基于“雨课堂”的无机及分析化学实验线上线下混合式智慧教学模式探究

徐海云 , 祝艳芳 , 张明亮 , 沈欣怡

(商丘师范学院 化学化工学院 , 河南 商丘 476000)

近年来,随着计算机及互联网信息技术的快速发展,“互联网+”已经逐渐渗透到各行各业之中。各大院校已经开始着手积极探索基于“互联网+教育”的课堂智慧教学模式在各类课程教学中的实践。“雨课堂”是由教育部在线教育办公室、清华大学和学堂在线共同研发的一款网络智慧教育软件,其目的是在课程教学与学习中让教师与学生之间构建起一个可以随时进行交流与沟通的网络教育平台[1]。它在课前预习、课中讲解与实践、课后巩固、课程考核的每一个教学环节或阶段中都能充分使用其功能,使学生能够随时对教师提出疑问与自己的想法,且任课教师也能及时给予相应回复,从而最大限度地提升课堂教学质量和教学效果、促进传统课堂教学与“互联网+教育”的有机融合。

目前已经有不少学者着手研究基于“雨课堂”的线上线下混合式智慧教学。本文在认真总结分析无机及分析化学实验现有的传统课堂教学模式存在诸多缺陷与不足的基础上,结合本校实际及其专业特色,积极探索基于“雨课堂”的无机及分析化学实验线上线下混合式智慧教学模式的教学改革实践。

1 传统课堂教学模式存在的主要问题

传统的实验课教学大多采用线下课堂教学,受授课时间和空间的限制,在实际教学中仍旧存在诸多缺陷与不足之处,主要包括以下几点: ①实验课教材以及实验仪器设备过于陈旧,实验项目更新较慢,反映时代特色与科技发展的实验偏少,实验教学大纲或教学内容融入“立德树人”课程思政教学理念不足。②课堂教学仍旧采用传统的以教师为主体,以教师讲授为主的“填鸭式”教学方式,在教学过程中学生被动接受教师的讲课内容,简单机械地照搬或重复教师课堂演示的实验操作,学生缺乏独立思考能力以及分析问题和问题解决能力。同时,鉴于实验课的即时性,学生很难在短时间内学会并熟练掌握一系列实验操作,并将整个实验流程和现象牢记于心。③实验预习不充分,对实验内容理解不深入,往往对实验过程以及实验仪器只停留于书本上文字和图片的认识,与之相关的实验背景材料却知之甚少。④学生在实验理论的讲解环节中参与度不高,师生互动环节较少;另外,在学生动手操作环节中由于受到实验仪器数量与实验空间的限制,学生分组合作完成实验时,积极主动的动手操作意识不够,团队间的协作意识欠缺,常常出现一人操作,另外一人旁观现象,且相互间依赖思想严重。⑤学生课后提交的实验报告大多雷同,并且教师仅凭学生上交的实验报告很难对学生的实验结果与实验课堂教学效果做出科学合理的评价,教师也无法及时完全了解并解决学生在实验过程中存在的问题与疑虑[2]。

2 线上线下混合式智慧教学模式探究

2.1 线上线下混合式智慧教学模式的总体设计

无机及分析化学实验传统课堂教学中普遍存在的教学仪器设备陈旧、实验教材内容更新较慢,实验人数过多,实验空间较小,实验预习效果较差,教学方法与教学手段单一,师生互动少,教学过程难以把控,小组协同合作能力欠缺,独立动手操作能力以及分析问题、解决问题的能力较差,课程考核不全面不科学等问题。为解决以上问题,充分发挥“互联网+教育”智慧课堂教学模式在实验课中的应用,经过广泛调研,并结合我校相关专业大一新生化学实验技能水平现状,在参考“智慧教学”相关文献的基础上,初步探索了一套主要包括课前预习、课中实验理论讲解与学生实验以及课后实验报告撰写与实验总结等三个主要教学环节,并由教师与学生共同参与的基于“雨课堂”网络教学平台的线上线下混合式智慧教学模式,见图1[1,3]。

图1 基于“雨课堂”的无机及分析化学实验线上线下混合式智慧教学总体设计示意图

2.2 线上教学设计及具体实践

基于上述无机及分析化学实验线上线下混合式智慧教学模式总体设计,其线上教学的具体实施过程分为实验课前、实验课中与实验课后等三个主要教学环节。

2.2.1课前预习及教学准备阶段

教师预先将准备好的无机及分析化学实验教学PPT课件及实验操作教学视频或其他相关实验背景资料等推送到“雨课堂”,让学生提前了解实验原理、实验目的、实验操作及注意事项,并同时发布预习测试题或思考题。教师通过“雨课堂”实时监测学生的预习情况,尤其是学生观看教学视频的情况,实时查看学生的答题情况及成绩分布,及时督促学生在认真做好实验课前的预习任务后按时在线提交规范的预习报告。另外,教师通过查看学生在预习内容相应处所点击“不懂”按钮的次数,全面了解学生的知识难点或薄弱点,以便更加有针对性地设计课堂教案,使上课效率大大提升。再者,学生通过“雨课堂”网络教学平台上提供的实验教学资源做好充分的课前预习工作,熟悉相关实验内容,有利于教师减少线下实验课堂中实验理论知识的讲解时间,从而分配更多时间对学生进行实验操作技能训练或相关实验问题讨论[4]。

2.2.2课中教学环节

教师根据学生在线的预习情况,针对大多数学生未能完全理解的实验内容,涉及预习测试题中学生错误率较高的知识点,或学习课件上学生点击“不懂”按钮最多的地方可通过“雨课堂”逐一进行重点讲解。同时,在教师讲课中,同步借助“雨课堂”平台系统自动发放提前设定好的测试题,实时检测学生对教师所授内容的掌握情况或在线发送与实验内容相关联的研讨式问题或课程思政类问题供师生、生生在线互动[5]。另外,学生也可以利用“雨课堂”中的“弹幕”功能随时提出自己的疑难问题,教师及时给与解答。

