混合式教学赋能“分析化学实验”课程的研究

谈 金 刘 琼 严子军 吴燕妮

(1. 肇庆学院 环境与化学工程学院,广东 肇庆 526061; 2. 肇庆学院 马克思主义学院,广东 肇庆 526061)

“分析化学实验”作为化学及相关专业的一门重要基础课程,不仅具有很强的实践性,还是实现理论与实践融会贯通的重要途径,更是培养学生实事求是的科学态度、形成“发现问题、分析问题和解决问题能力”的关键举措[1, 2]。然而,传统的课堂教学模式无法满足学生个性化的学习需要,尽管学生已按照授课教师的要求完成了相关的学习任务,但存在兴趣不浓厚、实验操作能力差、独立思考能力欠缺等问题。因此,维系学生对“分析化学实验”课程的学习热情,增强学生对分析化学实验学习的自信心,有效帮助学生解决在分析化学实验学习中的困惑,引导学生充分发挥个体的主观能动性,达到分析化学课程的教学目的就必须破除单一的课堂教学模式。网络化教学和传统教学互补的混合式教学模式是一种非常值得借鉴的教学改革举措。混合式教学一方面保证了教学过程中的互动交流,另一方面能够让学生不受时间和地域的限制,可以灵活化的学习[3]。与传统单一的教学模式相比,混合式教学更能充分体现“学生中心”的理念,让学生能够获得充足的自主学习空间,逐渐成为“分析化学实验”学习的主导者。

1 “分析化学实验”课程的教学现状分析

通过研究发现,当前高校的“分析化学实验”课程的教学情况主要有如下几个方面的问题[4-6]:

1.1 “理论”与“实验”的重视度不平衡

无论是教师还是学生普遍都认为,只要掌握了分析化学的理论就能做好实验,实验操作仅仅是根据参考书中的实验步骤依葫芦画瓢而已。因此,大多数学生在实验课前不认真预习,撰写预习报告只是简单摘抄参考书或网络上的内容,对实验过程中可能出现的现象和结果缺乏独立思考,无法有效地认识理论和实践相统一的辩证关系。

1.2 实验课对学生的吸引力不够

由于高校“分析化学实验”课程的内容与生产生活的联系不紧密,导致学生对实验方法在生产生活中的应用缺少认知和了解。其次,学生在实验课堂上的主观能动性表现不足,一般都是机械地按照教师的演示操作进行实验。最后,分析化学的实验课程和理论课程是两门相互独立的课程,它们有各自对应的教学大纲和教学日历,因此在教学过程中可能会出现教学进度不一致的问题。即实验课已经开始进行,理论课程还未涉及相关原理的基础知识,导致学生对实验原理不理解,完全失去兴趣。

1.3 实验课程成绩的评价体系不完善

当前实验课程的考核主要是依据实验数据的精密度和准确度以及学生的实验出勤率、实验报告的书写认真程度来确定“印象成绩”,没有根据学生的实验态度、实验过程、实践结果、实验报告等方面进行综合评价,这种不健全的考核方式不仅导致学生产生“只要把实验报告写好,把实验数据的精密度和准确度写高就行了”的错误想法,还会造成学生忽视操作过程的重要性。久而久之,势必引起实验课前不认真预习,实验课中不细致操作和观察,实验课后不认真分析实验结果与实验条件的辩证关系,甚至出现伪造、涂改实验数据,抄袭他人的实验报告的不良现象,严重影响了实验课的整体教学质量,更加难以培养学生正确的科学态度和提升学生在实验过程中发现问题,分析问题和解决问题的能力。

1.4 线上与线下的混合式教学过程没有形成融合状态

当前背景下,“分析化学实验”课堂需要承载的目标越来越多,教师既希望学生在充分掌握相关理论知识的基础下顺利完成实验,又希望学生通过实验课程锻炼自身的实践能力,更希望通过实验课堂培养学生良好的科学创新精神。然而,授课教师往往忽略了当今信息时代的科技成果为线上教学带来的优越性,认为实验教学只能在线下进行,仅通过线下的课堂时间与学生互动,没有将线上与线下混合式教学的过程融合起来,最终结果是难以实现“理想课堂”。

2 混合式教学改革的基本原则

大力推进优质数字教育资源开发与应用,协同高校探索信息化的混合式教学方法,充分利用微课、动画、音频、视频、仿真、游戏等信息化手段,将“分析化学实验”课程中的理论知识和操作规范穿插到日常教学设计中,激发学生的学习积极性,培养学生的创新意识和探索精神,真正做到使问题“化繁为简、化难为易”,让学生成为学习的主体和中心,学得轻松,学得开心[7]。

3 把握混合式教学改革的关键举措

混合式教学是在授课教师精心地组织下,学生借助于信息化手段通过线上学习与线下学习的混合。通过混合式教学可以使育人更加全面更有成效,学生学习的主动性更强。有效把握混合式教学课堂的节奏常以“五感”为出发点。

3.1 让所有学生有“新鲜感”

