基于混合式教学的无机化学课程改革与实践*

胡 霞，陈远道，张松柏，沈广宇，刘学文

(湖南文理学院化学与材料工程学院，湖南 常德 415000)

无机化学是化学、化工、材料、环境工程等化学相关专业的主干基础课，一般于第一学年开设，它既是衔接大学与中学化学教育的桥梁，又是横贯分析化学、物理化学、有机化学及诸多专业课的纽带。良好的无机化学知识是进一步学习后续课程和分析解决一般化学问题的重要理论基础。无机化学的内容繁多，既有化学基本理论知识，又有抽象的物质结构，还有知识点分散、内容繁杂的元素化学，对于不熟悉大学高信息量教学方式的大一新生，如何保证在较短的教学时间内，让学生能理清无机化学的知识脉络，掌握重点知识内容，对无机化学教学来说无疑是一个挑战。

1 无机化学课程学习现状

1.1 知识点迁移与再现困难

无机化学知识点多，知识结构复杂，大一新生学业紧张，往往在课堂内的知识点无法在当堂消化吸收，而知识点在课堂上讲解后又无法再现，例如“惰性电子对”效应的讲解属于多个知识的结合，包括原子结构中的屏蔽效应、钻穿效应，又具体应用于元素及化合物知识的学习。同时无机化学的学习往往需要把知识点连接成知识面才能对所学知识做到融会贯通，如在氧化还原反应及电化学基础这部分内容的学习，其实涉及到化学平衡常数、热力学函数、Hess定律、电动势、能斯特方程式等知识点关联在一起，形成一个氧化还原反应的知识面，根据具体情况可进一步计算求解酸碱平衡常数、溶解度、配合物稳定常数等物理量。这些对于大一学生来说在通识课时增多专业课时减少的情况下显得比较困难。

1.2 学生学习兴趣缺乏

由于无机化学原理部分理论性较强，常使得一些大一学生初学无机化学的时候表现在起初能跟上学习，随着学习的深入对无机化学的原理的理解不够透彻；到了物质的结构这一部分，由于比较抽象枯燥，加上物质的结构内容难度比较大，部分同学慢慢就跟不上了[1]。到了元素化合物部分，由于知识分散信息量大无法做到用学过的反应原理与具体的化合物知识结合，出现理论联系实际能力不足，学习兴趣缺失和实验操作水平较差，学习元素无机化学重死记硬背，轻理解运用，忽略了与无机化学原理部分的融会贯通等问题。导致学习化学的兴趣缺乏。

1.3 学生认知结构差异明显

大学一年级实际上是中学到大学的过渡，从中学教学内容看，无机化学中的基本化学反应原理、物质结构及元素化学都有涉及，但是其教学程度较浅，多处于对概念的了解。大一学生来自不同省份，不同省份对中学化学模块的选择可能存在差异，这就造成了学生认知结构的差异。再加上不同地区、不同中学学习风格不同造成学生学习习惯的差异，使得大一新生的认知结构差异比较大，学习能力也有一定的差异。

2 混合式教学的优势

所谓混合式教学就是将在线教学和传统教学的优势结合起来的一种“线上”+“线下”的教学。通过两种教学组织形式的有机结合，可以把学习者的学习由浅到深地引向深度学习。这就要把传统教学方式的优势和网络化学习的优势结合起来，也就是说，既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性[2]。

2.1 以知识点的讲解组织教学

混合式教学以知识点为单元进行教学组织。在无机化学分为化学反应原理、物质的结构、元素化合物三大部分，其中化学反应原理又分为物质的聚集状态、化学热力学、化学动力学、化学平衡与电化学原理，其中化学热力学、化学平衡和电化学原理是重点。对各部分内容进行细化，以知识点组织线上教学的教学内容，例如对于化学热力学这个部分细化成盖斯定律、反应热效应、吉布斯自由能等21个知识点。这样细化知识点的优势在于能简化知识结构，并且能够重复利用。在化学热力学的教学中讲授了吉布斯自由能，在化学平衡这一部分还要涉及自由能与平衡常数的换算，在电化学部分也要涉及到原电池的电动势与自由能的关系，细化知识点就可以重复利用在化学热力学部分学习过的自由能的知识。

2.2 利用网络优势，弥补学生之间认知结构的差异

混合式教学线上部分可以通过讲授视频、章节讨论、在线问答等形式向学生展示学习内容。对于中学化学已经学习的相关知识给出相应的学习材料供学生课前自己学习，如标准平衡常数、焓、熵、Gibbs函数等热力学函数的基本概念、符号、单位和初步应用，化学反应速率的定义，沉淀溶解平衡的基本原理等知识点通过线上学习的形式进行学习。课堂上只对这些知识点的综合应用加以学习，可以使不同层次的学生都体会到学习的乐趣。对于中学化学课程中没有学习过的知识，如一元弱酸弱碱的解离平衡、缓冲溶液、原电池的电极电势、配位化合物等也为学生提供教学视频，学生可以在上课前自行学习相关内容，也可以在课堂学习后作为复习的依据。对一些在无机化学课程中相对比较困难的内容，例如，氧化还原反应与电化学这一章中的电极电势及其影响因素，在线上教学视频中只是提供了基本的电极电势与能斯特方程的介绍，没有深入探讨能斯特方程的应用得问题。线上教学部分设置有拓展阅读、化学前沿等栏目，基础好的学生可以通过环节在现有学习的基础拓展自己的知识面；而对于基础相对弱一点的学生可以通过回看授课视频、章节练习、问题讨论等环节对相应基础知识进行修补。

