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OAO混合教學(xué)模式及評價體系在“高分子材料性能測試實驗”中的構(gòu)建

2023-08-30 08:19:28朱凌許軍娜羅飛李克文李晶彭紅霞文瑾
安徽化工 2023年4期
關(guān)鍵詞:粒度粒徑測試

朱凌,許軍娜,羅飛,李克文,李晶,彭紅霞,文瑾

(湖南人文科技學(xué)院材料與環(huán)境工程學(xué)院,湖南 婁底 417000)

實驗教學(xué)是工科教育中的重要環(huán)節(jié),對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)非常重要。傳統(tǒng)實驗教學(xué)形式為單純線下教學(xué),通常是教師理論講授和實驗演示、學(xué)生分組操作,然而仍然有部分學(xué)生課前不能自主預(yù)習(xí)、課中跟不上教師節(jié)奏、課后學(xué)過即忘或者無法學(xué)以致用,達不到預(yù)期的教學(xué)效果。在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天,互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用給高校教育模式帶來了巨大變革,它突破了傳統(tǒng)實驗教學(xué)在時間和空間上的局限性,使得授課時間從線下延伸到線上,授課場所從教室擴展到網(wǎng)絡(luò)平臺,提供教師更多的教學(xué)設(shè)計空間,完美實現(xiàn)線上和線下的有機融合,有助于彌補單純線下教學(xué)的不足。近年來,OAO 混合式教學(xué)模式已成為各大高校教育改革的主流模式。OAO(即onling and offline)混合式教學(xué),在實驗課程教學(xué)中已有應(yīng)用。李俊波等在“儀器分析實驗”課程中借助超星“學(xué)習(xí)通”線上平臺進行了混合式教學(xué)改革,在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力、改進實驗課程教學(xué)效果、強化學(xué)生操作技能等方面取得了一定成效[1]。張立華等將“云班課”引入物理化學(xué)實驗教學(xué),實現(xiàn)教師與學(xué)生之間的教學(xué)互動、資源推送和反饋評價,有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新性[2]。王珺等[3]基于混合式教學(xué),將形成性評價貫穿在整個生物化學(xué)實驗的教學(xué)過程中,推動學(xué)生和教師之間及時、有效的溝通,并獲得更客觀和科學(xué)的評價結(jié)果。這些優(yōu)秀案例為實驗教學(xué)改革提供了新思路和新方法,使得將線上和線下混合式教學(xué)應(yīng)用在“高分子材料性能測試實驗”課程中具有可行性。本文對OAO 混合式教學(xué)模式及評價體系在“高分子材料性能測試實驗”課程中的構(gòu)建進行了初步探索,為線上線下融合在工科實驗課程中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 課程介紹及傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的不足

“高分子材料性能測試實驗”是高分子材料專業(yè)的一門實踐必修課,主要介紹適用于高分子材料的各種現(xiàn)代測試方法的基本原理、設(shè)備操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法,實驗內(nèi)容包括XRD 表征、差熱熱重分析、粒徑粒度測試、拉伸強度測試、老化性能測試等10 個實驗項目,旨在培養(yǎng)具備高分子材料分析測試技能、掌握材料分析新方法和新技術(shù)的工科應(yīng)用型人才。

傳統(tǒng)教學(xué)模式:課前由學(xué)生預(yù)習(xí)實驗課件,了解實驗內(nèi)容;課中教師講授完實驗內(nèi)容、儀器操作步驟及注意事項后先進行實驗演示,再由學(xué)生動手操作;課后學(xué)生自主進行數(shù)據(jù)處理分析,撰寫實驗報告。因此,傳統(tǒng)的評價體系由預(yù)習(xí)報告、學(xué)生考勤、課堂表現(xiàn)、實驗報告以及期末考試等環(huán)節(jié)構(gòu)成。傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式及評價體系如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式及評價體系示意圖Fig.1 Schematic diagram of traditional experimental teaching mode and evaluation system

