研究生课程“化学进展”线上线下混合教学改革探索

2022-02-09张宇辰

现代盐化工 2022年6期

张宇辰

（江苏师范大学化学与材料科学学院，江苏徐州 221116）

1 线上线下混合教学模式的概念及优势

线下教学是指教师提前备课，在课堂上与学生面对面进行授课的教学方式，也是使用最广泛的教学方式[1]。这种教学方式具有教师能及时掌握学生的学习情况，有针对性地调整教学内容的优势，但也存在教学过程受时间、地点制约，教学内容无法满足学生个性化需求的缺点。

线上教学是指基于“互联网+”理念，通过互联网平台将学习内容以教学视频等形式发布，让学生在线学习的教学方式。线上教学不受时间、地点限制，具有高度的自由性；同时，互联网平台有大量的优质学习资源，能满足学生的个性化需求[2]。但是线上教学存在难以约束学生的学习行为、缺少师生面对面互动等局限性。

线上线下混合教学是将线上教学模式与传统的面对面线下课堂教学模式相结合的一种新型教学模式[3]。这种教学模式不仅兼具线上教学、线下教学的优势，还可以突破两种教学模式的局限，近年来引起了教育工作者的广泛关注，逐渐在高校专业课的教学中占据一席之地[4]。

2 研究生专业课“化学进展”教学模式改革的必要性

“化学进展”是江苏师范大学化学专业研究生的专业必修课程，主要包含化学与人类社会发展、手性杂环化学、药物化学、绿色合成化学、功能纳米材料等方面的内容，是系统介绍化学与社会发展关系、化学学科前沿领域，使研究生更加全面地了解与科研息息相关的化学学科最新进展的一门专业课程。该课程理论性较强且内容丰富，是对学生本科阶段学习的有机化学、无机化学、分析化学、物理化学的拓展与延伸，在化学专业硕士研究生的培养过程中具有重要作用。

然而，“化学进展”这门课程理论知识复杂，教学内容涵盖大量前沿研究进展，学习难度较大。在传统的教学模式下，教学时间有限，教师在课堂上只能挑选一些重要内容加以讲解。例如在“有机催化”这一章节，教师只能详细讲解烯胺催化、路易斯碱催化等重要的催化模式，无法详细介绍这一领域的发展历程以及新兴催化模式，不利于拓展研究生的科研视野。研究生在课堂上也只能被动接受片面的基础知识，缺乏对所学知识的进一步思考与探究，对课程涉及的前沿研究领域更是难以透彻理解。与此同时，“化学进展”中涉及许多化学学科的前沿研究成果，这些研究成果在传统课堂上讲解起来略显空洞，如电化学合成的仪器及操作、新型纳米探针在细胞内的作用机制等知识点，学生仅凭板书、多媒体课件的简单描述，难以对这些前沿科研知识形成具体深入的认识[2]。

传统的教学方式让大部分学生对“化学进展”这门课程只有浅层次的认知，很难让学生建立完整的理论知识体系，学生在实际解决问题时知识应用难度较大，导致课程达不到应有的教学效果，更难以达成培养国家需要的创新型科研人才的目的[5]。因此，对“化学进展”教学模式的改革迫在眉睫。

线上教学具有形式多样、内容丰富、时间自由等优势，可以有效解决“化学进展”线下教学中遇到的学生掌握知识片面、无法在课堂上理解教学难点等不足。因此，吸取“化学进展”传统线下教学模式的优点，建立一种以线下教学为主、线上教学为辅的线上线下混合教学模式势在必行。这种教学模式改革有利于提高“化学进展”的教学效果和化学专业研究生的科研素养，达到培养高水平科研人才的目的。

3 “化学进展”线上线下混合教学模式的改革措施

3.1 线上线下混合教学的施行过程

线上线下混合教学模式的施行主要包括课前线上预习、线下课堂教学、课后线下巩固复习3个阶段，如图1所示。在这一过程中，“以学生为主体”的教学理念必须贯穿始终，教师主要负责引导学生自主学习，充分利用线上学习平台和线下课堂教学，培养学生的自主探究能力，提高学生的综合素养。

