蔣林玲,肖 圍,陳 穎
(長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)
信息化、智能化融入教育,是未來的教育發(fā)展趨勢。在高等教育教學(xué)改革的過程中,線上線下混合式教學(xué)的模式應(yīng)用是一個(gè)新的方向,混合式教學(xué)模式把傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)勢和網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合起來,既發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用,又充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。
無機(jī)及分析化學(xué)是我校面向環(huán)境、生命科學(xué)、食品、醫(yī)學(xué)等專業(yè)開設(shè)的的一門基礎(chǔ)課,該課程作為一門承上啟下的中心學(xué)科,集無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)兩大基礎(chǔ)課之優(yōu)勢與特點(diǎn)于一身,又密切相關(guān)后續(xù)的物理化學(xué)等專業(yè)課程,具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。從課程內(nèi)容看,它涵蓋了無機(jī)化學(xué)中的氣體溶液和膠體、化學(xué)熱力學(xué)初步知識、原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu),分析化學(xué)中的酸堿平衡和酸堿滴定法、沉淀平衡和沉淀平衡滴定法、氧化還原平衡和氧化還原滴定法與配位平衡和配位滴定法,知識點(diǎn)多、覆蓋面廣、系統(tǒng)性不強(qiáng),學(xué)習(xí)有一定難度。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,教學(xué)主要依賴于教師,采用單向灌輸?shù)氖谡n方式,學(xué)生接受知識被動,主觀能動性不足,教學(xué)效果并不理想?;旌鲜浇虒W(xué)已成為新時(shí)代高校提升課堂教學(xué)質(zhì)量,構(gòu)建高水平本科教育的著力點(diǎn)之一?;旌鲜浇虒W(xué)不是簡單的累加和混合,必須真正做到融合,本文重點(diǎn)探索、討論了混合式教學(xué)過程中如何將理論知識與生產(chǎn)、科研、實(shí)踐知識相結(jié)合并以最佳方式呈現(xiàn)給學(xué)生,引起學(xué)生主動思索,觸及學(xué)生思維深處,喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能,真正實(shí)現(xiàn)混合式教學(xué)中“1+1>2”的效果[1]。
無機(jī)及分析化學(xué)是高等院校面向相關(guān)專業(yè)大一新生開設(shè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,在本科人才培養(yǎng)方面起著舉足輕重的作用。然而,一年級學(xué)生剛從高中走入大學(xué)階段,有不少同學(xué)并不清楚該如何學(xué)習(xí)大學(xué)專業(yè)課程,很多同學(xué)還保留著高中階段通過大量刷題來掌握知識點(diǎn)的習(xí)慣。同時(shí),隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展,智能手機(jī)、便攜式電腦、pad等各類電子產(chǎn)品已經(jīng)成為高校學(xué)生的必需品,高校課堂中的“低頭族”數(shù)量也隨之激增,通過設(shè)置手機(jī)墻、手機(jī)收納袋等方式,教師也做了大量與電子產(chǎn)品爭奪學(xué)生注意力的工作,但收效甚微。此時(shí),如果教師的教學(xué)方法單一,不調(diào)動學(xué)生積極性與主動性配合學(xué)習(xí)的話,學(xué)生很難快速適應(yīng)大學(xué)專業(yè)課進(jìn)度快、練習(xí)少、章節(jié)獨(dú)立性更高的特點(diǎn),久而久之也就失去了對第一門專業(yè)課的熱情,更談不上我們在專業(yè)課中希望培養(yǎng)學(xué)生具有基于理解學(xué)習(xí)的能力,積極主動地、批判性地學(xué)習(xí)新的知識和思想,當(dāng)然也就很難在后續(xù)過程中培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決復(fù)雜生產(chǎn)科研問題的專業(yè)素養(yǎng)。
