以学生为中心的“无机化学实验”混合式教学模式研究与实践*

于 凯，李 刚，王殿荣

(哈尔滨师范大学 化学化工学院 哈尔滨 150025)

随着信息技术的迅速发展及教学理念的不断更新，特别是在疫情突发的特殊时期，传统的教学模式已无法满足学生的学习需要，探索新的教学模式势在必行。线上线下混合式教学模式，是将具有现代教育理念的方法与传统课堂教学模式进行有机融合，充分发挥网络技术的优势，以达到提高教学质量的目的[1-3]。进入新世纪以来，混合式教学对我国教育领域产生了重要影响。尤其是自2020年以来，突如其来的新冠疫情，使线上教学在全国范围内得以大规模推广应用。广大教师积极投入线上教学方式方法的探索、实践、优化与改革大潮中，极大地推动了的线上教育教学改革的发展[4]。

2005年，杨晓丽[5]针对“网络教学”的两个主体——教师和学生，提出在线上教学过程中，教师应重视教学过程设计，起到引领、启发、点拨、评价及资源建设作用。2007年，陈齐荣[6]阐述了网络教学交互设计的原则及其策略，强调“以学习者为中心、以教师为主导”的 “网络教学”指导思想。2014年，张其亮[1]强调，“线上教学”具有跨时空的灵活性和便捷性，有利于培养学习者基本技能、信息素养、创新能力。2018年，何克抗等[7]从“教师主导、学生主体”相结合的教学结构，教学媒体使用及学习资源促进教学相长等方面，探讨了信息技术与学科教学“深度融合”的路径与实现方法，并指出改革课堂教学模式是推动线上线下教学相融合的核心问题所在。混合式教学进一步推动了课堂教学模式的变革。

无机化学实验是为化学专业本科生独立开设的第一门实践性基础课，对于巩固和加深理解无机化学基础知识、基本理论，熟练掌握无机化学基本实验方法与操作技能具有重要作用，在化学学科知识、能力、素养的形成过程中占有重要地位。持续改进和不断提高无机化学实验课教学质量尤为重要。

目前，混合式教学模式已被广泛应用于理论课教学，而应用于实验教学的研究相对较少。自2020年以来，为应对疫情以及实验室改造对无机化学实验教学带来的影响，保障实验教学正常进行，课题组首先开展了“无机化学实验”线上教学的尝试，进而进行了线上线下混合式教学模式的研究与实践，收到了较好的教学效果。

实验教学通常由课前预习(预习报告)、课中实验(独立操作)、课后总结(实验报告)等三个阶段组成。而传统的实验教学通常都偏重“课中实验”环节，对“课前预习”和“课后总结”环节 重视程度不够，导致学生照着实验教材完成“预习报告”和“实验报告”，不能很好地实现课程目标要求。而线上线下混合式教学模式，在“课前预习”阶段，利用线上资源优势强化自主学习能力培养。通过成绩评价机制，鼓励、启发、引导学生利用实验教学网络资源库中视频资料、仿真软件等，自主学习或小组研讨，掌握实验原理、熟悉操作要点、实验安全知识，对研讨题目形成学习成果报告并进行课堂展示；在“课后总结” 阶段，利用线上资源优势强化创新思维能力培养。通过对实验过程的分析、总结、反思，培养学生独立分析和解决实际问题能力以及科学思维能力。利用实验平台完成并提交实验报告；通过小组研讨，合作探究，对实验中遇到的问题或课后研究性问题，结合网络资源上的相关参考文献，进行拓展研究，提出改进方案或设计方案，并用仿真软件进行验证分析，从而培养学生的团队合作意识、协调沟通能力与创新思维能力；具备线上、线下教学间的转换功能。

1 无机化学实验线上教学网络资源平台建设——实施教学活动的基础

1)教学文件：教学大纲、教学计划、考试大纲；

2)实验教学网络资源库：实验视频资料、实验仿真软件，思政教育视频，实验安全教育视频；

3)测试题库：按知识单元编制一定数量的习题和测试题。测试题用于线上测试，为选择题。

2 无机化学实验线上线下混合式教学设计——实现课程目标的关键

教学设计要贯彻“以学生为中心”的成果导向教育理念，有利于培养学生自主学习能力、创新思维能力、沟通协调能力。

设计思路：①教师导教与学生探究两条线；②实验教学“三阶段”模型，即“课前自主学习(课前预习)—课上独立实验(实验操作)—课后拓展研究(课后总结)”；课前自主学习、课后拓展研究环节主要在线上(网络平台)学习；实验操作环节主要在线下(实验室)进行，视情况则转为线上进行；③师生互动环节，采取线上、线下相结合方式。学生在探究过程中可以即时提问、质疑，教师适时予以点拨、启发、引导，协助学生完成探究任务。

1)教师导教[4]

