葛淑萍,程治良,胡學步,周德文(重慶理工大學化學化工學院,重慶 400054)
分離純化技術是工科院校開設較多的一門專業(yè)課,涉及化學、材料、石油、食品等多個領域,分離純化技術在分析科學的發(fā)展過程中起著非常重要的作用,研究對象較為復雜、理論性、基礎性和綜合性都較強,成為經濟建設不可缺少的重要技術科學之一。在很多高校分離純化技術通常作為應用化學專業(yè)學生的一門重要專業(yè)課,學生通過學習分離純化技術,可以將化學基礎學科的知識加以綜合利用,學會正確合理地選擇分離技術方法。作為應用化學相關專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,掌握一定的分離純化技術知識對將來的就業(yè)和科研工作具有重要的理論指導作用。然而由于分離技術涉及的方法多、理論性強、操作相對復雜等特點,在傳統(tǒng)的教學模式下師生之間的學習交流存在著很多不足[1-3],主要包括以下三點:
(1)課時量減少導致授課過程中傳授的知識信息量大,再加上學生對課程內容的理解不夠,課堂效果不好。另外,雖然教學手段不再是以往的滿堂灌和全黑板,而是引入PPT課件教學,但是學生學習的主動性還是沒有被有效調動。
(2)教學過程中很多分離技術方法可以借助于動畫形式直接給學生觀看,演示在一定程度上提高了學生對分離純化技術的認知。而對于那些不適宜動畫演示的分離技術,仍然是老師口頭講述為主,再加上學時的限制,導致學生無法準確了解分離技術的發(fā)展趨勢。
(3)分離純化技術是基于化學相關前期課程知識基礎上,重點關注分離技術中的沉淀分離、液-液萃取分離、吸附分離、離子交換分離、色譜分離、膜分離和液膜分離等分離純化技術的基本原理與方法,其中有些分離技術的內容上與以往的課程有些相似,如沉淀分離技術和萃取分離技術在無機化學和有機化學都有少許的介紹,從而導致學生的學習興趣不高,最終對該部分理論知識的學習不夠深入。學生對分離理論知識的理解和分離技術實際應用的能力不強,在課程學習過程中師生之間的互動較少,無法對課程內容隨時進行討論交流,為提高師生之間的交流互動,需要進行該課程混合教學模式的探索。
目前在新冠疫情形勢不夠明朗的情況下,混合教學模式結合了傳統(tǒng)教學模式與在線課程教學優(yōu)勢,提高了學生學習的興趣,仍然是老師教學過程中需要重視的教學模式。在互聯(lián)網(wǎng)信息技術不斷發(fā)展的趨勢下,充分利用網(wǎng)絡信息化教學模式,將傳統(tǒng)教學模式與在線教學模式有效結合,有效傳遞學生理論知識。在很多高校慕課、微課和翻轉課堂等多種網(wǎng)絡信息化教育模式已經被廣泛應用,很多教學模式也相應采用線上與線下混合教學模式。從傳統(tǒng)課堂教學和在線課程教學環(huán)節(jié)入手,通過調整教學目的和理論教學內容,對授課對象進行有針對性的設計課程內容,加強課堂教學和課后在線學習之間的聯(lián)系,將理論知識與實際應用相結合,教學手段和內容多樣化,突出重難點內容,使復雜抽象的微觀現(xiàn)象與宏觀現(xiàn)象以在線課程的方式要求學生提前預習和課后復習相結合。另外,在線課程可以重復學習,通過在線布置相關知識點的思考題,快速掌握學生對知識點的學習情況,完善課程教學內容,教師能夠及時在線上對分離技術的重難點進行答疑,面對面教學時又可以和學生更深入地交流。
目前現(xiàn)代分離純化技術課程考試題型主要包括了填空題、選擇題、名詞解釋、簡答和計算題等多個題型,內容涵蓋了課程內容的主要概念、基本理論和應用等,考察較為廣泛全面。然而通過對學生成績的分析,學生的成績在60~80分數(shù)段分布相對集中,優(yōu)良成績比例相對較低。學生成績比例基本上能夠反映學生平時學習狀況,大部分同學都能認真聽講,課后能認真完成作業(yè),學習風氣較好,但也有少數(shù)同學上課不認真聽講,成績不夠理想。結合平時成績考評和期末考試的成績來看,學生學習自覺性相對較差,成績不夠理想,同時考試結果也對教學基本內容和考試內容的設置合理程度進行了很好的反饋。在今后的教學過程中,除繼續(xù)加強基礎知識的教學外,還需繼續(xù)培養(yǎng)學生學習的興趣和方法,提高學生的學習效果。