立足于二本院校的實際情況,“高分子材料性能測試實驗”課程傳統(tǒng)教學(xué)模式及評價體系存在以下問題:①實驗場地和實驗條件有限。受場所限制無法保證所有學(xué)生都能夠清楚看到教師演示,類似XRD、DSC 等精密貴重的實驗設(shè)備無法保證每位同學(xué)都能動手操作;②教學(xué)設(shè)計缺少活力。課堂一味由教師主導(dǎo),學(xué)生習(xí)慣性被動接受,無法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性;③評價體系不夠完善。傳統(tǒng)的考核方式仍然以終結(jié)性評價為主,缺乏科學(xué)的形成性評價?;趥鹘y(tǒng)教學(xué)方式,精密貴重儀器設(shè)備操作問題依然無法解決;老師為主體的“填鴨式”課堂導(dǎo)致只有少部分積極主動的同學(xué)能夠?qū)W到學(xué)好;形成性評價缺乏使得教師無法更全面、更準確、更公正地對每個學(xué)生進行考核評價。

線上線下混合式教學(xué)結(jié)合了傳統(tǒng)面授課堂教學(xué)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué),既能發(fā)揮教師在教學(xué)過程中的引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控作用,又能激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性和創(chuàng)造性[4]。豐富的網(wǎng)絡(luò)資源給予授課教師更多備課靈感和素材。線上平臺使用既能增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性,又能為教師對學(xué)生進行評價考核提供統(tǒng)計數(shù)據(jù),因此,“高分子材料性能測試實驗”課程混合式教學(xué)改革具有必要性。

2 混合式教學(xué)模式及評價體系的構(gòu)建與應(yīng)用

混合式教學(xué)改革并沒有固定的模板,也不拘泥于某一種形式,在線上線下相融合的大框架下,應(yīng)該根據(jù)人才培養(yǎng)需求、實驗課程特點及實際硬件條件,設(shè)計真正符合學(xué)生情況和學(xué)科內(nèi)容的改革方式,應(yīng)該根據(jù)課程和實驗項目的實際情況進行創(chuàng)造與個性化[5]。

2.1 線下與線上教學(xué)相輔相成

線上線下混合式教學(xué)的實現(xiàn)需要一個集教學(xué)內(nèi)容發(fā)布與管理、在線教學(xué)互動、教學(xué)效果評價等功能于一體的網(wǎng)絡(luò)平臺作為支撐,本課程選擇了與我校已經(jīng)深度合作的超星公司開發(fā)的“學(xué)習(xí)通”線上教學(xué)App?!熬€下為主、線上為輔”的教學(xué)模式通過課前預(yù)習(xí)、課堂實踐和課后答疑的形式構(gòu)建。

課前由教師提前一周在“學(xué)習(xí)通”平臺上傳實驗課件、設(shè)備操作視頻以及其他拓展內(nèi)容,并發(fā)布線上測試和線上討論話題。以該課程中“乳膠粒粒徑粒度測試”實驗為例,乳膠粒粒徑粒度分布是影響乳液聚合的重要因素,因此乳膠粒粒徑粒度測試非常重要。課前在“學(xué)習(xí)通”平臺上傳“乳膠粒粒徑粒度測試”實驗教學(xué)課件和ppt、馬爾文Mastersizer 3000 激光粒度儀操作視頻、儀器操作注意事項以及origin 軟件安裝包和使用手冊,針對頻率分布曲線、累積分布曲線、中位徑、等效粒徑、激光粒度法測試原理等重點難點內(nèi)容發(fā)布章節(jié)測試,并發(fā)布“乳膠粒粒徑有哪些測試方法?”的討論話題。學(xué)生經(jīng)過線上學(xué)習(xí),對實驗內(nèi)容和設(shè)備操作已有了初步了解,具有一定理論基礎(chǔ),一方面可以減少課堂上理論講授的時間,另一方面當教師更深入地講解實驗和儀器原理時學(xué)生能夠更容易理解和接受。同時,課前學(xué)生已經(jīng)掌握儀器設(shè)備的使用方法,了解儀器設(shè)備的使用注意事項,這樣可以大大降低儀器設(shè)備使用不當而損壞的風(fēng)險,提高儀器的壽命。