通識教育模式下高等教育倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力,擁有廣泛學(xué)科知識容量,要夯實(shí)課程內(nèi)的知識體系,又要在有限的課堂內(nèi)進(jìn)行拓展和延伸[2]。在通識教育和新工科、新農(nóng)科和新醫(yī)科的培養(yǎng)模式的導(dǎo)向下,我校環(huán)境工程專業(yè)的無機(jī)及分析化學(xué)課程理論學(xué)時(shí)數(shù)已從最初的80學(xué)時(shí)調(diào)整為現(xiàn)在的48個(gè)學(xué)時(shí),學(xué)時(shí)數(shù)幾乎下降一半,加上課程開設(shè)在大學(xué)一年級,該學(xué)段學(xué)生需要同時(shí)修學(xué)英語、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等多門課時(shí)占比量大的公共基礎(chǔ)課程,使得學(xué)生學(xué)習(xí)分配存在嚴(yán)重困難。在這種情形下,如果混合式教學(xué)只是將線下內(nèi)容移到線上進(jìn)行,仍然不能解決學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)課程知識難消化、學(xué)習(xí)參與程度不夠、主動思考能力不足的缺點(diǎn)。因此,在混合式教學(xué)中仍需引入多種教學(xué)方法增加學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的參與度,幫助學(xué)生熟悉任務(wù)驅(qū)動的碎片化學(xué)習(xí)模式,在最短的時(shí)間內(nèi)高效掌握多維度的知識體系,獲得最大的學(xué)習(xí)能力。
在混合式教學(xué)模式中,學(xué)生、教師、學(xué)習(xí)環(huán)境、媒體、教學(xué)策略等一系列要素?zé)o疑是重要的,但更重要的是這些要素的合理整合,從而帶給學(xué)生一個(gè)整體的學(xué)習(xí)體驗(yàn),它是整個(gè)教學(xué)過程中的核心部分。所以混合式教學(xué)并不應(yīng)該只是線上線下的簡單加和,而需要依據(jù)不同的課型,不同的內(nèi)容,不同的學(xué)生,用不同的教學(xué)方式,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間,通過應(yīng)用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)技術(shù)與適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)風(fēng)格相契合,對適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)者傳遞適當(dāng)?shù)哪芰?,從而取得最?yōu)化的學(xué)習(xí)效果。
無機(jī)及分析化學(xué)課程知識點(diǎn)多,實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng),課程的理論知識已滲透到許多科學(xué)領(lǐng)域,如食品科學(xué)、紡織工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等等。將案例法、基于問題的教學(xué)方法(PBL)等教學(xué)手段與線上線下教學(xué)相結(jié)合,能讓學(xué)生達(dá)到最佳知識點(diǎn)的掌握,為后期解決工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的實(shí)際問題打下一定基礎(chǔ)。
PBL即以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法,目前已成為國際上比較流行的一種教學(xué)方法[3-4]。PBL教學(xué)法是基于以學(xué)生為中心的教學(xué)模式,它把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情境中,通過讓學(xué)習(xí)者合作解決真實(shí)性的問題,來學(xué)習(xí)隱藏于問題背后的科學(xué)知識,形成解決問題的技能,并形成自主的學(xué)習(xí)能力。無機(jī)及分析化學(xué)課程中有不少與生產(chǎn)生活相關(guān)的知識點(diǎn)可以通過PBL教學(xué)方式結(jié)合線上線下教學(xué)來更好地呈現(xiàn)給學(xué)生。下面就以“酸堿滴定法”教學(xué)過程為例介紹具體的實(shí)施過程。