在網(wǎng)絡信息化技術快速發(fā)展的時代背景下,若仍以傳統(tǒng)課堂教學模式為主,那么學生在學習過程中因為授課手段的單一化,容易產生對該課程的厭倦情緒,難以跟上時代潮流,且學生始終處于被動地位。因此要提高學生學習分離純化技術的效果,授課內容的選擇以及授課手段必須要與時俱進,與培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力相結合,教學方法必須不斷更新、靈活多變。另外為提高課堂教學效果,教學內容與培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力相結合,教學手段多樣化。另外由于分離純化技術的理論性強,抽象復雜,再加上有限的授課學時,導致學生考試成績不佳。因此需要在教學過程中,突破傳統(tǒng)教學的局限性,將抽象理論知識形象化、具體化,對教學模式進行創(chuàng)新,建立多樣化的教育教學方法。將實際應用中的分離技術與理論知識相結合,使學生更好地理解、認識該課程的重要性[4-5]。
為使教學內容豐富全面,又能滿足學生課堂上下能隨時學習交流,利用多媒體網(wǎng)絡教學和傳統(tǒng)教學模式相結合,使學生的學習不再受時間和地點的限制[6]。
利用在線教學平臺,課前教師需要將教學目標、教學重難點以在線的形式布置給學生預習,要求學生課前充分利用互聯(lián)網(wǎng)學習資源進行課前預習,并對所發(fā)布的重要知識點進行討論交流。教師通過教學平臺隨時關注學生學習情況。如在離子交換分離法中的選擇系數(shù)、分離系數(shù)、分離因數(shù)這三個概念比較容易混淆,涉及到計算題,那么在課前預習內容推送時,要注意內容難度的控制,難度不能太大,以免降低學生的學習興趣。通過線上教學資源的學習,教師需要總結出現(xiàn)的共性問題,為線下面對面課堂節(jié)省了教學時間,提高了教學效果。
在課堂授課時,教師根據(jù)提前發(fā)放的教學任務,檢查是否達到教學目標。并對全班同學的課前預習進行點評歸納,重點講解課前預習中出現(xiàn)較多的問題,也可通過分組的方式展示學生的預習效果。同時課堂上,教師以所要講授的分離方法原理為主,圍繞生活或科研中具體的分離實例,強調分離方法中的重要知識點,引導學生利用多媒體討論交流該分離技術所應用的領域。在線下授課過程中教師盡可能地將重難點問題分解成學生容易理解的知識點,最終達到將所有的重難點內容逐一攻克。在授課過程中根據(jù)分離純化技術課程的特點,指導學生找到不同分離技術在實際應用上的異同點,在具體應用中訓練學生的創(chuàng)新思維,深入學習分離理論知識。
課后學生需要在線上復習課堂上老師所傳授的知識點,完成在線測試、課后作業(yè)、小組討論等。教師課后對學生的學習及時進行考核,查看學習效果,并予以點評。
同時教師也需要對教學過程進行反思,主要包括學生線上學習的時間和效果如何、學生是否能夠利用學校電子圖書館查閱文獻資料、學生是否對重難點內容進行重復觀看、教學任務是否完成、當學生在進行線上學習時教師是否能夠及時關注、學生查閱文獻資料是否選擇了具有分離研究前沿的資料等諸多方面需要教師在課后進行反思。在利用線上教學資源時要注意精準教學,在較短的時間內把薄弱環(huán)節(jié)介紹清楚,課后再利用線上線下的師生互動,提高學生對知識點的理解能力。
