“物理化学”线上线下混合式教学的前置设计与创新实践

孙清瑞，于开源，刘志明

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319）

“物理化学”是食品类专业的一门专业基础课，亦为学校食品科学与工程一流专业的主干课程。通过该课程的学习，学生掌握其基本内容和基本规律，提高分析和解决食品工程领域复杂工程问题的能力，从而为其学习专业课程奠定基础。目前，“物理化学”是公认的学习难度大、应用难度大、教学难度大的课程。作为食品类专业的基础课，如何提高其教学效果是对教师的一种考验，也是当前教学改革的重难点。如何调动学生的学习积极性是确保高效教学效果的前提和根本保证，需要对现有的“物理化学”教学内容、教学方法、成绩考评等进一步设计和创新实践，才可能有效地提高教学效果。

目前，对于“物理化学”课程采取线上线下混合式教改的文献报道还较少，究其原因可能是线上线下混合式教学是一全新的教学理念，正在实施中。武军等人[1]开展了基于微课的线上线下混合式教学在物理化学中的应用探索；韩华博等人[2]对线上线下混合式教学对物理化学课堂的影响进行了研究；陈欣等人[3]报道了基于超星学习通平台的“物理化学”线上线下混合式教学研究；田东亮[4]就线上线下混合式物理化学实验研究型教学改革进行了报道，并取得较理想的教学效果。但对于食品类专业学生的后续的专业课中所涉及的“物理化学”知识点，提前以案例形式讲解，强调应用特色的课程“前置设计”尚未见文献报道。

研究中的课程“前置设计”就是本着“预则立”的教学理念，教学内容紧密联系后续专业课程，强调应用特色；教学方法强调学生提前“线上”自学，发挥学生的主动性；学习评价强调过程学习，提前识别课程“掉队”学生并对其实施“课程预警”措施。通过“物理化学”课程的线上线下混合式教学改革，以此达到切实提高“物理化学”课程的教学效率和效果，以期为“物理化学”教学提供借鉴。

1 教学内容方法及评价的前置设计

目前，学校现有的“物理化学”课程教学内容、成绩考评存在诸多不适合线上线下混合式教学的问题，如教学内容还未紧密结合食品类专业；教学方法还是以“填鸭式”教学为主；成绩考评主要以期末考试成绩为主，缺少更合理的过程考核。这些都有待与线上线下混合式教学有机结合，进行课程前置设计和创新实践，才能有效地提高教学效果。为此，课程组进行了如下教改。

1.1 教学内容前置设计

在现有教学大纲的基础上，课程组对教学内容进行了前置设计，特别强调食品类专业“物理化学”的应用特色，拆分理论知识供学生线上自学，梳理专业课相关单元与物理化学紧密联系的知识点，调动学生的主动学习兴趣和加深其对课程的理解及应用。在要求学生深刻理解物理化学的“理论性”“应用性”内涵基础上，授课内容加强了联系食品类专业等知识的讲解，如为什么中式烹饪法油烟较重？该知识点讲解需紧密联系到物理化学中的不互溶双液体系理论。此外，充分调研食品类专业学生开设的基础化学课和专业课。“基础化学”课程已讲过的内容，在“物理化学”课程中采取略讲措施，如热力学部分的基本概念在“普通化学”课程已学习过，因此略讲；而在“物理化学”课程中突出燃烧焓变的讲解和学习，因该知识点密切联系人体摄取食物的能量问题，与食品营养专业课密切相关，在此知识点，专门设计了食用油脂燃烧焓变测定的实验；针对学生的专业课，深挖“物理化学”基本原理应用于专业课的相关知识并讲解，如讲解相平衡章节的分馏和精馏原理时，密切结合了油脂工艺学中油脂与溶剂分离及酿酒工艺学中白酒分馏进行讲解；在讲解胶体化学章节知识时，密切结合食品工艺学中乳状液和凝胶制备，以及表面活性剂作用机理进行讲解。

1.2 教学方法的前置设计

课前，通过基于中国大学慕课堂平台（MOOC）的中国农业大学《简明物理化学课程》，该课程组搭建了小规模限制性在线课程（SPOC）课程平台向学生推送该精品课提供的教学资源，包括教学视频、课程PPT 等，教师根据SPOC 平台中产生的教学数据，如学生的视频学习和习题完成状况等，准备上课内容。

课上，线下授课以课件、习题、试题、专题讲座等形式，学生在教师讲解重要知识点的帮助下，完成课堂学习任务。此外，根据学生的反馈情况，教师适时地深度或扩展讲解知识点。

课后，教师根据学生的课堂学习情况，在SPOC平台上推送相关作业习题，以便巩固教学成果。对于个别学生的需求，通过QQ 或腾讯会议进行线上答疑。

1.3 形成性评价的前置设计

掌握学生的“真学”实况，归根结底是以测试方式考查其是否真正地理解和掌握所学物理化学知识，结合学生“线上”所学的情况，在课程进度为学时2/3 时，开展中期考核，让问题学生曝光，以期达到“课程预警”作用。教学中期考核的测试题目以课堂例题、章节测试题、课后作业题为考查内容，该知识内容的考核绝对能够反映一个学生的基本学习状态。对达到“课程预警”的学生，教师采取策略地对待，以便对其更好的“帮扶”。

