数字化教学平台在混合式教学中的应用——以厦门大学《化学实验课程》为例

胡 菁 陈 立 周金梅

2022 年4 月13 日，财政部、国家发展和改革委员会联合召开新一轮“双一流”建设推进会。 会上教育部党组书记、部长怀进鹏提出，坚持以教育信息化促进教育现代化， 深入实施教育数字化战略行动， 促进我国高等教育的理念变革、 思想变革、方法变革、实践变革，形成教育、科研的中国新范式[1]。结合这一要求，在当前网络化背景下，课程建设需要“强化现代信息技术与教育教学深度融合，解决好教与学模式创新的问题[2]”。 基于此，本研究聚焦“线上线下混合式”的教学模式，探究数字化教学平台在混合式教学中的应用， 以期在实践中真正实现教学效果的提升。

线上线下混合式教学模式的提出

混合式教学（Blended Learning）源于数字化学习（E-Learning）和企业培训。 20 世纪90 年代就有E-learning，后来发现E-learning 虽然节省了企业学习的人力物力成本， 但是参加E-learning 的员工有强烈的孤独感，没有人指导，员工学习后将所学知识转化成实践有困难， 所以就加上了面授学习，也就有了混合式教学。 实际上，在此之前混合式教学的理念和思想已经存在了多年。目前，混合式教学是利用数字化教学平台将在线教学和课堂教学有机结合的一种教学模式，发挥教师启发、引导和监控教学过程的主导作用， 体现学生在学习过程中的积极性、主动性和创造性[3-6]。

化学作为一门实验科学， 其实验课程对教学而言，是理论指导实验和实验促进知识理解，实现知行合一以及基本科研技能训练和科学素养培养中的重要环节[7，8]，需要完整的教学设计及混合环境的支持[9]。厦门大学《化学实验课程》是主要面对化学、生命科学、医学、公共卫生、环境与生态、药学、能源、材料、海洋与地质、化工等专业的学生而开设的通修课程， 学生人数众多(每学年约1200人)，对化学知识及实验技能的掌握参差不齐。 在传统教学模式[10]和学生照搬照抄的学习方式中存在理论与实验脱节的状况[11]，容易造成学生缺乏应用理论知识分析和解决问题的能力， 在实验过程中“依样画葫芦”，对产生的一些问题无法从理论知识角度进行分析和解释， 不利于培养学生的创新和独立思考能力，难以达到预期的教学目的。

克服传统教学的不足，培养学生“理论指导实验和实验促进知识理解”的意识，激发学生实验课的学习积极性，解决“高分低能”现象，是大学实验课的重点课题之一。对此，不少院校大学化学实验课均进行了有益的探索与实践[12-16]。厦门大学在教学中，利用数字化教学平台改变教学模式，采用线上线下混合式教学， 经过近1600 人次的教学实践，取得了积极而显著的教学效果。

线上线下混合式教学流程

如下图所示， 首先通过数字化教学平台推送教学内容让学生在线上进行预习及测试， 而后教师根据学生在平台预习和测试的相关数据， 调整课程内容， 将线下教学重点放在学生未完全熟悉的知识点上，通过平台上的互动工具，促进师生及生生间的交流，提升学生自主学习的能力，最后对学生的行为数据进行分析及综合评价， 将课前-课中-课后的每一个环节都赋予全新的体验，进而达到更完善的学习成效。

线上线下混合式教学设计原则与课程内容制作

1.课程内容设计原则

⑴教学资源有效整合

以帮助学生高效地开展线上线下混合式学习为目的，教师把教学资源融通线上与线下、虚拟与现实，同步与异步，推动各场景间的数据流通、信息联通、服务贯通，使学生灵活选择线上或线下，避免因环境变化而阻碍学习。

⑵知识点合理配置

发挥线上教学和线下教学的最大效能， 课程内容由浅入深， 从低层次认知目标向高层次认知目标过渡， 将知识点合理配置到不同的教学形式中，及时调整教学内容和任务，为学习者提供适合的学习资源和服务， 实现新旧知识的无缝衔接和学习方法的及时调整。

⑶评价机制客观全面

以课前-课中-课后全过程考核为核心，线上考核与线下考核相结合， 引导学生从注重成绩转变为注重学习过程和学习效果， 促进学生的有效学习， 提升教学质量， 实现高素质应用型人才培养。