图1 线上线下混合教学的施行过程

3.2 线上线下混合教学改革的具体措施

3.2.1 线上平台教学内容的准备

教师需提前准备好线上教学平台的相关教学内容，包括教学大纲、教学视频、教学PPT、思考题、讨论题以及课程涉及的前沿研究领域相关文献等[6]。其中，教学视频的录制尤为重要。在录制教学视频之前，教师应适当参考优秀的教学视频，充分考虑学生的知识储备，根据教材内容分章节录制。视频时长以10～20 min为宜，应突出重点及难点，方便学生利用零碎时间学习。教师在教学内容的准备中要注意控制教学视频的难度和深度，注意教学内容和本科阶段所学基础课程的衔接。教师还应在教学视频中巧妙融入课程思政的内容，在传授专业知识的同时，培养学生不怕困难、勇于探索、实事求是的科学精神和优良品质。

3.2.2 引导学生课前线上预习

教师在课前需要对教学内容作出完整的规划，做好教学设计，同时将教学内容发布到线上教学平台，并提出思考题。例如在“有机催化”这一章节中提出“手性化合物获得方式有哪些？”“有机催化的优势是什么？”等思考题，要求学生提前预习，尝试初步理解将要学习的知识点，探究教师留下的思考题并在线上平台作答。在学生课前预习的过程中，教师要与学生保持沟通交流，让学生有明确的预习目标，带着问题进行课前预习。教师还应通过线上教学平台的后台及时关注学生的预习情况[7]，总结学生线上回答思考题时暴露出来的问题，并在线下课堂上予以集中解答。

3.3 采用翻转课堂的线下课堂教学形式

线下课堂教学是这一教学模式中最重要的一环。线下课堂教学可以翻转课堂的形式进行[8]，将学生分成不同的学习小组，选择不同主题让学生制作PPT，并在讲台上讲解。例如在教授“手性吲哚化学”的过程中，教师让学生分组讨论不同种类吲哚平台分子，并展示讨论的结果，提出交流中遇到的问题，然后由教师为学生解答问题，并对课堂核心重难点内容加以拓展。教师也可以在学生讨论之后，提出一些问题让学生回答，以此了解学生经过线上自主学习与教师讲解之后的收获。在这些教学环节中，教师要尽可能将时间留给学生，通过给学生安排学习任务，由简到难、循序渐进地引导学生自主解决问题，指导学生将书本上的知识应用于具体的科研实践中，以此锻炼学生的自主创新能力与发散性思维[9]。这种以学生为主体、促进教师与学生课堂交流的方式，是线上线下混合教学模式中课堂教学部分最重要的教学环节，这一环节可以将学生的自主学习与传统课堂的教师讲解充分结合，有助于调动学生的学习积极性，提高学生的学习效果[10]。

3.4 督促学生课后线上复习

课堂教学结束之后，教师可以通过网络教学平台发布课后习题，并督促学生对课堂所学内容进行总结，加深学生对所学知识的印象，帮助学生构建完整的知识体系[11]。为了解决课堂教学时间有限、学习内容有限等问题，教师也可以将课堂中难以详述的前沿知识发布到线上教学平台，例如将钠离子电池负极材料的构筑、石墨烯基复合薄膜的制备等前沿知识相关文献发布到线上教学平台上，鼓励学生查阅相关资料，达到拓宽学生视野、增加学生知识储备、提高学生科研素养的目的。与此同时，还可以将课堂上学生难以理解的前沿知识点进一步详细阐释，以专题教学视频的形式发布到线上平台[12]。例如将金属与有机联合催化反应模式、新型多靶点多重受体激动剂的设计等学生难以掌握的前沿知识点录制成专题教学视频，供学生进一步学习，加深学生对专业领域理论知识的理解，为学生从事相关领域的科研工作奠定坚实的基础。

3.5 改革现有课程评价体系

在线上线下混合教学模式下，“化学进展”的课程评价体系也需要进行相应的改革，建立以线下成绩为主、线上成绩为辅的综合评价体系（见图2）。考核总成绩由线上成绩及线下成绩两部分组成，线下考核成绩占60%，线上考核成绩占40%。线下考核成绩包括期末闭卷考试成绩、课堂表现、书面作业等，而线上考核成绩由线上视频学习情况、线上作业完成情况及线上讨论参与度等方面综合评定。在传统的评价体系下，学生容易采用平时不认真学习、考前临时突击的不良学习方式。采用这种新型的课程评价体系可以有效解决这一问题，充分调动学生参与线上、线下学习的积极性，提高学生掌握知识的牢固程度。

