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“221”智慧教学模式在化工专业“分析化学”课堂教学中的实践

2023-10-30李玉玲王焕锋李晓静王利平

安徽化工 2023年5期
关键词:分析化学智慧教学模式

李玉玲,王焕锋,李晓静,王利平

(郑州工程技术学院化工食品学院,河南 郑州 450044)

现代的科技发展使得教育不断与互联网信息化挂钩升级,智慧教育的发展优势显现,越来越受到重视。2017年《国家教育事业发展“十三五”规划》鼓励学校利用大数据技术开展对教育教学活动和学生行为数据的收集、分析和反馈,为推动个性化学习和针对性教学提供支持,同时支持各级各类学校建设智慧校园,综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式。鉴于目前教育体系发展不均衡,优质教育资源紧缺,以及社会对于人才趋向专业化、全面化的需求与传统教育的不匹配等问题,智慧教育势在必行。

智慧教育即教育信息化,是指在教育领域(教育管理、教育教学和教育科研)全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与发展的过程,其技术特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化,基本特征是开放、共享、交互、协作。以教育信息化促进教育现代化,用信息技术改变传统教学模式。教育信息化的发展,带来了教育形式和学习方式的重大变革,促进教育改革,对传统的教育思想、观念、模式、内容和方法产生了巨大冲击。教育信息化是国家信息化的重要组成部分,对于转变教育思想和观念,深化教育改革,提高教育质量和效益,培养创新人才具有深远意义,是实现教育跨越式发展的必然选择。

智慧教学模式下,教学的重点由以“教师为中心”转化为“以学生为中心”,符合教育部高等教育司司长吴岩倡导的将“以课程为中心”的授课模式转变为“以学生为中心”的模式[1]。

1 智慧教学模式研究现状

相对于传统教育而言,智慧教育有其独特的发展优势。它最大程度地解决了教育资源的空间限制,促进优质教育资源拓展和优质课程资源共享,这对于变革教育教学模式以及个性化发展具有极大的推动作用,比如2021年2月启用的国家中小学网络学习云平台,利用数字化教学平台优势,实现了国家优质教学资源合理共享,这本质就是智慧教学提升的覆盖面的典型案例;同时,作为一个开放包容的信息服务平台,智慧教育突出强调学生的个性化,注重发挥学生的主动性。个性化的学习场景、具象化的交互体验让学习更加有趣生动,进而调动学生的积极性,比如,作者所在分析化学教学团队采用线上线下混合式教学模式,针对不同学生的学习需求,拓展了不同广度和深度的教学资源,同时充分利用线上交流平台的优势,在SPOC 课程的互动平台与老师学生进行沟通交流,极大地延展了线下课堂的时空维度,激发了学生学习的主动性和积极性。虚拟现实技术(VRT)和3D打印技术等智能技术支持下的智慧教学研究陆续进入课堂,突破了传统教学的教师讲授、学生接受的状态,极大地方便了教师、学生、云端资源的多向互动,给学习者带来了建构式、情景式、交互式的学习体验[2-3]。MOOC、SPOC、微课等新型辅助课堂教学模式同样扩充了智慧教学的实施途径,学生的学习方式也从传统学习向探究学习、移动学习、个性学习等转变。

虽然智慧教育在不断蓬勃发展,但依然处于起步阶段,普及程度偏低。对于目前的教育模式来说,还需要教育理念的改变、教师素养的提升、教学水平的升级等来适应新时代智慧教育的发展。未来教师必须不断重塑自身的角色和定位,坚守知识传授和情感教育的主阵地,将价值矫正、伦理感悟、人文交流、整合学习等提升至核心位置,以便更好地展示社会主义育人方向下智慧教育的特色和优势。

2 “221”智慧教学模式在“分析化学”课程中的实践

“分析化学”是我校化学化工类、食品类以及材料类等专业学生的主干基础课之一,是继“无机化学”课程之后的第二门非常重要的专业基础课。应用型本科教育开设“分析化学”课程与综合性大学、师范院校、医学院和农学院的“分析化学”课程在广度和深度上有所不同,既要注重掌握化学基本理论、基本知识的传授,还要注意介绍化学与工业生产之间的相互关系。“分析化学”课程的突出特点是理论与实践教学并重,注重专业基本职业素质的培养。本研究利用“雨课堂”和“钉钉”等数字化教学平台,将“221”智慧教学模式(“两培养”+“两提升”+“一主体”,即培养学生的创新意识和合作研究意识;提升学生参与课堂活动的积极性和课程考核评价机制,加上以价值引领为主体)有效运用到“分析化学”课堂教学中,重塑并构建按需服务的教学新模式,实现高阶学习体验、高阶内容适配性、高阶教学效率。

