基于学生发展的《无机化学实验》改革探索*

陈雪涛, 尹爱萍, 王 莹, 李慧卿, 任海仙, 张先廷

现代高等教育观不仅要求学生具有广而深的专业知识, 而且还需具备各种能力和素养。 其中, 自主学习能力、 创新思维能力、 科学素养尤为重要[1], 且已经从教育理念逐渐变成了教学实践。 《无机化学实验》是我校化学专业学生接触的第一门专业基础实验必修课。 作为《无机化学》课程的延伸与拓展, 该课程旨在帮助学生巩固并加深对所学理论知识的理解, 熟悉各种常用仪器的正确使用方法, 掌握最基本的化学实验操作技能,更重要的是锻炼学生的动手能力和创新能力, 提升科学素养。混合式教学是促进学生反思性学习, 影响学生高阶思维的教学策略。 但在传统的教学过程中, 依然存在许多问题亟待解决[2]。 因此, 结合我院《无机化学实验》教学实际, 融合MOOC多样化教学手段, 对教学方法, 教学手段进行改革和创新是非常必要的。

1 传统无机化学实验教学存在的问题

1.1 课外教学环节缺乏及时有效的引导、 监督、 反馈机制

《无机化学实验》课前预习是做好实验前的准备工作。 预习报告撰写是预习的重要环节, 然而大部分新生自学能力普遍较弱, 缺乏学习动力, 预习报告的书写多是抄写教材内容, 缺乏思考[3]。 另外, 老师不能实时了解学生在课外的学习状况, 及时有效的引导、 督促、 答疑解惑。 这些问题导致预习效果不佳, 不仅不能起到对理论知识深入了解的目的, 也对实验课课堂教学的效果造成较大影响。

1.2 课堂教学环节以教师为中心

目前《无机化学实验》课程实验项目设置简单, 验证性实验多, 设计性实验、 综合性实验少。 另外, 实验教学方式通常是教师先讲解, 学生按部就班的进行实验, 受实验时间的限制,学生在实验过程中遇到问题不善于主动思考, 不去分析问题,思考解决问题的方法, 而是在没有思考的情况下直接找老师问实验出现问题的原因, 甚至都不能准确描述自己的操作过程。这种灌输式的教学方式养成了学生的惰性思维, 且学生独立思考能力, 创新思维能力不能得到锻炼和提高[4]。

1.3 课程考核评价缺乏科学性

目前该课程学习效果评价以期末理论考试和平时成绩两部分构成, 平时成绩包括预习报告和实验报告的书写, 实验过程中学生的表现。 预习报告和实验报告的书写存在互相抄袭的问题, 实验过程中学生的表现并不能全程监控, 另外, 实验过程中学生的表现评定和报告的批改过程有一定的主观性存在, 比如预习效果, 实验内容的掌握程度, 书写规范程度等, 这些描述学生学习过程表现的学习行为难以量化统计[5]。

2 无机化学实验课程的改革与探索

2.1 建立基于MOOC+学习通的线上教学模式

根据教学需求, 选取中国大学MOOC 平台上, 选取天津大学、 大连理工大学以及西安交通大学等学校所开发的《无机化学实验》作为备选MOOC 资源[6]。 从这些备选资源中找到与我系《无机化学实验》课程中教学目标更加匹配的视频资料、 配套习题, 并通过视屏剪辑等手段使所选资源更加符合课程内容和课程目标, 对于现有资源未覆盖的知识内容补充了相应的微视频及配套习题。 将精心制作的视频上传到学习通平台, 设置任务点, 并配上相关思考题, 在实验课前一周发给学生。 老师可以监督学生的线上学习情况, 通过发公告的方式提醒学生每个教学环节的起始和终止, 以及每个教学环节需要完成的任务。学生也可以通过学习通平台向老师或同学提出问题, 共同讨论, 进行线上互动, 激发学生的学习兴趣。 在任务点结束后可以通过评价报告及网上留言统计学生学习过程中遇到的问题,从而了解学生对各项教学目标的达成情况, 从而及时调整线下教学内容和教学策略。 另外, 在实验过程中“三废” 的产生是不可避免的[7], 老师在课前布置预习时将“三废” 的处理作为设计性实验的方式布置下去, 同时, 上传一些关于由于实验室“三废” 处理不当引发的环境问题的小视屏或相关阅读材料,然后以小组的形式在学习通平台上提交作业。 在这个过程中培养了学生的绿色环保意识、 协作能力、 创新能力以及查阅文献的能力, 对于学生科学素养的培养起到了至关重要的作用。 基于学习通平台的线上教学, 老师能实时了解学生在课外的学习状况, 及时有效的引导、 督促、 答疑解惑, 学生能够加深对理论课内容的理解, 提高做实验的主动性和积极性, 提高实验课效率, 锻炼自学能力。