2.1.1 課前 “雨課堂”發(fā)布問題
“酸堿滴定法”被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中,例如食用醋中乙酸含量的測定、新型高性能永磁材料釹-鐵-硼中硼含量的測定等。我們在雨課堂上提前發(fā)布一段酸堿滴定的視頻資料,借此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本章知識的興趣。在PBL教學(xué)方式里,設(shè)計(jì)問題是其中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié),問題是重要的載體,既是思維的起點(diǎn),又是思維的動力,每個(gè)問題的提出都應(yīng)該有明確的目的和要求,要結(jié)合課程理論內(nèi)容,同時(shí)還要具有一定難度和復(fù)雜性,這樣才能激發(fā)學(xué)生的探索精神,鍛煉學(xué)生主動獲得各類線上線下資料的能力及團(tuán)隊(duì)合作精神。因此,在觀看視頻的同時(shí)我們給學(xué)生一系列問題:(1)滴定開始至近終點(diǎn)時(shí)顏色為什么一直沒有變化;(2)為什么在最后加入一至兩滴滴定劑時(shí)溶液顏色發(fā)生明顯變化;(3)食用醋質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的原因是什么;(4)你學(xué)習(xí)了酸堿滴定后怎樣測定食用醋的總酸度。其中,前兩個(gè)問題是與酸堿滴定理論內(nèi)容緊密相關(guān)的,它與線下精講內(nèi)容酸堿滴定曲線可以成為前后呼應(yīng)的關(guān)系。后兩個(gè)問題則是用生活實(shí)際相關(guān)實(shí)例激發(fā)學(xué)生興趣和主動探索的精神,逐步培養(yǎng)學(xué)生形成化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。通過這些問題的引導(dǎo),學(xué)生在線上學(xué)習(xí)中已經(jīng)形成了比較完整的酸堿滴定概念,在線下我們則會解決更多的關(guān)于酸堿滴定分析計(jì)算的內(nèi)容。
2.1.2 課堂中運(yùn)用雨課堂彈幕、隨機(jī)點(diǎn)名加強(qiáng)學(xué)生參與度
線下的課堂教學(xué)中學(xué)生和教師能夠面對面進(jìn)行交流和互動,教師能及時(shí)了解學(xué)生對知識點(diǎn)掌握的狀況,如果教師能夠通過不同層次的教學(xué)設(shè)計(jì),捕捉學(xué)生的亮點(diǎn),并利用它使之成為學(xué)生在課堂上的興奮點(diǎn),必然能夠提高線下課堂教學(xué)的效率。因此線下課堂精講前,我們可以將課前發(fā)布的比較簡單的問題以彈幕搶答或隨機(jī)點(diǎn)名的形式讓學(xué)生回答,根據(jù)學(xué)生回答情況采用適當(dāng)加分的形式鼓勵(lì)學(xué)生多多參與。事實(shí)證明,這種方式可以有效吸引學(xué)生注意力,讓更多學(xué)生投入思考,并活躍課堂氣氛。有了更多學(xué)生的參與后,教師可以根據(jù)學(xué)生課前在雨課堂中對酸堿滴定過程的預(yù)習(xí),對本章的重難點(diǎn)內(nèi)容滴定曲線、強(qiáng)酸滴定弱堿、混合堿(NaOH、Na2CO3、NaHCO3)滴定等進(jìn)行精講。為了讓同學(xué)對酸堿滴定分析有一個(gè)“深度學(xué)習(xí)”的過程,將已有的知識遷移到新的環(huán)境,鍛煉學(xué)生提出問題、分析問題并解決的能力,精講完成后還可以結(jié)合本章知識點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)研究中的應(yīng)用做討論,比如將“毒奶粉”事件納入研究討論體系。三聚氰胺“毒奶粉”事件是在奶粉中非法添加工業(yè)原料三聚氰胺來增加奶粉中蛋白質(zhì)的含量,這種黑心做法并未在一開始被發(fā)現(xiàn),原因是最初奶粉中蛋白質(zhì)含量的測定方法“凱式定氮法”其實(shí)是通過酸堿滴定的方式檢測氮元素含量再轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)含量,而“凱式定氮法”并不能區(qū)分氮元素的來源,最終成為不法商販獲利的工具。通過類似的討論我們不僅讓學(xué)生學(xué)到了專業(yè)知識,同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用,利用專業(yè)知識和技能解決具體問題。
