混合式教學賦能“分析化學實驗”課程的研究

談 金 劉 瓊 嚴子軍 吳燕妮

(1. 肇慶學院 環境與化學工程學院,廣東 肇慶 526061; 2. 肇慶學院 馬克思主義學院,廣東 肇慶 526061)

“分析化學實驗”作為化學及相關專業的一門重要基礎課程,不僅具有很強的實踐性,還是實現理論與實踐融會貫通的重要途徑,更是培養學生實事求是的科學態度、形成“發現問題、分析問題和解決問題能力”的關鍵舉措[1, 2]。然而,傳統的課堂教學模式無法滿足學生個性化的學習需要,盡管學生已按照授課教師的要求完成了相關的學習任務,但存在興趣不濃厚、實驗操作能力差、獨立思考能力欠缺等問題。因此,維系學生對“分析化學實驗”課程的學習熱情,增強學生對分析化學實驗學習的自信心,有效幫助學生解決在分析化學實驗學習中的困惑,引導學生充分發揮個體的主觀能動性,達到分析化學課程的教學目的就必須破除單一的課堂教學模式。網絡化教學和傳統教學互補的混合式教學模式是一種非常值得借鑒的教學改革舉措?；旌鲜浇虒W一方面保證了教學過程中的互動交流,另一方面能夠讓學生不受時間和地域的限制,可以靈活化的學習[3]。與傳統單一的教學模式相比,混合式教學更能充分體現“學生中心”的理念,讓學生能夠獲得充足的自主學習空間,逐漸成為“分析化學實驗”學習的主導者。

1 “分析化學實驗”課程的教學現狀分析

通過研究發現,當前高校的“分析化學實驗”課程的教學情況主要有如下幾個方面的問題[4-6]:

1.1 “理論”與“實驗”的重視度不平衡

無論是教師還是學生普遍都認為,只要掌握了分析化學的理論就能做好實驗,實驗操作僅僅是根據參考書中的實驗步驟依葫蘆畫瓢而已。因此,大多數學生在實驗課前不認真預習,撰寫預習報告只是簡單摘抄參考書或網絡上的內容,對實驗過程中可能出現的現象和結果缺乏獨立思考,無法有效地認識理論和實踐相統一的辯證關系。

1.2 實驗課對學生的吸引力不夠

由于高?！胺治龌瘜W實驗”課程的內容與生產生活的聯系不緊密,導致學生對實驗方法在生產生活中的應用缺少認知和了解。其次,學生在實驗課堂上的主觀能動性表現不足,一般都是機械地按照教師的演示操作進行實驗。最后,分析化學的實驗課程和理論課程是兩門相互獨立的課程,它們有各自對應的教學大綱和教學日歷,因此在教學過程中可能會出現教學進度不一致的問題。即實驗課已經開始進行,理論課程還未涉及相關原理的基礎知識,導致學生對實驗原理不理解,完全失去興趣。

1.3 實驗課程成績的評價體系不完善

當前實驗課程的考核主要是依據實驗數據的精密度和準確度以及學生的實驗出勤率、實驗報告的書寫認真程度來確定“印象成績”,沒有根據學生的實驗態度、實驗過程、實踐結果、實驗報告等方面進行綜合評價,這種不健全的考核方式不僅導致學生產生“只要把實驗報告寫好,把實驗數據的精密度和準確度寫高就行了”的錯誤想法,還會造成學生忽視操作過程的重要性。久而久之,勢必引起實驗課前不認真預習,實驗課中不細致操作和觀察,實驗課后不認真分析實驗結果與實驗條件的辯證關系,甚至出現偽造、涂改實驗數據,抄襲他人的實驗報告的不良現象,嚴重影響了實驗課的整體教學質量,更加難以培養學生正確的科學態度和提升學生在實驗過程中發現問題,分析問題和解決問題的能力。

1.4 線上與線下的混合式教學過程沒有形成融合狀態

當前背景下,“分析化學實驗”課堂需要承載的目標越來越多,教師既希望學生在充分掌握相關理論知識的基礎下順利完成實驗,又希望學生通過實驗課程鍛煉自身的實踐能力,更希望通過實驗課堂培養學生良好的科學創新精神。然而,授課教師往往忽略了當今信息時代的科技成果為線上教學帶來的優越性,認為實驗教學只能在線下進行,僅通過線下的課堂時間與學生互動,沒有將線上與線下混合式教學的過程融合起來,最終結果是難以實現“理想課堂”。

2 混合式教學改革的基本原則

大力推進優質數字教育資源開發與應用,協同高校探索信息化的混合式教學方法,充分利用微課、動畫、音頻、視頻、仿真、游戲等信息化手段,將“分析化學實驗”課程中的理論知識和操作規范穿插到日常教學設計中,激發學生的學習積極性,培養學生的創新意識和探索精神,真正做到使問題“化繁為簡、化難為易”,讓學生成為學習的主體和中心,學得輕松,學得開心[7]。

3 把握混合式教學改革的關鍵舉措

混合式教學是在授課教師精心地組織下,學生借助于信息化手段通過線上學習與線下學習的混合。通過混合式教學可以使育人更加全面更有成效,學生學習的主動性更強。有效把握混合式教學課堂的節奏常以“五感”為出發點。

3.1 讓所有學生有“新鮮感”