2.2 建立学习通辅助的线下教学模式

在学生在完成线上自主学习后, 老师针对学生在线上学习中遇到的问题开展线下教学。 讲解按照三个模块依次讨论: 为什么要开展此次实验(实验目的), 如何开展此次实验(实验步骤), 此次实验有什么现象产生(实验结果预测)。 每个模块讲解过程中或者是讲解完成后, 将学生分成几个小组回答老师提出的问题, 小组内部可以相互讨论, 小组间可以互相补充, 由于不同学生理解问题的视角不同, 有助于形成比较全面的观点。 或者在学习通平台上以选择题的形式进行互动, 老师能够实时掌握学生的答题情况, 根据统计结果开展更具针对性的讨论。 教师提前规划各讨论环节的时间, 在此过程中为学生提供解题思路, 并引发学生的独立思考。 结合课前提交的“三废”处理实验方案, 在老师引导下讨论各方案的合理性和可操作性, 对于“三废” 处理主要是转化、 吸收和吸附, 对于实验过程中产生的或通过转化产生的固体化合物仍然需要斟酌其处理方式, 一方面要减少反应用量, 给学生讲解绿色化学和环境保护的重要性, 另一方面必须对其进行绿色环保处理, 培养学生绿色环保意识[8]。

2.3 建立多元化考核机制

考核是反映学生对所学知识和实验技能掌握程度的一种手段, 是教学的重要组成部分。 对于实验预习部分可以凭借线上的学习通平台任务点的完成情况和线上回答问题情况很好的监控学生的预习情况, 预习情况占了总成绩的10%; 对于课堂上的线下互动环节也是基于学习通平台来完成, 所以可以客观的给出学生课堂表现成绩, 结合学生的出勤情况, 实验室安全常识, 实验现象及数据记录情况, 卫生情况以及“三废处理” 实验设计情况, 给出线下课堂表现总成绩, 占总成绩的20%; 实验报告的书写是实验课程的一个重要环节, 为学生的知识获取、 能力提高和科学素质养成等方面有很好的促进作用, 因此在实验报告评价环节设置明确的观察点, 比如实验报告的完整性, 文字、 符号和专业术语的正确性, 实验目标与实验操作、实验结果的匹配情况, 结论与实验结果、 讨论主题的符合情况, 实验步骤与实验结果表述的客观性, 实验结果的真实性,讨论中自己观点的输出情况等[9-10], 这将提高实验报告批改的客观性和科学性, 占总成绩的20%; 实验操作是学生实验能力的基本素养, 主要观察学生对基本仪器的使用情况及其注意事项, 占总成绩的20%; 最后就是笔试, 题型包括选择题、 填空题、 简答题、 画图题、 计算题等, 占总成绩的30%。 选用多元化考核方法, 加强过程性考核, 是实现科学化评价的重要途径,实验考核机制的科学化对于激励学生学习主动性, 培养学生的创新意识和科学素养。

3 结 语

结合自身及无机教研组前辈的教育教学理论与实践经验,对《无机化学实验》教学模式进行了改革, 通过学习通平台引入MOOC, 微视频等优质资源, 培养了学生自主学习能力, 独立思考能力, 创新能力, 绿色环保意识, 增加了师生交流互动,提升实验教学质量, 将传统的“先教后学” 模式逐步向“先学后教” 模式转变, 将传统的“以教师为中心” 模式向“以学生为中心” 模式转变, 课程教学从只关注学习结果向关注学习过程转变, 课程考核模式从偏主观模式向多元化科学化转变。 经过此次改革后, 《无机化学实验》教学虽取得了初步的效果, 但是《无机化学实验》课程教学改革是一项复杂而长期的工作, 未来我系的教学中必将引入更多的教学元素, 比如仿真实验室的建设, 这样可以将一些污染严重、 毒害大, 实验现象不明显,反应时间太长等受这些原因限制的实验项目, 利用仿真实验呈现出来, 开阔学生视野, 加深对理论知识的理解, 从而也在实验项目上多了更多的选择性。 总之, 《无机化学实验》教学改革的各个环节仍需继续优化, 不断探索, 培养出社会需要的创新型人才。