基于信息化平台的无机化学混合教学的实施

尹霞，赵艳，赵敬哲

湖南大学化学化工学院，长沙 410082

无机化学是所有化学化工专业本科生步入大学的第一门化学基础课，也为后续专业基础课程(分析化学、有机化学和物理化学)的学习打下理论基础，主要包括化学基本理论、物质的结构与元素化学三大部分，其内容庞杂，尤其是元素化学知识点繁多，规律性差。对于初入大学、知识程度参差不齐的学生来说，无论是学习的方式、抑或教学的进度都与高中时期有了很大的差别，而在传统的“以教师为中心”的教学模式中，学生被动接受知识，疲于记忆，缺乏思考，不仅难以提高学生的学习兴趣和自主学习能力，也无法满足网络时代学生的个性化学习需求、实现“以学生为中心”的教学目的。近年来我们教学团队依据建构主义学习理论[1,2]，围绕学生知识、能力和素质三方面的综合培养，通过合理设计教学内容，建设课程的信息化资源平台，进行线上线下混合教学模式的探索与实施。主要思路如图1所示。

图1 混合教学模式的设计思路

1 教学内容合理编排

由于无机化学课时减少与教学内容增加的矛盾日益凸显，若所有内容均在课堂讲授，不仅难以突出教学重点，也不利于提高学生的学习积极性和主动性，为此我们将无机化学所有章节内容进行合理编排，分为自学部分、课堂讲解、重难点讨论和拓展内容，并在知识点中隐形植入思政元素，以便合理分配线上线下的时间和内容，在压缩课时的前提下，让学生获得更多的信息量，满足不同程度学生的个性化学习要求，让课程具有高阶性和创新性。表1中列举部分章节的内容分配。

表1 部分章节的内容编排

自学部分主要是各章节中相对较为浅显的知识点，让学生通过多种形式进行线上自学，包括视频讲解、语言PPT推送、小组讨论等，完成的效果可以通过线上习题测试或课堂讨论及小测试的形式进行检查和巩固，这是课程学习的第一层次。课堂讲解部分主要包括无机化学的基础理论、结构部分及元素化学的基本知识点，采用教师主讲、学生讨论的形式，教师通过课前学情分析准备精准教学，课中重点讲解和讨论，课后通过习题与测试进行巩固，是课程学习的第二层次。重难点讨论是大部分学生课程学习的“拦路虎”，如配位化学基础中的晶体场理论，针对这些内容，我们在教学中采用问题探究、任务驱动的形式，通过课前布置任务，课堂短时讨论及课后小组学习，同时有针对性地制作重难点微视频辅助教学，帮助学生加深理解，这是课程学习的第三层次。拓展内容的学习是在完成教学大纲的基础上，鼓励学有余力的学生进行深入学习，针对某些知识点进行深入探究和对某些问题的不同观点展开讨论，部分参考学习资源由信息化平台提供，更多的是引导学生查阅文献、自主学习，这是课程学习的第四层次。通过四个层次的课程内容编排，利于不同程度的学生开展自我进阶式学习，有助于培养学生批判思维及解决问题的能力，以及自主获取知识、自我更新知识的能力。

2 信息化资源平台建设

为实施线上线下混合教学，我们于2011年开始在学校课程网站建设无机化学信息化资源平台，2017年课程进入超星泛雅平台，在内容与形式上不断更新完善，形成师生共建的课程资源平台。

2.1 师生共建资源

我们依托超星泛雅进行课程信息化资源库的建设，主要内容涵盖传统信息化教学资源所需的课程视频、教学全程PPT、动画库和丰富的题库，还包括针对各章节重难点制作的微视频和知识拓展资源，并根据教学活动反馈的信息不断进行资源的修改、完善与更新，充分满足学生的个性化学习需求，这部分内容主要由教师提供。另外为充分调动学生学习的积极性和主观能动性，在资源平台开辟了学生成果展示交流区，主要包括学生独立制作的课后习题解说微视频，针对某些知识点制作的优秀微课，以及教学活动中录制的各种优秀作品，并不断更新迭代。

我们的信息化资源平台从师生双主体视角对教学资源进行优化整合，不仅为学生获取知识、交流讨论提供线上资源与空间，更为他们展示自我能力和成果提供舞台，让学生在教学活动中充分体会成就感，提高他们的学习积极主动性、激发内在学习动力。

2.2 碎片知识系统化导图

目前的网络课程资源的特点之一是便于学生利用碎片化时间进行学习，因此提供的课程视频均采用内容碎片化方式。但信息资源将知识碎片化的同时，会造成知识的系统性在一定程度上的缺失。基于此我们借助超星泛雅平台建立便于检索的立体化超链接课程思维导图，每章的思维导图均有相应的二维码便于学生查找，导图不仅包括章节内知识点之间的关联，还将重难点微视频、动画等链接其中，实现碎片知识的系统化、立体化，解决碎片知识迷航问题，意味着让落叶般的碎片知识“重回枝头”。学生可以在手机学习通平台直接查找导图及其链接的各种资源，也可以用学习通APP扫描二维码以便快速获得相应章节的导图并将其放大。图2中给出硼族元素章节的思维导图和相应二维码。

