无机化学线上线下混合式教学模式的构建与实践

蒋银燕，王翠琼，郭丽娟

(长沙医学院，湖南 长沙 410219)

0 引言

无机化学是长沙医学院校“药”类及“检验”类各专业必修的第一门重要的专业基础课，它既与中学化学内容相连接，又与后续课起着承前启后的作用。在完成学科教学任务的基础上，更肩负着启发学生掌握科学的学习方法、培养学生综合分析和解决相关化学实际问题能力、使学生逐步树立辩证唯物主义观点和科学思维方法、训练学生掌握基本的实验技能等重要使命。学生通过无机化学课程的学习，除了要能熟练掌握本课程的基本理论和基本技能，还要为后续专业课程学习打下一定化学基础[1]。另外，在接下来的课程安排中，学生还将学习分析化学、有机化学、物理化学和仪器分析等相关化学基础课程。因此，无机化学学习既是培养学生具备知识结构及能力结构的重要组成部分，也是学习后续化学课程的基础，所以急需改变教与学的模式，促进课堂改革和创新，提高课堂的有效性[2]。

近年来，随着微课、慕课、“雨课堂”“云朵课堂”等多种教学平台的完善[3]，各种教学模式的出现，为高校教学改革打开了思路，也对传统教学提出了重要挑战。长沙医学院不能抛开传统的教学手段一味地建设网络课程，更不能继续坚持开展单一的传统教学模式，这都会导致传统教学与互联网 + 时代的新的教学模式相孤立[4]。截至2022年11月，我国上线慕课(MOOC)数量已达6.2万门，且逐年在不断增多，慕课总量、开展慕课教学的学校数量、利用慕课学习人数均处于世界领先地位[5]。而以短视频为主的微课具有时间短、情景化、内容精的特点，所以，能够在短时间内将学生的注意力集中在课程相关内容上，可以使学生在较短的时间内理解、掌握课程知识点，并学习相关技能，给学生带来学习成就感[6]。

1 传统无机化学教学的现状

传统教学模式下，无机化学课程教学的课堂压力很大，一方面，传统教学“满堂灌”的教学模式，让老师、学生都陷入了快节奏的氛围，教师拼命赶进度，一堂课下来，部分基础不牢的学生能当堂消化的内容更少，大部分知识点都是一知半解。另一方面对核心知识点的掌握不足，知识内容不能及时充分消化，解题找不到思路，容易打击学生的自信心，影响学习兴趣。传统教学还存在教学课时不够、学生高等数学知识与无机化学课程内容不配套、教学内容与后续化学课程重叠多、课程内容杂、多数学生自主学习能力得不到提高五个方面的不足。

1.1 授课课时不足，教师工作量大

随着课时的不断缩减，各医学院校相关专业无机化学理论授课时间基本上在40～60课时之间，但该课程由于信息量大，知识点杂，这就不得不要求教师教学进度要快，确保在有限的时间内既完成教学内容，又要达到较好的教学效果，无疑对教师提出了更高的要求。于学生而言，课堂消化这些知识点也需要一定时间，教师教学进度过快，对刚刚迈入大学校园的大一新生而言较难适应这种赶进度的教学方式，最终的结果是教学效果得不到保障。

1.2 学生所掌握的高等数学知识与无机化学课程内容不配套

无机化学中牵涉到很多高数微积分知识，但往往讲到一些相关内容比如公式推导等知识点时，由于高数中该部分知识点进度还没有跟上，所以学生听起来感觉很费力，也很难去理解，更不用说掌握了。

1.3 教学内容与后续化学课程重叠多

长沙医学院校药学等专业无机化学选用的是人民卫生出版社的教材(主编：张天蓝)，虽然与其他同科目教材相比删减了与物理化学相重叠的化学动力学内容，但与分析化学中的定量分析及酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡和氧化还原平衡内容存在部分重叠、与有机化学中的原子结构、分子结构内容存在部分重叠，这对原本就课时不足的教学而言是对教学课时的浪费。

1.4 课程内容杂、多

根据药学类无机化学教学大纲安排，课程内容主体是原理化学与元素化学两大板块，共九章，各章之间内容相互独立，几乎没有任何关联。其中的化学元素部分占三章，其知识点基本是描述性的内容，是各种元素单质、化合物结构、性质、制备等等无规律性内容的简单罗列，知识点之间的关联性较少，而且有部分内容与高中化学重复，学生在学习过程中的体会多是“内容杂、多，不好记”，大部分学生学习元素部分时学习兴趣不高[7]。

1.5 学生自主学习能力得不到提高

无机化学传统教学模式仍然采取中学阶段“填鸭式”的讲解，这样讲课方式的优点是能在较短时间内完成较多教学内容的讲解，比如，进行化学元素内容，学生在接受大量信息量过程中缺乏消化这些信息的时间，如果没有足够的练习来巩固这些新获取的知识，教学效果势必难以得到保障。特别是对于刚刚进大学的大一学生，这种教学模式会大大打击他们的学习自信心，导致出现“教师忙于讲课，学生难以理解”的局面，学生自主学习能力在这种传统教学中很难得到提高。