课前，进行教学设计，提出“预习任务”，引导学生在线自主学习。要适时引入课程思政内容，进行献身科学、报效祖国的爱国情怀教育及实验安全教育(全国高校实验室爆炸事故视频、图片)。提出的问题要有利于促使学生积极探究，有效完成学习任务；讲授中导入知识要点、操作技巧。课后进行教学评价；线上发布作业、思考题和评价；检查完成任务情况、关注学习中出现的问题。采取线上线下相结合方式分析线上作业、思考题存在的共性问题，纠正学生实验操作中的存在问题等。

2)学生探究[5]

课前，学生通过线上了解“预习任务”，并思考解决问题、完成学习任务、实现学习目标的方法；课中，通过教师导入的知识和操作技巧及小组合作探究成果，形成解决问题方法；课后及时总结反思问题的解决过程，创新设计、改进方案、拓展研究。

3)实验教学“三阶段”模型

实验教学采用“三阶段”模型，即“课前自主学习—课上独立实验—课后拓展研究”。课前自主学习，学生根据教师布置的“预习任务”通过查阅资料，观看实验视频资料、仿真软件等自主学习方式，掌握实验目的、原理、步骤、操作方法、实验安全等并完成预习报告、自评预习效果。课上独立实验，首先，教师通过提问方式抽查预习效果，然后精讲、点拨、示范关键知识点，之后，学生独立操作(一人一组)，完成实验任务。对于具有创新性的设计性实验，提倡多组协作，以2至3人为一临时组，开展合作研究、探讨，完成实验任务，从而培养与他人合作的良好品质与能力。 课后拓展研究，实验结束后通过进一步的共同讨论、拓展探究，解释实验现象、解决遇到的问题、优化创新实验设计，进而完成实验报告。

将实验课转化为“线上教学”时，教学转化为“新三阶段”模型，即“课前自主学习—多元互动教学—课后拓展研究”。其中“多元互动教学”，先将一个课题的实验教学内容分解为实验原理、实验步骤、注意事项、基本操作方法、问题讨论等5个任务，再将学生分成5个小组；课中，每一小组只负责汇报讲解其中的1个任务，其它各组则提出问题、研讨、补充；教师针对每个任务进行点评、纠正、总结。

4)课堂教学内容选取原则：根据课程目标要求，结合教学资源条件，合理选择线上线下教学内容。无论是线下还是线上，讲授的内容均要遵循“少而精”原则，主要起到“点拨、引导”作用。凡是学生能够通过自主学习或合作探究解决的问题，教师不讲，而将更多的时间留给学生去体验、发现、探究、总结，在学习体验中提升和发展。

3 线上线下混合教学评价与反思——实现课程目标的保障

1)实验教学采用过程评价方式(百分制)：自主学习占20%；实验操作占40%；实验报告占20%；实验安全占10%；拓展研究占10%。

如遇突发情况(如疫情)，需要将“混合教学”转化为“线上教学”时，课前自主学习比例调整为30%、实验操作比例调整为30%、实验报告比例保持20%不变；实验安全的考核比例并入拓展研究。

2)教师课后反思，评价教学效果。通过对学生课前、课中测试和考核来评价教学效果；通过集中问卷、个别座谈方式了解学生对教学的意见和建议；通过查找存在的问题进行教学反思，并制定出改进措施。

4 结语

1)实现教学观念转变。教学设计紧扣2021年版《化学化工学院化学专业人才培养方案》，充分体现“以学生为中心”的成果导向教学理念。

2)创新无机化学实验教学模式，填补空白。实现由单一的线下教学到线上线下混合教学模式的跨越；实现线上、线下教学间的转换。

3)实现教学质量评价方式的转变。转变传统评价方式重“课中”，轻“课前、课后”的弊端，加大“课前预习”和“课后总结”环节的考核比重。强化依靠线上资源优势进行“课前预习”和“课后总结”环节，激励、引导学生自主学习、主动探究，提高创新思维能力。

“无机化学实验”混合式教学模式贯彻以学生为中心的成果导向教育理念，有利于培养学生的自主学习能力、创新思维能力、沟通协调能力；具备线上、线下教学间的转换功能，能够及时有效应对疫情影响、实验室维修等不能进行线下教学的突发情况，将对实验教学的影响降到最低。

2000至2022年，学校连续三年的教学实践均收到了比较好的教学效果。但线上实验教学也存在着一些不足。首先，线上仿真试验无法完全取代实物实际操作实验。在线上仿真试验过程中，学生只能局限于“观摩”、探究阶段，没有实物实际操作的真实体验，不利于培养学生实际动手能力和操作技巧，也不利于培养学生实验安全意识。其次，线上实验教学效果受到网络平台稳定性、学生实验设备质量高低、互动延迟等客观因素影响。此外，在线上实验过程中，教师无法及时掌握学生学习效果；线上实验教学不便于对学生实验过程的实时“监控”，缺乏自律的学生难免“开小差”。因此，尚需持续改进。