3 无机化学混合式教学的实施

3.1 利用平台建立课程线上内容

目前有多个在线课程平台可以供广大教育者选择。本课程与“智慧树在线教育”平台合作，建设了在线课程——无机化学，课程下开设了课程设计、教学团队、在线教程、课程资源、作业测试、考核标准等栏目。下面对各栏目进行简单介绍：

(1)课程设计 本栏目对无机化学课程的起源和地位进行简单介绍，重点介绍了设计意图、学习方法，并指明所用教材和学习参考书。

(2)教学团队 本栏目对教学团队进行介绍，包括主讲教师、课程建设成员、课程辅导教师等整个教学团队。除了介绍人员，还适当介绍教学团队在教学、科研上取得的成果。

(3)在线教程 本栏目包括无机化学各章节的介绍、知识点的授课视频、课间弹题、课后讨论等教学环节。

(4)课程资源 本栏目提供与课程相关的学习资源，包括各种视频，教师教案、课件，以及与课程相关的文献共计160多个。

(5)作业测试 课程不仅在教学视频中设置了弹题作为学习反馈，在每一章结束后都会设置章测试，为学生提供了自我测试的途径。

(6) 考核标准 本栏目明确告诉学生课程考核的标准，并对各环节的权重进行了设置，让学生能够对课程及考核有较明确的认识。

通过各栏目的建设，可以把无机化学的基本教学内容呈现给学生，不仅让学生对本课程的学习有明确目标，便于对学习进行合理化安排[3,5]。

3.2 线下教学多种教学方法混合

混合式教学就是要把传统教学的优势和网络教学的优势结合起来。因此，部分教学内容采取线上学习的同时，还需要有一定的线下见面课进行辅助。见面课 也采用翻转课堂[4,6]、案例式教学等多种教学方法结合，利用“知到”软件在课堂进行签到、随堂投票、在线讨论等环节，同时学生还可以利用软件在课堂上以弹幕的形式提出疑问，师生共同回答。例如，对于第四周期元素高价态化合物都有氧化性特别强的特点在线上、线下活动中进行讨论，引出“第四周期元素的‘次周期性’现象”这一问题，同时产生了“为什么会有这个现象”的另一个问题，进入了新一轮的讨论来培养学生创新精神和创造能力。同时利用信息化工具还可以采用线上问卷调查的形式对学生学习情况和学生学习满意度进修调查，形成了教学测评闭环系统；帮助有需要的学生克服学习障碍。例如，学习完化学热力学这一章，通过问卷调查对学生学习情况进行了解，并要求学生对本章知识点结构进行绘制，通过这些反馈活动，让学生对自己的学习进行反省。

3.3 多元化考核方式

本课程采用线上线下混合式教学，在考核方式上也需要对传统的方式进行变革。传统的考核方式基本上都是纸笔测验，期末考试就成了检验学生对一门课程的学习方法。而混合式教学更多地考虑到学生平时学习的投入，因此在课程的考核方式上做了比较大的调整，对于学生平时的学习给予更大的权重。具体的做法是将课程的考核分为四个部分，第一部分是平时成绩，权重为30%，包括教学视频的观看、课后讨论的参与等。第二部分是章测验，权重为20%，这一部分相当于章节的作业和考核。第三部分是见面课的成绩，权重20%，这部分包括学生课堂的到课率、课堂提问、课堂答疑、课堂讨论参与度情况。第四部分就是期末考试，权重为30%。这种考核方式把线上学习和线下课堂学习两种方式都涉及，全方位的考虑学生学习的参与度，相比以往的纸笔测验更优越。

4 结 语

通过对无机化学课程线上线下混合式教学的改革与实践，学生的学习积极性得到了明显提高。课下学生自主学习，学习的自由度增加；课堂上通过课堂讨论和答疑，学生的参与度得到了提升，思考的深度同时也得到了提升，通过一年的实践，学生期末考核差距增大。这说明通过教学改革，学生的学习能力得到了提高，但同时也暴露了一些问题，例如对化学的核心素养的培养还有欠缺，对于化学师范专业学生，在学习无机化学的过程中需要与中学化学相关内容结合，特别是化学的核心素养在无机化学中体现得还不够。另一方面，对于中学化学知识的迁移能力的培养还不够，这将促使我们在今后的教学中还要注重对无机化学核心素养的分析与培养，加强力度培养学生知识迁移能力。