2 构建无机化学线上学习平台

长沙医学院利用超星学习平台建设无机化学慕课，并于2020年9月开始网络运行和应用，后期又通过对无机教材及教学大纲分析，将教材中的核心知识点化作单个核心问题，将这些分布于不同章节中核心问题录制成优质的微课短视频，然后按照教材章节，将微课短视频、课件、教学大纲、考试大纲、练习题、在线作业、相关文献资料、演示实验视频、元素单质、化合物等图片等在内的线上资源按照章节分别罗列在课程门户里，在学习通平台中构建一门体系较为完整的线上课程。同时针对性的引入相关“药”“医”案例、高等数学微积分、物理基础知识，方便学生关联自己所学专业、理解公式推导过程等。在学习通平台中学生可以看微课短视频、自测、提问、看文献资料等；教师可以通过管理平台发布通知与讨论、布置教学任务、上传资源、批改作业、督促学生学习等，同时也可以实现与学生一对一的私聊，及时与学生沟通学生学习中的疑问、对学生在讨论区中回复给予评价。师生在学习通平台中的所有教学活动都有详细的记录，为教师学期末进行形成性评价提供了较为完整的数据支持，让学生的所有成绩都有根有据。

3 线上线下混合式教学思路

线上线下混合式教学过程中首先希望通过引导学生利用微课、慕课资源进行在线预习，教师在学习通平台中发布与教学内容相关的简单讨论题，通过学生的回答，详细快捷的了解学生的预习情况：哪些知识点学生可以通过自学掌握，哪些知识点需要在线下课堂加强等。线下课堂教学如果采用常规的教学，相对较为单一，调动不了学生的学习兴趣，特别是进行难点内容教学时，更加容易破坏学生的学习兴趣。长沙医学院从调动学生学习积极性角度出发，通过以微动画、微测验以及微实验等为主的微视频结合多媒体技术来进行重难点知识的讲解分析，可以有效丰富线下课堂教学内容，调动学生学习兴趣、提高学习积极性，从而提升教学效果，同时解决课时不足的矛盾。其次，线下课堂教学适当设计讨论题进行分组讨论，这些讨论题相较学习通中发布的讨论题在难度上有所提升，以此来加深学生对知识点的掌握，最后，教师对小组讨论结果作出评价，梳理总结本堂课的重难点，通过如此反复学生能够对绝大多数重难点知识当堂消化。课后再结合超星学习通完成在线作业、自测，学生能及时了解自己对知识点的掌握情况。针对学有余力或对课程存在较大兴趣的同学长沙医学院还利用超星平台上传一些拓展知识建立与学生专业关联性以及学科相关前沿研究等微课视频资源，对调动学生学习兴趣起到较好效果。通过这样基于微课和慕课的线下线上相结合的混合式教学模式的构建，如图1所示，既可以缓解授课日趋减少与无机化学课程内容多的矛盾，又能满足不同学生的不同的学习要求，达到预期教学效果。

图1 混合式教学模式具体实施方案

4 无机化学线上线下混合式教学的实施过程

利用学习通进行预习。为增加预习的吸引力，除知识点微小视频外，电子版课件、学习指南、重点和难点解析、相关知识拓展网络资源、实验视频、重要单质、化合物和矿物图片、无机药物等多样化学习资源在学习通平台提前两天发布给学生，并设置问题情境或引用相关文献资料来引导学生自学预习。

加强互动，打造讨论型课堂。通过采用动画、微测验以及微实验等为主的微课模式结合多媒体技术重新设计课堂教学，教学过程中适当设计课堂讨论题进行分组讨论，利用学习通投屏功能打造PPT云课堂，将云课堂充分应用在课堂教学中，讨论过程中将学生的讨论结果以投屏形式在课堂中进行展示，全班综合评价，并当堂给评分，课堂活跃度有显著提升。另外，教师还可以利用学习通平台，进行“签到”“选人”和发布“随堂练习”“抢答”等等各种学习活动来充分调动学生的学习兴趣，使课堂教学不再是教师单方面的“一言堂”。

引导学生及时复习，完成线上自测。课后通过超星学习通发布重要知识点的同步练习题，学生答题后可以查看难点解析。平台中按知识点录制的慕课视频也可以帮助学生根据自己课堂学习效果查漏补缺，教师课堂梳理重难点引导学生及时进行线上复习。另外，鼓励学生在讨论区提出没掌握的问题，教师及时回复，或者通过私聊及时发现并总结学生普遍反应较多的问题，最后针对学生的留言中比较集中的问题，设计线上答题，引导学生完成线上自测，进一步对知识进行巩固。

丰富在线拓展知识资源。针对学有余力或对课程存在较大兴趣的同学长沙医学院还利用超星平台上传与教材知识点密切关联的学科发展史、药物工业生产、实验视频、结构动态微课视频、学科相关前沿研究相关视频和讨论题答案等资源来帮助学生拓宽眼界，打开思维。