目前針對該課程已經組建了一支具有業(yè)務素質高且認真負責的教學團隊。為檢驗學生的學習效果,團隊成員需要對該課程設計科學的評價方法,從而促進學生的學習和教師的授課技能。通過該課程的學習,希望達到學生能夠自主查找和閱讀文獻,了解各種分離科學方法的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,掌握這些方法的原理與分離操作流程,并了解這些分離方法的未來發(fā)展方向。在學生學習該課程的整個過程中,團隊成員需要關注學生的時間管理素質和自主學習能力等,包括嚴格準時上下課、不曠課、不遲到,按時完成課題作業(yè),能夠主動學習,并根據(jù)學習內容主動查找和閱讀相關文獻、拓展自身知識面的素質,能夠較好的完成小組討論和大作業(yè)的素質。在進行課程評價時,需要將學生學習的每個環(huán)節(jié)都納入評價體系,包括平時作業(yè)、小組討論和期末考試,其中平時成績占40%,包括線上測試、小組討論、文獻資料的總結、作業(yè)等。
每次課程評價結束后,團隊成員需要對教學內容進行優(yōu)化整合,如沉淀分離技術,有些教學內容與無機化學的知識重復,溶度積的概念以及沉淀反應的方向這些內容在無機化學已經有介紹,那么團隊成員在介紹沉淀分離法時需要精簡所講授的內容,優(yōu)化課程內容。
團隊成員在授課過程中需要多關注現(xiàn)代分離純化技術的新動向,并將其添加到教學中,使教學內容與實際聯(lián)系更加緊密。將分離純化技術課程教學與科學研究相結合,充分突出學科前沿知識。例如在藥物分離純化、污水治理等方面的研究中所用到的萃取分離、膜分離等分離技術。此外,讓學生自行查閱與所學分離技術相關的最新科研進展資料,或讓學生擬出針對某種新研發(fā)物質的合適的分離方法,并通過討論交流的方式加深對該方法的理解。另外,團隊成員需要不定期地組織向其他院校學習、參與相關課程的教學研討會并分享分離技術方面的教學經驗,并用于指導學校分離純化課程教學,可以彌補該教學經驗上的不足,提高教師的教學水平,更好地服務于教學工作。
分離純化技術混合教學模式的探索從課堂教學和在線課程教學環(huán)節(jié)入手,通過調整教學目的和理論教學內容,以應用化學專業(yè)大二本科生為對象,針對授課對象進行有針對性的設計課程內容,加強課堂教學和課后在線學習之間的聯(lián)系,將理論知識與實際應用相結合,教學手段和內容多樣化,突出重難點內容,使復雜抽象的微觀現(xiàn)象與宏觀現(xiàn)象以在線課程的方式使學生提前預習和課后復習相結合,提高學生的學習興趣等。根據(jù)應用化學專業(yè)的學科特色,對分離純化技術的在線課程進行系統(tǒng)的研究與開發(fā)。探索分離純化技術理論教學和實踐之間的聯(lián)系,充分利用學?,F(xiàn)有的教學條件進行教學實踐。另外,結合學科特點,以突出基礎、能力、素質為目標,構建新課程體系,完善課程教學內容,提高學生的學習興趣,提升教學質量,從而使學生能夠更好地將分離技術理論與實際應用相結合。通過開設分離純化技術在線課程的研究與實踐,為應用化學等相關專業(yè)本科生將來的工作或讀研打下了堅實的基礎,滿足現(xiàn)代社會對化學相關專業(yè)人才的需求,開發(fā)出適合學生學習使用的在線課程體系,設計出多個分離純化技術的動態(tài)分離過程,制定出新的教學大綱并優(yōu)化課程內容。混合教學模式拓寬了學生學習的空間,增加了教師與學生互動交流的方式,提高了學生課堂主體地位,縮短了學生之間的差距。通過授課過程中與學生線上線下及時的溝通交流,以及對學生學習效果的綜合評價,教師能夠全面掌握學生在學習過程中遇到的問題,從而對教學內容和方式進行調整,完善和優(yōu)化分離純化技術課程的教學大綱和教學內容,確保該課程教學的效果,同時也提高了教師教學能力。目前線上線下混合教學仍處于探索階段,需要積極推動課堂教學與現(xiàn)代信息技術的相融合,線上線下混合教學模式對分離純化技術課程的改革具有重要的意義,也是培養(yǎng)應用型人才和科學研究人員的重要途徑。