2 线上线下混合式教学实践

利用SPOC 课程，对2019 级食品类3，4 和5 班开展了线上线下混合式教学模式探索，这一新的教学方式强调学生应自主学习和参与互动式学习，从而有助于实现学生的自学能力的提高，同时保证了师生面对面的交流和体验。学院“物理化学”课程总学时48 学时，其中12 学时采取了线上线下混合教学方式。

“物理化学”理论教学线上线下相结合的开设方式见表1。

表1 “物理化学”理论教学线上线下相结合的开设方式

2.1 学生线上自主学习

利用SPOC “物理化学”课程，按照教学计划定期发布自主学习内容，引导学生按时、循序渐进地完成学习任务。该自学内容包括若干个视频（每个时长15 min 左右）、弹题、PPT 文档、测验题等组成。学生可通过反复学习这些课程资源直至理解和掌握，这一方法有助于学生认真掌握“物理化学”课程基本知识和理论。值得推崇的是，教师可利用学习平台提供的学习数据记录与分析功能，对学生的学习进行管理和监督，这些“学习数据统计”包括学生自学视频的个数、次数、学习时长等。利用这些数据，教学团队可充分掌握学生自学教学内容基本状况，在此基础上改进和完善线下教学内容。

图1 SPOC 课程部分学生学习的统计数据

2.2 线下辅导

利用腾讯会议和QQ 群等方式，突破时间和空间的限制，教师对学生进行“面对面”辅导，不仅解决其学习中的问题，而且可帮助他们理清知识体系。同时，教师在解答过程中可针对性地加以指导和布置课后作业，以便学生巩固相关知识点。这种辅以广泛深入而有针对性地讨论和交流，可进一步减少学生的疑惑，从而提高学生自主学习效率。

2.3 课堂授课

通过学生线上自学效果的反馈，教师及时调整教学重难点，这因有时学生认为的重难点知识点跟教师的不尽同。以电化学部分为例，课前调查发现学生认为第八章难点内容为电解质的平均活度和平均活度因子，与大纲要求不一致。因此，在课堂上采取详细讲解学生认为的重难点知识点，并针对性地布置作业习题，从而保证了课堂教学效果。

2.4 作业及考评

所有的作业，包括非线上的教学内容作业，采取让学生拍照上传到SPOC 平台而后教师及时批阅的方式，从而教师可及时有效地掌握学生的学习状况.

部分学生网上提交作业展示见图2。

图2 部分学生网上提交作业展示

2.5 课程预警

利用课堂时间开展学习中期考核，试卷满分40分，所得成绩低于20 分的问题学生，教师统一将其发送到QQ 群进行曝光警示教育（见图2），并随后找其谈话，分析其课程学习掉队的原因，后期教学中并予以特殊关注。通过课程预警教育，多数学生在随后的学习中努力学习程度加强，并通过了期末考试。

部分学生课程预警展示见图3。

图3 部分学生课程预警展示

2.6 期末考试成绩比较分析

期末考题将考查学生基础知识与基本技能有机结合起来，题型多样，且在以往传统题型基础上进行了很大改进，以分析型、应用型考题为主线，适当加入一些记忆性考题，考题紧密结合专业实际，涵盖了课程的主要内容。考题充分考虑学生实际情况与知识结构需求，试题的题量及深浅适度，理论与实践并重，是一套非常适合作为食品类专业“物理化学”课程的考卷，也特别符合工程教育认证相关要求。从学生成绩来看，教学改革对照班总成绩分布（见图4）60 分以下的学生占比为18.17%，明显高于教改班的10.53%；此外，教学改革对照班70分以上的学生占比为45.38%，亦明显低于教学改革班的60.53%。该数据表明，采取“线上线下混合式”的教学改革，切实提高了学生成绩，达到了促进教学效果的目的。

课程期末成绩比较分析见图4。

3 结语

采取“线上线下混合式”的教学改革，一定程度提高了学生掌握和应用理论知识技能。利用SPOC线上产生的学习数据、线下的互动数据，能够掌握学生的“真学”实况，进一步通过调整线下教学方法，可达到“真抓实学”的教学效果。但作为任课教师，仍要不断改进措施的针对性并使之与时俱进，继续坚持以往采取的有益的育人措施，在抓学风上狠下工夫。总之，该教改的实施，通过利用现代教学数据的分析和监督优势，一定程度上调动了学生学习“物理化学”课程的积极性，实现了应有的教学目标。

图4 课程期末成绩比较分析