图2 线上线下混合教学考核模式

4 “化学进展”混合教学模式下教学设计的探索

对“化学进展”课程实施线上线下混合教学的关键是做好教学设计。本研究以“化学进展”中“有机催化”这一节为例，对线上线下混合教学设计进行了初步探索，具体如下。

4.1 教学目标

（1）掌握有机催化的定义、特点、优势；

（2）了解有机催化的发展历史；

（3）掌握有机催化代表性科研工作的反应机理；

（4）了解有机催化领域最新研究进展及目前存在的科学问题；

（5）引导学生树立坚持做原创性科研工作的信念。

4.2 教学重难点及解决措施

重难点：有机催化的特点及优势；代表性科研工作的反应机理。

解决措施：学生线上预习，上课时通过对比法让学生更直观地掌握有机催化的特点及优势，提前了解反应机理，课后线上阅读文献，及时巩固。

4.3 教学方法

线上教学：通过发布视频、文献、思考题的方式引导学生线上预习、线上复习。

线下教学：（1）案例法：通过实例分析提高学生的学习兴趣，加深学生对知识点的理解；（2）翻转课堂：提前布置教学内容，学生查阅资料后在课上讲述，教师总结；（3）对比总结法：通过对比总结，帮助学生理解教学重点及难点。

4.4 课前准备

教师：录制教学视频、准备思考题、讨论题等；将学生分成若干小组，要求每个小组分别准备3～5 min的PPT介绍国内化学家在有机催化领域的重要研究工作。

学生：分组查阅文献，了解国内化学家在有机催化领域的重要研究工作，制作PPT、撰写讲稿。

4.5 教学环节

4.5.1 线上预习

教学内容及手段：教师在线上教学平台发布教学视频，要求学生预习；发布“手性化合物的获得方式”等思考题，要求学生在线答题。教学目的：让学生有明确的预习目标，带着问题完成课前预习，初步理解将要学习的知识点。

4.5.2 线下教学

（1）教学内容及手段：引入2021年诺贝尔化学奖获奖人及获奖领域—有机催化。教学目的：让学生有明确的预习目标，带着问题完成课前预习，初步理解将要学习的知识点。

（2）教学内容及手段：提问“有机催化的定义”。教学目的：学生通过线上课程学习已经了解有机催化的定义，通过提问让学生加深印象。

（3）教学内容及手段：对比有机催化、金属催化、生物催化的定义及特点，总结有机催化的优势。教学目的：通过对比法让学生掌握3种催化方式的定义及特点，引导学生总结有机催化的优势。

（4）教学内容及手段：运用授课法介绍有机催化早期的4项研究工作，着重讲解获得诺贝尔奖的两项研究工作的反应原理及创新性；强调“从0到1、从无到有”的基础科研工作才是最具开创性和原创性的工作；鼓励学生做原创性工作。教学目的：让学生了解有机催化前期工作，掌握反应原理；鼓励学生在今后的科研工作中树立坚持做原创性科研工作的信念，专注于有价值的研究方向，“坐得住冷板凳”，力争完成“从0到1”的原创性工作。

（5）教学内容及手段：通过案例法列举国外化学家发表的重要研究工作的反应机理，讲解这些科研工作的创新性、研究深度及广度、应用价值。教学目的：让学生掌握重要研究工作的反应机理以及创新性；引导研究生将自己的研究工作做得细致扎实，深入探究科研工作的理论价值和应用价值。

（6）教学内容及手段：通过翻转课堂方式，让学生分组介绍国内化学家在有机领域的重要研究工作；教师总结补充，讲解重要研究工作的反应原理，鼓励学生向我国优秀化学家学习，潜心科研，造福大众。教学目的：让学生掌握这一领域重要研究工作的反应机理以及创新性；鼓励学生为科学事业的发展贡献出自己的力量，在世界科学舞台上展现出更多中国化学家的风采。

（7）教学内容及手段：总结引申，布置课后作业：总结有机催化的定义、特点及优势，回顾重要的研究工作；引申出这一领域目前存在的科学问题及解决策略。教学目的：巩固本节课的重要知识点；让学生了解并总结某个领域的研究进展和提出科学问题的过程。

4.5.3 线上知识拓展

教学内容及手段：线上平台发布国内外有机催化领域知名课题组的代表性工作，鼓励学生阅读学习。教学目的：引导学生不仅要学习课本知识，更要追踪前沿领域科研文献，拓宽视野，提高科研素养。