2.2.3课后复习阶段

教师在“雨课堂”网络教学平台上发布实验报告的撰写任务,并要求学生将结合网络教学视频及实验中得到的实验数据或实验结果而高质量完成的规范化手写实验报告准时在线提交,同时针对线下学生实验操作中存在的问题或实验过程中出现的异常实验现象推送一些实验问题清单,以及可能的异常现象的化学相关理论知识解释,再推送一些与实验教学内容有一定关联的扩展性或研究性实验内容以供学生课下业余时间进行一些创新性实验研究。教师通过“雨课堂”及时在线批阅学生的实验报告并适当加以批注,尤其是重点批注实验报告中撰写不够规范、实验结果较差或涉嫌实验数据造假以及数据抄袭等情况;同时,对于哪些未能按时提交实验报告的学生可以给予必要的提醒。最后,教师根据系统给出的实验报告成绩后分析得到学生的成绩分布情况,以便学生除能及时在线查看本人的实验报告成绩,还能更好地了解自己的不足之处,以便于进一步改进与提高。

2.3 无机及分析化学实验线下教学设计

相比于传统的无机及分析化学实验课堂教学单调、生硬、刻板的“填鸭式”教学,基于“雨课堂”网络教学平台实施的线下智慧式教学模式设计将使“教师一言堂”的实验课堂变得师生互动形式多样化、课堂气氛活跃,为传统的实验课教学带来多种全新的教学方式,带给师生不一样的教学体验[4]。以无机及分析化学实验中的酸碱中和滴定实验为例,在线下实验课堂,鉴于实验内容在课前预习环节中已经提前得到较好的落实,教师可以优化课堂教学时间,将讲课的重点安排在解决前期与学生交流中出现的代表性和针对性实验问题上,同时给学生预留足够时间助其独立进行实验操作和深度思考[6]。例如,教师根据学生对酸碱中和滴定的实验原理、具体实验操作视频的课前在线预习情况以及“雨课堂”网络平台上设置测试题的答题准确率,对课堂教学内容进行有针对性筛选和删减,重点讲解中和滴定的原理、实验误差来源分析、现场示范实验操作要领以及关键实验点等;并且在讲解中教师可以随时在“雨课堂”平台上发布随堂练习,实时考查学生对中和滴定实验结果偏高、偏低还是保持不变等诸多影响因素的判断与分析是否真正理解和掌握,也能实时考查学生的学习状态。在学生进行中和滴定实验的独立实操教学环节中,学生既可以通过发送“弹幕”“投稿”等方式提出自己的疑问,也可以对一些还不够熟练的实验操作向实验课教师现场寻求帮助或指导,前者有利于消除个别学生不敢当堂提问题或咨询老师的心理障碍。另外,在教师巡视学生实验并及时纠正学生的实验错误或不规范操作的同时,教师可依托“雨课堂”网络平台,进行随机选人、抢答、小组讨论等多种方式的师生互动。总之,在无机及分析化学实验线下课堂智慧教学中,师生共同参与课堂教学活动如随堂测试、课堂投稿、随机点名回答或抢答、小组讨论等,并且均有实时数据统计结果,这有利于教师能实时了解分析学生的课堂教学参与度、对教学内容的熟练掌握程度等,也有利于教师对课堂教学过程进行全程实时监控,体现出比传统实验课堂无法比拟的优势[3]。

2.4 无机及分析化学实验课程综合评价方式

在无机及分析化学实验线上线下混合式智慧教学实践中,设计了线上线下相结合、实验理论考试与实验操作考试相结合、过程性考核与期终终结性考核相结合的多元化评价体系,综合评价主要包括两部分。第一部分为平时考核成绩,占60%,其中“雨课堂”在线学习的各任务点包括课前预习情况、预习测试题答题情况等(占比10%),课堂实验表现(实验操作的规范性、实验完成质量、课堂回答问题情况、小组问题讨论及小组成员间的协同合作情况)等(占比10%),在线提交预习报告(占比10%),线下完成实验报告质量(占比30%)[2]。第二部分为期末考核成绩,占40%,包含实验操作考试和期末实验理论考试两部分,前者主要是从学生平时学习过的无机及分析化学实验中随机抽取一个操作实验项目来对学生进行基本实验操作技能的考核(占比10%);后者主要通过笔试方式考查学生对无机及分析化学实验相关理论知识的熟练掌握情况(占比30%),其试卷内容涉及实验基础知识、实验原理、实验注意事项、实验结果分析、关键实验步骤、实验素养以及与实验安全相关的课程思政内容等。主要通过题型重点测试学生是否能够灵活运用所学实验原理以及相关理论知识解决一些综合性或设计型实验中的某些具体实验问题,是否具备熟练处理实验数据,分析实验结果的能力等。

3 结论

“雨课堂”作为一种新兴的智慧教学工具,在各类课程教学的预习、授课、复习、测验等各个教学环节中为师生带来了与传统课堂教学模式完全不一样的新体验,真正实现了课前、课上、课下师生之间的互动与交流。本论文针对当前无机及分析化学实验课程在传统实验课堂教学模式下存在的缺陷与不足,为切实提高实验课教学质量、增强学生实验课学习的积极性及主动性,积极探索基于“雨课堂”网络教学平台的无机及分析化学实验线上线下混合式智慧教学模式的改革与实践,以期为进一步丰富实验与实践类课程的智慧课堂教学手段与教学方式提供一个较好的实践范例。