轻度混合式教学在工科基础化学课中的应用

周加贝，鲁厚芳，赖雪飞，谢川

四川大学化学工程学院，成都 610065

1 轻度混合式教学的应用背景

1.1 大一新生的化学基础差异性问题

“近代化学基础”是四川大学工科基础化学的一门主干课[1]，面向大一新生的基础化学课。其前三章内容为物质结构基础，包括原子、分子、晶体及配合物结构。其前置内容为高中的化学选修3物质结构与性质，该部分内容为选修，各省份对该部分要求不一致(如表1所示)，导致部分学生高中没有学过这部分前置内容。正如《聪明教学七原理》所指出，若学生基础知识不足，就可能导致学习新知识遇到困难[2]。物质结构部分内容较为抽象，且传统讲授式上课，教师通常以学习能力中等的学生掌握能力为基础来进行组织授课，较难照顾到这部分没有基础的学生。如果大一新生在第一门专业相关基础课的首阶段学习中就遇到了困难，除影响本门课的整体学习进度外，还可能影响他们建立对大学学习的自信[3]，甚至影响其整个专业的发展。

表1 某2018级“近代化学基础”班级学生化学基础

1.2 轻度混合式教学

如果学生在课前能够利用在线资源学习化学选修3的内容，则可弥补这部分基础的差距，线上学习与线下学习相结合，就是混合式学习的一种形式[4,5]。与讲授式课堂不同，混合式教学中教师通过设计实现学生混合式学习，教师能更充分地利用课内学时，学生可达成更好的学习成效[6]，是以学生为中心的学习和教学方式的革命[6,7]，采用混合式教学的班级成绩普遍优于传统教学的班级[8,9]。实施混合式教学，需要找到合适的切入点，且对于教师设计能力和学生的适应能力都有较高的要求，特别是大一新生在高中阶段较少有在线学习经验。

教学方法是为教学目的服务的，需建立在学情分析之上，以适应学生的学习水平和教师的教学能力。翻转课堂教学与混合式教学不是同一个概念，但教学实践中又有紧密关联，解决翻转课堂教学中问题的方法可以迁移到混合式教学之中[6]。翻转课堂教学中学生课前自主学习、课堂巩固提高，完全的翻转课堂教学，学生需要在课前完全掌握所有基础知识，学生的负担会较重，需要教师对教学内容进行再设计，课堂研讨也更适合小班化的课堂[10,11]。与完全翻转的课堂策略相对的是轻量化的翻转课堂教学策略，该种策略采用课前几张简要的PPT让学生预习，学生课前的负担较轻，辅之以正常讲授式课堂加上手机互动，教师的备课压力较小，可以有效降低翻转课堂教学的实施难度，也更适合大班授课[12,13]。同理，如采用一种轻量化的混合式教学模式，也可以有效降低混合式教学的实施难度，同时适应大一新生的学习能力，进而有效解决教学实践中遇到的问题，这也就是本文采用的轻度混合式教学。

如表2所示，轻度混合式教学有完整的SPOC体系(Small Private Online Courses，指面向某校某班的学生的限制性网络课程)，比MOOC (Massive Open Online Cours，指面向社会大众的大规模网络开放课程)的学习更有针对性，目的仅为回顾高中化学选修3，因此学习的内容较少，其课前学习的强度远低于完全混合式教学，让大一新生可以在学习过程中逐渐培养线上学习的能力和兴趣，与此同时，教师采用讲授为主，雨课堂等互动手段为辅的教学手段，教师上手比较容易，学生听课也较为习惯。

表2 讲授式教学、混合式教学和翻转课堂教学对比

2 轻度混合式教学的方法与实践

从2015年秋季学期起，在“近代化学基础”的物质结构基础部分的学习中将轻度混合式教学引入课堂，建设历程包括 2015年将答题器引入课堂互动，2016–2017年自制微课资源建设(图1)，以及开始使用手机互动软件进行课堂互动，2018年建设 SPOC“简明大学·物质结构部分入门”，通过思维导图巩固课前学习，通过小班研讨促进师生深入沟通。总共建设自制微课视频16个，SPOC微课视频31个等资源等。

图1 轻度混合式教学流程图

经过课题组5年坚持不懈的优化(表3)，目前轻度混合式教学主要由课前预习部分和课堂互动部分组成，流程如图1所示。

表3 轻度混合式教学演进

其中课前主要为在线预习部分，包括在SPOC网站上观看微课视频，每次课前视频约10–20分钟，课前测验5–8道，课前讨论3选1 (组合一般为1道简单题、1道复杂题和1道化学知识应用的题目)，学生根据课前学习内容绘制思维导图。

教师根据学生预习情况进行备课，重点评讲课前错误率较高的部分，并根据讨论和精选优秀思维导图回顾课前学习的内容。课堂上用手机软件(爱课堂、学会学、雨课堂等)进行互动，第3小节分组进行小班研讨，一般6–10人一组，每学期每位学生会有2次以上和老师小班研讨的机会，每次研讨约为45分钟，主要为关于学习和经验的分享与讨论。

3 轻度混合式教学的效果评价

近代化学基础I-1每周会上2次课，每次2学时课堂上课与1学时分组小班研讨。课前会发布2次视频，根据2018级学生匿名反馈59份问卷可知(表4)，60%以上的学生会选择在课前一次性看完所有视频，有40%不到会反复观看视频多次。有接近68%的学生周课前学时数在1小时以内，而有32%的学生周课前学时会超过1小时，部分学生用了更多的时间进行课前学习和更多次地观看视频，弥补基础的差异。

表4 轻度混合式教学学生SPOC学习情况调查

实验班与对照班授课大纲相同，教学时间相同，考试相同，两位老师均不参与考试命题。为保证数据可比性，两个班级采用流水阅卷，只对比应届生的成绩。

由图2可知，在采用轻度混合式教学前，2014年秋季学期实验班和对照班的成绩根据T检测(双尾异方差)分析p> 0.05，即两个班的成绩差异不具有统计学意义，而当采用了轻度混合式教学后，2015秋季学期、2016年秋季学期和2017年秋季学期实验班的卷面平均成绩分别比对照班高出7.3分、6.9分和5.4分，实验班与对照班的卷面成绩差异根据T检测(双尾异方差)分析发现p< 0.01，具有统计学上显著性差异。

图2 轻度混合式教学两个班成绩的比较

由卷面分布(图3)可知，实验班与对照班的成绩均呈正态分布，但实验班的学生成绩明显向高分区域偏移，主要集中在80–90分的区间，而对照班学生的成绩主要集中在70–80分的区间，因此可以认为经过轻度混合式教学使学生的成绩得到明显提升。通过评教的主观反馈可知，学生的自学能力和规划时间的能力均得到了提升。

图3 2015年秋季学期实验班与对照班的成绩分布

4 结语

教学手段为教学目的服务，与此同时教学手段也需要以学情分析为基础。在本门课的实践中，混合式教学可以利用线上部分的学习弥补由于化学基础带来的差距，轻量化的设计也使得大部分大一新生能够完成线上学习，学生的自学能力也逐渐得到锻炼和提升，能够适应后续章节中较大量的课前在线学习。轻度混合式教学的实施为构建课程的渐进·混合式教学体系打下基础。进一步改进的思路包括：

1) 根据新的高考改革形式和学生认知规律，调整SPOC的内容和难度，改进SPOC练习的难度和讨论的深度，让更多的学生能更快地适应在线学习；

2) 进一步完善课程体系，尽快形成标准教学包，能够向更多的学校和教师进行推广；

3) 将新技术如混合现实等引入课堂之中，进一步降低学生学习复杂三维结构知识的难度。