教師通過慕課、雨課堂、學習通等網絡媒體推送實驗前的預習內容,而線下課堂的講授內容則為課前預習之外的重點知識。即線下的教學內容和線上的學習內容是互補關系,而不是一味地重復。特別是學生對實驗內容不感興趣,或者是實驗進度超前導致學生對實驗原理不理解的知識點,應采用信息化手段將“靜態知識動態化、抽象知識形象化、大塊知識碎片化、復雜問題分解化”,循序漸進地引導學生掌握相關的知識點。例如,實驗課前,在準備做雙指示劑法測定混合堿的組成與含量的實驗時,可通過雨課堂推送我國著名化工學家侯德榜先生的優秀事跡,介紹侯氏制堿法的相關工藝,引導學生明白形成混合堿的原因及成分組成,以此增強學生們的民族自豪感和自信心,鼓舞學生刻苦學習,為實現中華民族偉大復興貢獻自己的力量。課堂上,授課教師應本著少講多做的原則,講解時也應盡量避免照本宣科,可以從理論和現象的辯證關系來解釋實驗過程可能出現的結果,使學生明白雙指示劑法應用于混合堿組成分析的實驗原理,特別是指示劑的顏色隨溶液pH值的變化過程,可以結合量變質變規律的相關內容,從而更為深刻地理解“在化學計量點附近,通過精確控制滴定劑的量來改變溶液的pH值,指示劑立即由一種顏色變為另一種顏色,說明已到達滴定終點”,最終詮釋了化學計量點與滴定終點的差異,及影響實驗數據準確性的因素。

3.2 讓所有學生有“危機感”

大多數高校對“分析化學實驗”的考核主要由預習實驗報告、課堂實驗操作、實驗報告和期末考試組成。其中,預習報告和實驗報告所占分數的比例較高,達到了70%及以上。這就導致很多學生的關注度聚集在預習報告和實驗報告的質量上,忽略了課堂上基本操作技能的鍛煉、實驗現象的細致觀察和實驗數據的準確記錄等方面。合理的評價體系不僅要考核學生對專業知識的掌握情況,還要考核學生的動手操作能力,更要評價學生的創新精神和科學態度。因此,授課教師可以將課程期間的評價細節展示給學生,如:回答問題情況、實驗操作、實驗方法、實驗結果、實驗報告、實驗體會、實驗衛生、建議和問題等方面,并且明確說明實驗操作的分數占據期末總成績的比重,同時采用現場操作錄屏或拍照的方式“取證”,讓學生嚴肅認真地對待每一步的實驗操作。

3.3 讓所有學生有“緊張感”

每堂實驗課程完成后,通過雨課堂、學習通等網絡媒體展示全班同學在實驗操作過程中的得分柱狀圖,與全班同學的平均得分情況,讓學生及時感受自身的優勢與差距。與規范性的操作相比,學生通過查看操作視頻與照片,反思個人的操作是否正確。例如,在進行滴定實驗操作的時候,要求實驗終點和化學計量點盡可能保持一致,使滴定終點誤差的大小符合實驗要求,這時需要精準控制一滴、半滴甚至少半滴的量,使學生樹立嚴格的“定量”概念。此外,使用試劑和藥品時嚴格按照實驗的要求量取,不能鋪張浪費,培養學生勤儉節約的好習慣。在廢液處理方面要注意環保意識,貫徹“綠水青山就是金山銀山”的環保理念,不同種類的廢液分類存放,對一些危險廢棄物單獨處理,決不可將未經處理的液體倒入下水道,每個人為保衛自己的綠色家園做出應有的貢獻。

3.4 讓大多數學生有“成就感”

授課教師在課堂上完成講授后,用較短的時間對學生進行線上考核,考核的內容為實驗的基本原理和相關的基礎性操作,難度不能太大,絕大多數學生在較短的時間內可以答對80%及以上的題目,使學生感受到自己確確實實學到了知識,以此增加學生的自信心和成就感。此外,對于設計型和綜合型的線下課堂,以學生為主體,通過小組討論的形式分析實驗方案的可行性,并確定最終的實驗方案,使學生能夠充分理解學習共同體的作用,培養學生的團隊合作精神和溝通交流的能力,使學生明白只有個體加入到集體當中去,并與其他組員間表現出良好的團隊協作關系,才能實現“1+1>2”的效果,并最終實現個人目標和自我價值。最后,采用臨時互換教師與學生的位置的方式,隨機選取學生來講解整個實驗,同時把該部分的表現作為成績考核的一部分,激發學生強烈的求知欲望,喚起濃厚的學習興趣。變被動為主動,變督促為引導,充分調動學生的主觀能動性,促使學生形成積極的自學風氣。

3.5 讓少量學生有“榮耀感”

對實驗預習報告、實驗過程、實驗報告等各環節中表現好的少數學生進行線上和線下表揚和獎勵,引導學生正確謀取一些物質上的“蠅頭小利”。雖然獎勵、表揚總體上能夠激勵學生,但如不注意原則和策略,不僅效果不好,還可能對學生造成心理上的傷害。例如,授課教師可以給表現好的同學發“代幣券”,使學生的良好行為得到持久強化。如果學生在實驗課堂上的表現被教師表揚,就可以得到一張價值若干元的“代幣券”,并可以用它在學校的小賣部換取同樣價值的小商品。如果學生當時不去兌換,并繼續保持這種良好行為并得到表揚,就可以到教師那里換取一張面值更大的“代幣券”。如果學生仍不兌換此券,并繼續保持良好的學習態度和行為,教師的處理方式則根據以上原則類推,從而帶動和激勵其他同學在“分析化學實驗”課程中的積極性。

4 結論

隨著信息時代的發展,如何有效地采用混合式教學模式對“分析化學實驗”課程進行教學改革是各高校共同討論的話題。作為新時代的教師,需要不斷將信息化互聯網技術融合于分析化學實驗教學中,從“五感”的角度有效把握“分析化學實驗”課堂的節奏,探索出最能讓學生以飽滿的熱情參與到“分析化學實驗”課程中的教學方案,培養學生理論聯系實際,具有主動學習和獨立思考的能力。