5 无机化学线上线下混合式教学案例

以原子结构这一章为例，本章知识内容抽象，需要学生具有一定空间想象能力，有一定的物理知识储备。按照长沙医学院“药”类专业教学大纲要求，本章授课课时为6学时，这一章的学习要求如下：

掌握：量子数的物理意义和取值规则，一组量子数与核外电子运动状态的对应关系；基态原子核外电子的排布规律；元素周期表的周期、族、区的划分与核外电子排布的关系；根据核外电子排布特点或价层电子组态确定该元素在周期表中的具体位置；原子半径和电负性的概念。

熟悉：波函数、概率密度和电子云等概念及其意义；原子轨道角度部分取值规律与图像、径向函数及图像的规律与意义；钻穿效应和屏蔽效应；多电子原子的近似能级；有效核电荷、元素的电离能和电子亲和能的概念；原子的核外电子排布与元素性质周期性变化的关系。

了解：电子的波粒二象性，不确定原理，波动方程的意义，电子云的径向分布，原子轨道能量与原子序数的关系。

法国科学家朗之万曾说过：“在实际教学中，适当插入一些历史性的观点也是非常有利的”。让学生了解这些历史沿革，一方面可以让学生开拓视野，另一方面也可以作为课程思政的部分素材。所以，长沙医学院采用通过讲故事的方式将原子结构发展史作简要的梳理介绍，帮助学生了解前人在原子结构认识过程中所作出的巨大努力，引导学生探索未来，培养他们追求真理、严谨治学的求实精神和勇攀高峰、敢为人先的创新精神。通过这样的教学改革，既将人文、思政教育引入课堂，又能连贯地联系起教学重难点。

这一章线下课堂教学重点是给学生讲解四个量子数、原子轨道的近似能级、核外电子排布等。学生对核外电子运动的波粒二象性时不太理解，为了让学生更快的进入知识点，提前在学习通讨论区发布讨论：请从动量、运动轨迹、速度等方面来介绍一下宏观物体(如行使在高速公路上的汽车)的运动有哪些特点？而后在课堂教学结合微课视频介绍这部分知识点后，再发起课堂讨论：请你用自己的理解来解释为什么宏观世界物质(如高速运动的子弹头或细小的沙子)波动性可以忽略，而微观粒子具有波动性？这样一对比学生很快就能将宏观世界物质与微观粒子运动状态区分开来，同时结合相关例题数据来进行总结，学生较好的掌握了教学中的难点。

通过三年的平台建设，长沙医学院以教学大纲、考试大纲为指导，以选择题、填空题、简答题以及计算题为主要形式，分章编写题目，目前每章有100～150道题目，建设了总题量到达近1000题的试题库，在线组建了32套章节练习题和10套自长沙医学院测试题。教师教学实践中根据自己的教学情况，在各章节课堂教学讲解结束后在题库选择题目，发布作业，方便学生在每次课堂学习结束后进行自我检测，并获得相应成绩。课后自我测试是学生检验自己学习效果的一种有效途径，也是给教师课堂教学成效的一种直观的反馈，教师可以根据学生的线上学习、练习题答题情况进行分析，然后进行教学调整。

6 课程考核评价方式的建立

任何一种课程教学改革最终的目标都是提高教学效果，课程评价方式也应对学生学习全过程中的相关表现，如学生的自主学习能力、团队协作能力、对问题的分析和解决能力等进行适当的评分，并在总成绩中占适当的比例。明确形成性评价和终结性评价的作用，考虑综合能力和课程参与度，设计一套从知识、素质和能力这三个方面对学生进行综合评定的考试评价体系。为此，长沙医学院在线上线下混合式教学实施后，从教学目标评价、教学内容、教学设计、组织、实施等各方面出发制定了一套比较完善的开展教学评价体系。在学期初就将该课程考核评价项目表发给学生，将学生在学习通平台进行线上学习的情况按一定比例纳入到学期总评成绩中，无机化学学期总评成绩分为两大块，其中期末考核成绩占70%，形成性评价占20%，其中形成性评价结合学习通平台中的考勤、视频学习、随堂练习、抢答、作业、主题讨论等，通过学习通平台中的成绩管理，进行权重设置，统计每一位学生在整个学期中的线上学习情况，方便记录学生形成性评价成绩。

7 结语

长沙医学院以超星学习通平台作为阵地开展线上教学，再结合线下课堂教学，开展了三年的线上线下混合式教学模式探索，学生通过线上慕课资源课前在线预习、课后巩固复习及知识提升等，线下开展以微课视频结合多媒体技术进行重难点知识的讲解分析为主体、结合课堂讨论、学科前沿、关联学生专业等，通过一系列线上线下相混合的教学来激发学生的学习兴趣，充分调动学生的自主学习能力，培养其科研思维方式，提高教学质量、探讨新的教学模式、取得了比较满意的教学效果。下一步长沙医学院将继续深化教学改革、不断优化，探索出更适合医学院校药学、药剂专业无机化学的线上线下相结合的教学模式。