課堂中,對于理論部分的講解,將傳統(tǒng)的單純由教師講授轉(zhuǎn)變?yōu)獒槍嶒瀮?nèi)容中的難點和重點拋出討論課題,如“乳膠粒概念及特性?”“等效粒徑的概念及激光粒度法測粒徑的等效方式?”“激光粒度法測試粒徑粒度的原理?”等,先由學(xué)生進行講解,再由教師補充。這種教學(xué)方式化被動灌輸為主動學(xué)習(xí),既可以調(diào)動學(xué)生的課堂積極性和主觀能動性,提高他們思考和分析問題的能力,又能夠幫助他們準確定位重點難點,加深對所學(xué)知識的印象。對于實踐部分,教師結(jié)合測試原理先對激光粒度儀的結(jié)構(gòu)進行講解,然后對設(shè)備樣品預(yù)處理、開機、設(shè)置參數(shù)、進樣、清洗、結(jié)果導(dǎo)出及數(shù)據(jù)分析的整個過程進行演示,演示過程中針對前期樣品預(yù)處理、操作原理及注意事項、測試后數(shù)據(jù)分析等問題,通過“學(xué)習(xí)通”隨機選人功能進行隨機提問,對學(xué)生未掌握部分進行二次講解和重點鞏固,最后由學(xué)生自己動手操作。由于激光粒度儀測試一次需要半個小時,在課堂時間有限且精密儀器不方便頻繁操作的實際情況下,將學(xué)生按4~5 人分成一個小組,以小組形式進行操作,鍛煉學(xué)生動手實踐能力的同時,也提高學(xué)生團隊協(xié)作能力。在學(xué)生操作過程中,不同組學(xué)生使用不同乳膠測試樣品,讓學(xué)生根據(jù)樣品特性選擇合適的分散劑,自主設(shè)置折射率、遮光度、清洗時是否超聲等重要參數(shù),讓學(xué)生掌握多種樣品的測試步驟。結(jié)合不同組學(xué)生測試結(jié)果,對頻率分布曲線和累積分布曲線進行解讀,闡述D10、D50、D90 等重要數(shù)據(jù)的含義,然后讓學(xué)生以小組形式對本組結(jié)果進行分析,使學(xué)生能夠通過曲線圖快速并準確地分析出試樣粒徑粒度的分布情況。

學(xué)生課后有任何問題可以在“學(xué)習(xí)通”討論區(qū)與教師及其他學(xué)生討論。本實驗處理數(shù)據(jù)需用到origin繪圖軟件,由于課堂時間和環(huán)境有限,部分學(xué)生自學(xué)能力較差,教師利用線上平臺以錄屏或直播的方式指導(dǎo)學(xué)生安裝和使用該軟件繪圖及進行數(shù)據(jù)處理。線上答疑的形式不受時間和空間的局限,使得教師與學(xué)生的互動變得更加便捷。

2.2 形成性與終結(jié)性評價有機融合

教學(xué)評價是檢驗教學(xué)質(zhì)量最直接的手段,也是影響教學(xué)效果的重要因素。傳統(tǒng)評價體系由課前預(yù)習(xí)報告、課中課堂表現(xiàn)、課后實驗報告以及期末考試組成。這種以終結(jié)性評價為主的評價方式不能準確、全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況?;诰€上線下混合式教學(xué)模式,引入多樣化的形成性評價方式,建立了形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合的評價模式。