2.1 具体实施方案

课堂教学方面:依靠大数据读懂学生,绘制学生逼真画像,定制精准辅导。

整个教学环节实施如下:在开课前“分析化学”团队任课教师将知识点拆分,通过“雨课堂”平台发送MOOC或学习视频,依据知识点定制课前测试内容,同时发布投票,收集预习中遇到的问题及学生的学习意向,及时了解学生知识漏洞及学习动态,归入学生电子档案,纳入历年学生学习大数据库,为后续分析提供数据支撑。授课过程中以问题为导向(PBL),以案例为基础(CBL),以教学团队为支撑,重构教学内容与设计。综合运用分析讨论等方式,采用启发式教授、互动式交流、探究式讨论、非标准答案考核等方法,引入知识众筹、思想实验室、虚拟仿真软件、词云总结、康奈尔笔记、思维导图[4]、公式消消乐、科学家关系图谱及跨学科双人教学等教学方法和手段,将数字化功能融于教学设计与技巧中,把课堂归还给学生。不但培养学生的学习能力和科学思维方式,还要扩充课程思政的广度和深度,又要让学生的个性得到充分发挥,实现知识的集体创造,达到了学习知识与创新意识培养的双赢目标[5]。课后:一方面利用大数据软件分析学生的学习行为,实时预警落后学生,建立“后来居上”学习后援团,关注困难学生,将行为设计等心理学方法融入教学过程中,分析后进学生的学习轨迹,并及时矫正教学方式方法,建立“突飞猛进”数据案例库,为历届后进生的学习提供精准、精确的指导资料;另一方面,我们利用“雨课堂”等数字化教学平台,根据大数据提供的课堂教学信息的反馈,建立了课下巩固的习题库,针对课堂上易错的问题进行有针对性的强化练习。智慧课堂教学模式的实施方案和方法如图1。

图1 智慧课堂教学模式的实施方案和方法

成绩评定方面:加大过程性评价比例,增加平时成绩,通过各种不同的考核形式激发学生课堂学习和自主学习的积极性。注重过程评价,以定量方式呈现评价结果,采用平时成绩和考试(增加非标准答案的比例)成绩相结合的形式,取消一考定终身,弱化记忆性考核内容。平时成绩的组成:数字化平台综合数据(包含考勤、课堂活跃度、雨课堂答题测试、讨论、知识众筹等)+作业(初次作业+订正后作业+思维导图总结(如图2)+课外专题汇报等),其中作业成绩的量化更侧重作业的订正情况;讨论及课外专题汇报,更看重整个过程中提出的问题及解决的思路和设想,培养学生自我教育的能力。

图2 思维导图总结重要知识点

2.2 具体培养目标

培养学生“自我信任、自主学习、自我管理”的“三自”管理能力,构筑“221”(“两培养”+“两提升”+“一主体”)智慧教学模式,即培养学生的创新意识和合作研究意识;提升学生参与课堂活动的积极性和课程考核评价机制;加上以价值引领为本体的“221”课堂教学模式。设置课程梯度,优化课堂教学设计;加强过程探究,突出规律方法;重视及时反馈,保证课堂训练到位;合理利用多媒体,放大智慧课堂效应,全面提升课堂教学质量[6-7]。

2.3 具体创新理念

(1)创新建构模式,构建师生共发展的原生态课堂。基于建构理论,课程的设计正如构造一幢房子,“分析化学”的基本概念是房子的基石,“四大滴定分析法”和“重量分析法”是房子的支柱,也是本门课程的重中之重,“仪器分析”则为房子的上层建筑,各个知识点是房子的砖瓦,开放又有连接的思维方式是房子的门窗(如图3);坚持“知识传授、技能培养、价值引领和育人导向”的智慧教育理念;实行学生“自我信任、自主学习、自我管理”的“三自”管理模式;在坚持课堂作为主阵地的前提下,借助数字化平台积极推进课堂教学改革,改变传统教学模式化、僵硬化、单一化的课堂,走情境化、个性化的交互式学习道路,构建师生共发展的原生态课堂。