图2 硼族元素的思维导图及其二维码

3 混合教学模式的实施

在课程教学活动中，传统单一化的教学方式弊端凸显，早已不能满足互联网时代学生的需求。为此我们以信息化资源平台和智慧教室为依托，依据线上学情统计的数据聚焦教学中的问题，进行交互学习的多模式的混合教学，将课程信息化平台与教学活动有机融合。我们在课程教学活动中的交互学习[3]主要包括学生与资源平台的交互，学生之间、师生之间的交互，以及学生个体原有的知识结构与新知识的交互。而多模式混合教学包含课堂翻转、小班拓展讨论以及趣味实验等多种教学活动。具体安排如图3所示。

图3 混合教学模式的实施安排

3.1 课堂翻转

教师针对不同教学内容尤其是课程的重难点，课前发布线上任务，收集学生的学情统计数据，精准设计教学各环节，课堂上利用问题引导、小组讨论、同伴教学、案例分析等活动，结合智慧教室的多屏互动，引导学生主动思考、交流讨论并理清思路，课后发布小测试及时反馈学情，以此实施知识点的精准教学。

对于部分综合性的知识点，比如元素的定性分析中的硫化氢系统分析法，教师精心设计翻转课堂的三个环节：课前准备、课堂翻转以及课后巩固。在实施过程中，教师发布课前任务单明确小组与个人的具体学习内容及要求，推送视频资料与习题，学生通过分组学习，协作完成各项任务。教师结合课前的学情分析，设计课堂具体实施方案。课堂上以学生为主体，教师为主导，对于重难点展开小组讲解、讨论与练习，教学活动中引导学生加强小组合作意识和个人的参与度。活动评分采用小组互评与教师评价相结合的模式，极大提高学生的学习兴趣与积极性，增加团队合作交流意识，在理解、掌握与巩固知识的基础上，激发学生的深度思考。课后教师在线推送习题测试帮助学生巩固知识点，同时推送拓展学习资料满足部分学生的个性化需求。

3.2 拓展讨论

组织学生定期开展主题拓展讨论，内容由师生共同精心挑选，将化学与生产生活、节能环保、历史、科学前沿等主题相结合，拓展学生的视野，培养学生正确价值观。学生以小组为单位自主选题后，首先在课前进行文献查阅，线上相互交流与讨论，制作并修改PPT，然后各小组在课堂就主题进行讲解、组间讨论与答疑，以及小组互评，同时对课堂活动全程录像，课后各组撰写主题报告与总结反思，并剪辑视频，最后在线上进行成果展示。通过拓展讨论的各环节实施，培养学生运用所学知识分析问题的能力，激发对科学研究的兴趣，明确团队合作的重要性。

3.3 趣味实验

鼓励学生利用所学理论开展趣味实验，或对有争议的实验现象进行实验验证，培养学生理论联系实验的能力。学生以小组为单位，首先进行文献查阅，设计并提交可行性实验方案，经教师修改确认后进行实验。在实验过程中遇到问题或实验失败，生生或师生间交流讨论并提出解决方案，并对实验结果展开分析讨论。最后就实验过程及原理制作视频，教师挑选优秀作品在线上进行展示。通过这一教学活动不仅培养学生理论联系实验、批判性思维与解决问题的能力，提高学生探究科学问题的兴趣，也极大满足了学生的成就感。

通过多元混合教学模式，帮助学生实现从记忆、理解、应用的初阶认知到分析、评价、创造的高阶认知的提升。

4 教学评价多维化

在传统考核模式中考核方式较为单一，主要以学生的期末考试成绩为主，而平时成绩并未得到重视，也很难拉开差距，导致的结果就是很多学生平时不认真，考前短时间内突击学习以应付考试，不利于学生综合素质的培养。为了科学客观地反馈学生学情，我们依据信息化平台的统计数据，注重学生学习过程的考核，考核的具体内容及评价主体均实现多维化。考核内容由过程性考核和期末考试两大部分构成，采用百分制。过程性考核成绩占总成绩的权重为55%，期末考试占总成绩的45%。其中过程性考核包括信息化平台任务、观看视频、阶段测试、课堂互动、趣味实验、翻转课堂、主题讨论和期中考试等平时学习活动的考核，而这部分考核成绩主要由信息化平台的统计数据和师生的共同评价所构成。我们采用的多维化评价体系不仅能客观反映学生的学习过程情况，也有利于督促并鼓励学生积极参与平时的各种学习活动，很大程度上避免了学生采用在考试前突击备考的应试学习方式。

5 结语

通过基于信息化平台的无机化学混合教学模式的实施，围绕“以学生为中心”，让教学内容具有进阶性和思政性，教学环境具有智慧性，教学活动具有多元性，教学资源具有共建性，考核评价具有多维性，满足了不同程度学生的个性化学习需求，调动了学生学习的积极性与主动性。通过教、学、评的重塑，不仅让学生在知识、能力和素质三方面得到提升，也通过教育反哺实现教学相长。