2.1.3 課后巧用雨課堂測試掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)
課堂教學(xué)結(jié)束之后,學(xué)生往往需要通過一些練習(xí)進(jìn)行知識鞏固和外延拓展,此時(shí)可以在雨課堂中發(fā)布測試練習(xí)的內(nèi)容。測試練習(xí)要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間完成,在規(guī)定時(shí)間后教師給出正確答案。雨課堂通過后臺統(tǒng)計(jì)學(xué)生的測試成績,教師根據(jù)測試題中的錯(cuò)誤情況再次評估學(xué)生掌握知識的情況,在下次課堂教學(xué)中予以調(diào)整。
案例教學(xué)法起源于1920年,由美國哈佛商學(xué)院所倡導(dǎo),是通過教學(xué)者選用實(shí)際生活中的典型問題做成教學(xué)案例,然后以團(tuán)體討論的方式,引發(fā)學(xué)習(xí)者的思考,提出解決問題的方案,并使學(xué)習(xí)者真正參與其中進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種行之有效的教學(xué)方法[5-6]。無機(jī)及分析化學(xué)課程案例可以來源于工農(nóng)業(yè)或其它行業(yè)的生產(chǎn)過程,一般具有知識性、典型性、啟發(fā)性和趣味性。與其它課程類似,本課程案例教學(xué)步驟也可分為提供案例、組織討論、教師評述和原理分析。下面以“化學(xué)反應(yīng)速率”內(nèi)容為例闡述如何進(jìn)行線上線下的對接教學(xué)。首先選擇典型案例“2015年天津港大爆炸事件”,這是一起特別重大的安全事故,爆炸的直接原因是:港口危險(xiǎn)品倉庫運(yùn)抵區(qū)南側(cè)的集裝箱內(nèi)硝化棉由于濕潤劑散失出現(xiàn)局部干燥,在高溫天氣等因素的作用下加速分解放熱,積熱自燃,引起相鄰集裝箱內(nèi)的硝化棉和其他危險(xiǎn)化學(xué)品長時(shí)間大面積燃燒,導(dǎo)致堆放于運(yùn)抵區(qū)的硝酸銨等危險(xiǎn)化學(xué)品發(fā)生爆炸。 在這個(gè)案例中我們尋找一個(gè)微信小視頻提供給學(xué)生,接著提出引導(dǎo)性問題由同學(xué)在線上查閱各種資料并解答:(1)化學(xué)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系是一個(gè)簡單的正比關(guān)系嗎;(2)除了溫度之外,還有哪些因素能引起化學(xué)反應(yīng)速率的變化;(3)溫度影響化學(xué)反應(yīng)速率的本質(zhì)是什么。這些問題學(xué)生可以通過各種線上資料進(jìn)行查閱,還可以組織線上分組討論,讓學(xué)生提前感受實(shí)際問題與理論知識的緊密結(jié)合。由于前期的線上學(xué)習(xí)學(xué)生對溫度、壓力等因素影響速率的根本原因及其影響程度的大小還沒有真正搞清楚,因此線下課堂的同學(xué)們非??释玫竭@一部分知識,這就充分調(diào)動了學(xué)生的主動探索、求知的欲望。在線下課堂中教師即可著重分析教學(xué)重難點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率方程、活化能和阿倫尼烏斯定量計(jì)算。課堂分析中教師會分析到溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響可以歸結(jié)為溫度對速率常數(shù)的影響,通過阿倫尼烏斯公式可以看出,溫度升高,反應(yīng)速率常數(shù)增大,由于速率常數(shù)與溫度不是簡單正比關(guān)系而是指數(shù)關(guān)系,所以溫度變化對速率以及速率常數(shù)的影響是非常大的。通過線下課堂中教師的詳細(xì)分析,也可引導(dǎo)學(xué)生們牢固樹立安全理念,在各種職業(yè)中應(yīng)該具備基本的職業(yè)素養(yǎng),保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