教师通过慕课、雨课堂、学习通等网络媒体推送实验前的预习内容,而线下课堂的讲授内容则为课前预习之外的重点知识。即线下的教学内容和线上的学习内容是互补关系,而不是一味地重复。特别是学生对实验内容不感兴趣,或者是实验进度超前导致学生对实验原理不理解的知识点,应采用信息化手段将“静态知识动态化、抽象知识形象化、大块知识碎片化、复杂问题分解化”,循序渐进地引导学生掌握相关的知识点。例如,实验课前,在准备做双指示剂法测定混合碱的组成与含量的实验时,可通过雨课堂推送我国著名化工学家侯德榜先生的优秀事迹,介绍侯氏制碱法的相关工艺,引导学生明白形成混合碱的原因及成分组成,以此增强学生们的民族自豪感和自信心,鼓舞学生刻苦学习,为实现中华民族伟大复兴贡献自己的力量。课堂上,授课教师应本着少讲多做的原则,讲解时也应尽量避免照本宣科,可以从理论和现象的辩证关系来解释实验过程可能出现的结果,使学生明白双指示剂法应用于混合碱组成分析的实验原理,特别是指示剂的颜色随溶液pH值的变化过程,可以结合量变质变规律的相关内容,从而更为深刻地理解“在化学计量点附近,通过精确控制滴定剂的量来改变溶液的pH值,指示剂立即由一种颜色变为另一种颜色,说明已到达滴定终点”,最终诠释了化学计量点与滴定终点的差异,及影响实验数据准确性的因素。

3.2 让所有学生有“危机感”

大多数高校对“分析化学实验”的考核主要由预习实验报告、课堂实验操作、实验报告和期末考试组成。其中,预习报告和实验报告所占分数的比例较高,达到了70%及以上。这就导致很多学生的关注度聚集在预习报告和实验报告的质量上,忽略了课堂上基本操作技能的锻炼、实验现象的细致观察和实验数据的准确记录等方面。合理的评价体系不仅要考核学生对专业知识的掌握情况,还要考核学生的动手操作能力,更要评价学生的创新精神和科学态度。因此,授课教师可以将课程期间的评价细节展示给学生,如:回答问题情况、实验操作、实验方法、实验结果、实验报告、实验体会、实验卫生、建议和问题等方面,并且明确说明实验操作的分数占据期末总成绩的比重,同时采用现场操作录屏或拍照的方式“取证”,让学生严肃认真地对待每一步的实验操作。

3.3 让所有学生有“紧张感”

每堂实验课程完成后,通过雨课堂、学习通等网络媒体展示全班同学在实验操作过程中的得分柱状图,与全班同学的平均得分情况,让学生及时感受自身的优势与差距。与规范性的操作相比,学生通过查看操作视频与照片,反思个人的操作是否正确。例如,在进行滴定实验操作的时候,要求实验终点和化学计量点尽可能保持一致,使滴定终点误差的大小符合实验要求,这时需要精准控制一滴、半滴甚至少半滴的量,使学生树立严格的“定量”概念。此外,使用试剂和药品时严格按照实验的要求量取,不能铺张浪费,培养学生勤俭节约的好习惯。在废液处理方面要注意环保意识,贯彻“绿水青山就是金山银山”的环保理念,不同种类的废液分类存放,对一些危险废弃物单独处理,决不可将未经处理的液体倒入下水道,每个人为保卫自己的绿色家园做出应有的贡献。

3.4 让大多数学生有“成就感”

授课教师在课堂上完成讲授后,用较短的时间对学生进行线上考核,考核的内容为实验的基本原理和相关的基础性操作,难度不能太大,绝大多数学生在较短的时间内可以答对80%及以上的题目,使学生感受到自己确确实实学到了知识,以此增加学生的自信心和成就感。此外,对于设计型和综合型的线下课堂,以学生为主体,通过小组讨论的形式分析实验方案的可行性,并确定最终的实验方案,使学生能够充分理解学习共同体的作用,培养学生的团队合作精神和沟通交流的能力,使学生明白只有个体加入到集体当中去,并与其他组员间表现出良好的团队协作关系,才能实现“1+1>2”的效果,并最终实现个人目标和自我价值。最后,采用临时互换教师与学生的位置的方式,随机选取学生来讲解整个实验,同时把该部分的表现作为成绩考核的一部分,激发学生强烈的求知欲望,唤起浓厚的学习兴趣。变被动为主动,变督促为引导,充分调动学生的主观能动性,促使学生形成积极的自学风气。

3.5 让少量学生有“荣耀感”

对实验预习报告、实验过程、实验报告等各环节中表现好的少数学生进行线上和线下表扬和奖励,引导学生正确谋取一些物质上的“蝇头小利”。虽然奖励、表扬总体上能够激励学生,但如不注意原则和策略,不仅效果不好,还可能对学生造成心理上的伤害。例如,授课教师可以给表现好的同学发“代币券”,使学生的良好行为得到持久强化。如果学生在实验课堂上的表现被教师表扬,就可以得到一张价值若干元的“代币券”,并可以用它在学校的小卖部换取同样价值的小商品。如果学生当时不去兑换,并继续保持这种良好行为并得到表扬,就可以到教师那里换取一张面值更大的“代币券”。如果学生仍不兑换此券,并继续保持良好的学习态度和行为,教师的处理方式则根据以上原则类推,从而带动和激励其他同学在“分析化学实验”课程中的积极性。

4 结论

随着信息时代的发展,如何有效地采用混合式教学模式对“分析化学实验”课程进行教学改革是各高校共同讨论的话题。作为新时代的教师,需要不断将信息化互联网技术融合于分析化学实验教学中,从“五感”的角度有效把握“分析化学实验”课堂的节奏,探索出最能让学生以饱满的热情参与到“分析化学实验”课程中的教学方案,培养学生理论联系实际,具有主动学习和独立思考的能力。