图3 基于建构理论的“分析化学”知识框架

(2)CBL、PBL、TBL 深度融合课堂教学,构筑“221”智慧教学模式。改变传统授课模式,在大幅削减课时的背景下,建立以对话、沟通、交往、合作、探究和展示为主题的智慧课堂观,CBL、PBL、TBL深度融合课堂教学,构筑“221”(“两培养”+“两提升”+“一主体”)智慧教学模式。具体实施方式为以问题为导向(PBL),价值引领为本体,培养学生的团队合作意识(TBL)和科学研究意识,提升学生参与课堂活动的积极性和课程考核评价机制。

2.4 具体实践成效

目前,“分析化学”教学团队已经使用“雨课堂”和武汉大学《分析化学》MOOC,结合我校实际情况,对2019、2020和2021级的食品科学与工程、食品质量与安全、化学工程与工艺、高分子材料与工程、应用化学等五个专业的“分析化学”课程进行了三个学期的线上线下混合式教学改革,完成情况良好,受益学生约1 000 人。该教学团队目前在建还有“雨课堂”习题库和章节测试题库(如图4)、典型案例教学设计、团队协作教学设计、课堂教学信息收集等智慧教学方式。

图4 学生“雨课堂”章节测试情况

为了更好地开展研究性教学,团队5位主讲教师根据所教专业特点,并结合自己硕士或博士阶段研究特长,组织和引领学生积极申报大学生创新创业项目。近三年来,该团队共指导各类大学生创新创业项目6 项,其中国家级大创项目2项,该项目主持人分别为2018级化工专业本科生和2018 级食科专业本科生;指导中科院大学生创新创业项目3项,项目主持人分别为2017级食科专业本科生、2018级高材专业本科生、2019级化工专业本科生;指导河南省大创项目1 项,项目主持人为2019级食科专业本科生。学生在将课本知识运用于实验的过程中体会到了知识的价值和魅力,从而能更好地进行其他专业课的学习[8]。

随着网络教学的广泛应用,世界各国纷纷利用数字化教学平台来组建网络环境下的教学。各种各样的课程管理系统、学习管理系统或者学习活动管理系统应运而生。我们学校和学院也大力提倡数字化智慧教学改革。学校已引入“雨课堂”教学平台多年,“分析化学”教研组的各位教师已经可以熟练使用“雨课堂”进行教学,收集学生课堂信息,目前已在建“分析化学”习题库,收集问题库。另外,我们与教学改革经验丰富的河南理工大学化学化工学院共建智慧教学改革项目,实现优质教学资源共享,先进教学理念互通。无论在硬件配置还是在师资上都为智慧教学改革提供了坚实的支撑。我们依据“221”智慧教学模式,依靠智慧教学手段,重塑并构建具备差异化的支持和按需服务的教学新模式,实现高学习体验、高内容适配性、高教学效率。同时,实验课堂中,为了改掉学生“照方抓药”的实验习惯,我们教研组老师已经尝试采用“实测结合、进门测试”的方法,增加实验成绩的层次,同时在考试中增加实验设计方面的命题,根据测试结果和数据分析学生实验学习能力的规律并纳入历年学生学习大数据库,为后续实验及理论教学分析提供数据支撑。

3 结束语

综上所述,本校“分析化学”教研组运用“211”智慧教学模式在实践教学中取得了一些成效,但是教师对教育理论和理念的学习和应用,就像学生对知识的学习和应用一样,是一个反复实践、反复优化的复杂过程。学习这些理论和理念不是“喊口号”,而是为了学生真正从中获益。如何将智慧教学理论与理念落到实处,需要任课教师长期的学习、积累和沉淀,利用现代化人工智能技术将教学内容与时代衔接,符合国家、地方、学生的发展情况,保持前沿、创新、高阶性,拔高教学内容的适配性,拉近师生的心理和感情距离,实现同向同行、同频共振,使课堂活起来,学生动起来,丰富学生的学习体验。

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