案例可以來自于生產(chǎn)相關(guān)的行業(yè),也可以來自于人們的生活。以下是在 “酸堿平衡”課程中使用的案例及混合式教學(xué)的做法。推送線上案例材料到微信群或QQ群:某醫(yī)院內(nèi)科病房中在給病人靜脈滴注阿莫西林-克拉維酸后,接著滴注乳酸環(huán)丙沙星注射液,當(dāng)這兩種注射液在輸液器中混合后出現(xiàn)大量微黃色針狀結(jié)晶沉淀,而輸液瓶中的乳酸環(huán)丙沙星注射液仍透明澄清[7]。案例閱讀后請同學(xué)們通過各種資料查閱以下幾個(gè)問題:(1)通過哪種簡單指標(biāo)區(qū)分溶液的酸堿性;(2)阿莫西林-克拉維酸的pH值是多少;(3)該溶液的酸度下降后會出現(xiàn)什么現(xiàn)象。該案例是學(xué)生會非常感興趣的一類案例,因?yàn)榇祟惱雍蜕蠲芮邢嚓P(guān),通過案例增加學(xué)生對理論知識的渴求,學(xué)生會積極配合查閱資料找出問題的答案。線下課堂中教師即可給出案例中注射液發(fā)生結(jié)晶的原因:阿莫西林-克拉維酸本身pH為8.76,乳酸環(huán)丙沙星的pH值較低只有4.5~5.5,當(dāng)兩種溶液混合后阿莫西林-克拉維酸的pH降至6.59以下時(shí)就會產(chǎn)生渾濁甚至出現(xiàn)微黃色針狀結(jié)晶。當(dāng)教師輕松揭開該案例神秘面紗后即可進(jìn)行重難點(diǎn)質(zhì)子酸堿的含義、酸堿溶液pH值計(jì)算的講授,在此基礎(chǔ)上教師還引導(dǎo)學(xué)生對案例更深層次的探究:人體體液酸堿平衡是人體三大基礎(chǔ)平衡之一,如果這一平衡被破壞,就會影響正常的生命活動,發(fā)生酸中毒或堿中毒,而許多藥物本身就是酸或堿,為保障人體用藥的安全性和有效性,應(yīng)注意不同藥物的pH值差異,避免因藥物pH值改變而造成的不良后果。
我們在授課中將生產(chǎn)實(shí)際相關(guān)的眾多例子與課程內(nèi)容相結(jié)合并實(shí)施混合式教學(xué),改變了以往以教師為主的講授,并且通過相關(guān)問題情境、案例作為理論知識點(diǎn)的載體,給原理的講解提供一個(gè)切入點(diǎn),使具體和抽象相結(jié)合,充分實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)和應(yīng)用相統(tǒng)一。在課程結(jié)束時(shí),我們對該方式的教學(xué)進(jìn)行了調(diào)查,有效調(diào)查人數(shù)69人,90%(62人)認(rèn)為,混合式教學(xué)會花費(fèi)時(shí)間更長,查資料有一定難度,但學(xué)習(xí)時(shí)是主動學(xué)習(xí),通過自己的積極思考獲得新的知識,在腦海中保持時(shí)間更長,回憶起來更加輕松;93%(64人)認(rèn)為線上的情境和案例能促進(jìn)相關(guān)原理的理解和記憶,有助于增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣,開闊思維,提升學(xué)科素養(yǎng)。
混合式教學(xué)是網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)課堂教學(xué)的相互結(jié)合與補(bǔ)充,既能發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,也能體現(xiàn)學(xué)生的主體性。在無機(jī)及分析化學(xué)的線上線下混合式教學(xué)模式中,探索了將不同教學(xué)方法合理融入課程教學(xué)中。通過提前在線上發(fā)布情境視頻、典型案例等,讓學(xué)生提前觀看、學(xué)習(xí)、練習(xí),課堂上組織學(xué)生運(yùn)用相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行互動合作、交流展示、項(xiàng)目任務(wù)等學(xué)習(xí)活動,真正讓學(xué)生參與到教學(xué)中,成為學(xué)習(xí)的主體,把課堂作用從知識的傳授場所轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚剿季S的活動場所,充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能,保證學(xué)習(xí)活動的充分性、深入性和有效性,全面促進(jìn)教育質(zhì)量的提升。