门专业必修课程，是分析化学中经典化学领域的实际应用，起到重要的理论联系实际，“学以致用”目标的落实和拓展[1-2]。而面临全球大流行趋势下的逆境，分析化学实验乃至大多数实验类课程遇到理论知识与实验技能衔接脱节的不利境地。因此，急需在疫情当下的特殊时期，探索出更为有效的线上线下混合教学模式来进行分析化学实验课程。

传统教学模式之所以被大量使用在于其保留的极大优势：教学耗时短，提高学生理解程序实验，教授方式简单，常用的教学方法提供足够的经验积累，方便的过程控制和学生管理，以及标准化的实验预期成果[3-4]。但同时，越来越多的研究发现传统实验教学模式存在着诸多弊端[5-6]：(1)标准化操作流程导致被动式的执行；(2)环节设置不利于引发兴趣和试错；(3)大班教学无法充分讨论与延伸思考；(4)有限的操作时间无法因材施教；(5)无再试验求证环节。传统实验教学通常被称为“接受式教授”，学生学习被动，实验过程思考不够，仅遵循设定程序执行。1935年施伦森格关于实验教学研究显示：实验时学生养成了获得预期结果的习惯，而不是对观察和了解试管中发生的事情感兴趣[7]。因此，需以学生为主体，以激发学习主动性为目标，改变原有的“植入式”授课为“引导式”教学，结合授课形式与考核方式的多元化设计，摸索出适应新时期分析化学实验课程的教学新模式。疫情当下，如何有效衔接理论课教学，把在线实验与线下实际操作有效融合，真正提高学生参与度，激发探索热情，是新模式尝试过程中的聚焦点。据此，依托线上慕课国家精品课程，引入“翻转课堂[8]”的教学理念对授课方式进行线上线下的结构重整，团队式学习激发学生的主动性并增强协作能力，我们将从以下三个方面来着手，探究基于当代新理念新技术支持下的分析化学实验教学新模式。

1 基于慕课国家精品课程的线上学习与“自主备课”

慕课MOOC网站平台提供了充足的网络实验课程资源。就分析化学实验来看，既有基础化学实验(分析化学)国家精品课程，也有各大高校的分析化学实验网络课程可供选择学习。学生有充足可靠的素材可以发挥线上自主学习的主观能动性，去应对长期的远程实验课程学习以及隔离状态下的短期学习。学生可通过在线课程详细了解到实验原理及相关知识点、视频化的仪器步骤操作、文本流程、课后思考题以及发散讨论专区等五大模块对实验项目进行充分的线上学习。即便在特殊情况下需远程开展分析化学实验教学，也能充分进行实验展示、问答互动等多数环节。结合任务式的问题归纳机制，让学生学习完后对实验关键性要点进行归纳，提交主观答案计入平时分。借此，除了实际操作中对仪器使用和突发问题的解决能力训练，在线课程与仿真模拟实验联用的自主学习方式已能接近80%的线下分析化学实验课程教学环节，实现实验类课程的远程教育。“自主备课”需要与自主学习双管齐下，共同保障远程线上实验课学习的质量和评测主动学习的效果。以30人规模的班级为例，分析化学实验课程涵盖6个实验，每个实验根据 a实验原理，b仪器使用，c实验操作，d数据处理，e误差分析等分为5大部分。30人分6组，每组5人进行团队备课。授课当天对团队5名同学进行随机排序授课，以此保证5名同学对该实验的所有环节都熟练掌握。而其他同学将通过后续的问答检验环节进行自主学习效果考察。团队备课具有互动讨论，共享素材，知识点延伸等传统教学模式不具备的主动学习优势。团队成员需要把线上的素材进行整合，形成条理清晰的PPT，提炼过程大大优于被动地实验执行。探索初期，需要老师共同参自主备课，同时准备应急预案纠错补漏。

2 团队式线下自主授课与问答检验

线下授课可以更好地发挥团队授课的特点。相比于线上讲授，线下授课同学需要更高的临场讲演能力，语言流畅性和严谨的表述逻辑。线下团队授课过程可以最大程度地提高实验操作技能的展示效果和互动效果。仍以30人的班级为例，单一实验5人团队可以1人讲授，5人(含教师)操作展示。把30人的大班分拆为6人一组的小班，演示结束后还可实现更充分的互动问答，对操作细节和注意事项的教学更为直观。对于线下课程的备课，需要兼顾到仪器展示、使用讲解，误差来源解析等实际操作流程，教师需对备课团队进行提前指导以避免错误示范。

为了强化团队授课的教学效果，听课学生需对授课团队进行提问，记录问题和答案于实验报告中，问答结果作为考核评分的重要组成部分。另外，授课团队也要准备拓展思考让听课组作答。该设计起到了对实验要点思考与课程互评的作用。教师需引导授课团队对思考题进行标准化的设置。并参与现场问答并释疑，做好考核记录。该环节不确定性强，更能考验学生的备课(或预习)水平。为了强化“翻转课堂”理念，该部分考核权重占比较高，以促进学生重视团队备课及线上学习。

3 考核系统与教学效果反馈机制的建立

线上线下混合教学的考核系统需把握新模式的引导核心，促进学生自主学习，充分掌握实验原理、仪器使用、精细操作、与数据处理与总结等知识要点。考核权重不单一均等化，需倾向性的提高自主学习与问答环节的比重，督促学生重视线上课程准备，最大程度地发挥精品课程的作用。下表详细列举了线上线下混合教学新模式的考核标准(表1)。新模式在尝试过程中，需与传统模式进行教学效果比较并形成反馈机制。实践教学中的现场操作、实验报告完整度、实验结果准确度及偏差控制等三方面就能有效衡量新模式的教学效果。首先，操作的规范化：从仪器准备，数据记录，过程操作等考察。其次，实验报告完整度：不限报告范本，重点考察回答检验部分学生对思考题和误差来源的解析。最后，实验结果准确度及偏差控制(以加标浓度作为参考标准值)。通过以上三项的反馈效果进行调整，对课程设置过程中各环节的内容、要点与权重比进行优化，不断完善分析化学实验教学新模式。

表1 分析化学实验考核标准

4 结语

面对疫情常态化的考验，包括分析化学实验在内的实验类课程需要不断地利用互联网和新的教学理念来提高实验教学水平，真正实现以学生自主学习为宗旨的引导式教学，激发学生对实验的好奇心与做好实验的进取心。即便在疫情下实验课程面临诸多不确定因素，线上线下的混合教学新模式也能应变得当，保质保量的引导学生在掌握理论课学习后及时参与到相关实验课程的学习中，不延学，不缺课，更好地把理论和实践应用结合起来。基于慕课平台优秀的国家精品课程，通过不断优化的教学效果反馈机制，最终建立有效、可靠的线上线下混合实验教学新模式。