課前在“學(xué)習(xí)通”平臺上設(shè)置章節(jié)測驗和討論題,將測驗結(jié)果以及討論回答情況(回答的質(zhì)量和次數(shù))計入平時成績,這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計有利于教師掌握學(xué)生預(yù)習(xí)情況,并隨時調(diào)整教學(xué)方法。章節(jié)測試以填空題、選擇題和判斷題等客觀題的形式給出,系統(tǒng)自動批改獲得成績統(tǒng)計數(shù)據(jù);討論題根據(jù)回答的次數(shù)和回答的質(zhì)量由教師給分。課中將教師講解過程中設(shè)置的提問環(huán)節(jié)計入平時成績,根據(jù)學(xué)生回答積極性和質(zhì)量打分,有利于動態(tài)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況并調(diào)整教學(xué)節(jié)奏。實驗操作過程中設(shè)置樣品制備、參數(shù)設(shè)置、進樣、清洗的重要步驟作為打分點,教師根據(jù)打分點給學(xué)生的操作水平打分。實驗結(jié)束后以小組形式對不同乳膠粒樣品預(yù)處理、參數(shù)設(shè)置、粒徑粒度分布結(jié)果進行分析討論,各小組內(nèi)部對操作過程進行自評和互評。實驗操作成績結(jié)合教師評價、學(xué)生自評和互評結(jié)果獲得。量化評價考核指標包括課前章節(jié)測驗10%、討論10%、課中回答問題10%、實驗操作20%、課后實驗報告10%、期末考試40%。重新構(gòu)建的OAO 混合式教學(xué)模式及評價體系如圖2 所示。

圖2 OAO混合式教學(xué)模式及評價體系示意圖Fig.2 Schematic diagram of OAO hybrid teaching model and evaluation system

3 混合式教學(xué)模式的教學(xué)效果

通過OAO 混合式教學(xué)模式在“高分子材料性能測試實驗”課程中的試用,能明顯感覺到課堂氛圍更好,教學(xué)效果獲得提升。線上平臺增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑,豐富的線上資源拓寬了學(xué)生的學(xué)習(xí)視野,經(jīng)過針對性的課前預(yù)習(xí),現(xiàn)場教學(xué)學(xué)生的積極性和參與度更高;討論式教學(xué)方式調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性,師生之間互動性更強,學(xué)習(xí)效率得到有效提高;經(jīng)過課前視頻學(xué)習(xí)和現(xiàn)場教師演示,學(xué)生對重難點的掌握更加深入,儀器操作更加熟悉和規(guī)范;從實驗報告書寫情況來看,學(xué)生對origin繪圖軟件的使用、乳膠粒粒徑粒度分布結(jié)果分析能力普遍提高;采用形成性評價和終結(jié)性評價互相結(jié)合的分段式評價體系,多樣化的形成性評價方式和細化的考核點獲得了更全面、更準確、更公正的評價結(jié)果;根據(jù)高分子材料專業(yè)畢業(yè)論文導(dǎo)師反饋,學(xué)生完成畢業(yè)論文時,可以對激光粒度儀進行熟練操作,其粒徑粒度分布結(jié)果處理和分析能力普遍提升。

4 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)實驗課程教學(xué)模式受空間和時間局限、教學(xué)效果不好、評價體系形式單一、評價結(jié)果不全面的問題,構(gòu)建了OAO 混合式教學(xué)模式以及形成性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合的評價體系。借助“學(xué)習(xí)通”的線上平臺,課前線上發(fā)布學(xué)習(xí)資料、章節(jié)測試和討論話題,有助于學(xué)生提前預(yù)習(xí)掌握實驗內(nèi)容及儀器操作方法,調(diào)動學(xué)生主觀能動性;課中教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)情況進行理論講解,能做到有的放矢,提高教學(xué)效果;課后利用線上平臺進行數(shù)據(jù)處理分析講解和重難點答疑,鞏固教學(xué)內(nèi)容;同時增加了章節(jié)測試、討論、課中回答問題等多樣化形成性評價方式,獲得更準確、更全面、更公正的評價結(jié)果。目前,線上線下混合式教學(xué)模式在實驗課程中的應(yīng)用還較少,具體實施細節(jié)也還在實踐和探索中。然而,線上教學(xué)方式能否取得好的效果很大程度上取決于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和自我約束力,這也對教師的課程設(shè)計能力提出了更高的要求。

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