2.课程内容制作要求

⑴贯穿课前、课中、课后全过程

课前将实验中规范的基本操作、 装置及实验中可能遇到的问题，制作成相应的课件、视频、图片及测试内容， 要求学生利用数字化教学平台完成学习并通过相应的测试，课件要图文简洁，一目了然；教学视频，短小精湛（不超过3 分钟），减少视觉疲劳， 保持学生的学习兴奋度以达到较好的教学效果[17]。 课中根据学生预习情况及时调整课堂教学内容， 对实验操作要点及注意事项进行重点讲解，用更多的时间与学生展开互动、讨论。 课后综合评价学生成绩， 以期达到混合式教学的最佳效果。

⑵合理建设题库

课前测试有利于学生发现自主学习中的问题， 提高预习的效果。 每个实验均建立了测试题库，测试内容分为两类：①本实验所涉及的原理、基本操作；②本实验中关键或易出错的步骤。题库内容、测试题型、数量、时间可以随时在平台修改、调整。学生在平台完成实验理论知识、基本操作的课前预习之后，进行限时的测试。

⑶规范预习和实验报告

引导学生规范预习报告、撰写实验报告[18]是化学实验课程一个重要的内容。 学生一旦通过了实验前的预习测试， 就可以在平台上下载打印实验原理、物理常数、实验现象、实验结果和分析讨论等内容留空的规范化实验预习报告， 在实验课中完成上述预习报告中留空部分的内容， 将预习报告转化为实验报告。 这样可以在培养规范科学文体写作的同时， 适度减少了实验预习报告与实验报告中部分重复的内容，提高学习效率。

混合式教学的效果分析

1.突破传统教学限制，提升教学质量和效率

如表1 所示，与传统的教学模式相比，混合式教学模式提升了教学质量和教学效率。首先，学生通过数字化教学平台进行课前预习， 为线下课堂教学中的互动、讨论打下良好的基础[19]；其次，教师在线下课堂讲解中直接进入互动环节， 学生与教师互动踊跃，有问必答，提出一些有深度的见解和问题， 不再出现以往常见的教师自问自答的窘况；最后，教师重点讲解实验过程中的难点及关键点，使学生更好地深入理解和掌握相应的知识点，体验到学有所用、学有所为的成就感，有效地提高了学生的学习主动性、创新意识和动手能力[20]。 同时， 教师的讲解时间也比传统教学模式大为缩短（一般减少1/3～1/2 的讲解时间）。

表1 传统教学模式与混合式教学模式比较

以乙酸丁酯的制备为例，如表2 所示，学生预先通过网络教学平台上的课件、资料、视频等学习了分水器的安装、操作视频，有机酸合成酯的一般原理和方法，从理论的角度解释实验步骤的设计。在课堂教学中，师生充分进行互动、讨论，从理论角度解释为什么要分水? 为什么要加酸催化剂?分水的原理是什么?分水器中水相、有机相中可能的化合物分别有几种?萃取时有机相和水相分层不明显，可加入氯化钠的原理是什么?气相色谱图中各峰分别可能代表什么化合物?引导学生结合理论知识，理解有机化学实验的各个步骤，自主分析和 解决实验过程中产生的问题。

表2 乙酸丁酯合成实验讲授重点内容安排

2.成绩考核全面客观

实验课成绩考核更关注从预习到实验报告的全过程，比例分配合理，预习（15%）、现象观察与记录（10%）、基本操作（25%）、实验结果(30%)和实验报告（20%）等综合考核的分数比例，结合线上测试、预习报告、基本操作、产物的质量与产率、实验报告，公平客观地一体化评定学生的课程成绩，减少了以往实验课成绩评定的主观与不确定因素[21]，得到学生的认可。

3.教学效果显著

针对化学实验课程混合式教学的教学效果进行问卷调查，发放问卷150 份，收回139 份。如表3所示，从反馈的结果来看，实验课程的混合式教学和学习效果受到了大部分学生的认可， 取得了预期的教学效果。

表3 学生对混合式教学效果评价

结语

数字化教学平台以及混合式教学课程内容的设计有效发挥了信息技术的优势。 混合式教学进一步强化了师生互动，提高了教学效率；使学生体验到应用理论知识理解和解决实际问题的成就感和自信心，激发了学生的学习热情与主动性，增强了学生对化学实验课程学习的兴趣； 锻炼和提高学生独立思考、运用理论知识解决实际问题、动手和思创能力。全面综合的实验考核，有助于树立和培养学生严谨的科学工作态度， 从而达到了化学实验课程预期的教学建设目标。

如何更加有效地将现代信息化技术、 手段应用到传统教学中， 实现信息技术与教育教学的深度融合，让信息技术为教学赋能，为学习助力，教育工作者们需要不断思考、探索并付诸行动。