周麗華,王明艷,夏海濤,張 帆,盧伯南

(江蘇海洋大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是多個(gè)理工科專業(yè)必修的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，涉及的知識(shí)面廣,接觸各種儀器的機(jī)會(huì)多，理論性、實(shí)踐性和技術(shù)性都很強(qiáng)。該課程的目標(biāo)是通過掌握物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法、技能及研究方法，培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、正確記錄數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)以及創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力[1]。但如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和提高教學(xué)質(zhì)量是目前大家都十分關(guān)心的問題。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力。我們要做的就是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生內(nèi)在動(dòng)力，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度從“要我做實(shí)驗(yàn)”向“我要做實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變。

1 現(xiàn)狀

目前，無論是課堂教學(xué)還是網(wǎng)絡(luò)觀摩教學(xué)，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課都存在預(yù)習(xí)效果差，教學(xué)形式單一，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高和學(xué)習(xí)效果差等問題這使整個(gè)實(shí)驗(yàn)的教育作用大打折扣。

教師普遍通過要求學(xué)生課前完成預(yù)習(xí)報(bào)告達(dá)到預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的目的，但是大多數(shù)學(xué)生只是被動(dòng)的將實(shí)驗(yàn)書上的實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容抄寫一遍，主動(dòng)學(xué)習(xí)掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)生很少。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作普遍采用指令式教學(xué)，即教師在上課之初會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示操作并講授注意事項(xiàng)，然后是學(xué)生按實(shí)驗(yàn)教材的實(shí)驗(yàn)步驟逐步進(jìn)行操作，直到實(shí)驗(yàn)完成。這種簡(jiǎn)單機(jī)械的方法，使大部分學(xué)生只是為了完成任務(wù)而充當(dāng)了“操作工”，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)只知其然不知其所以然，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏深入的思考和探索。此外，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課還存在教學(xué)評(píng)價(jià)片面不客觀，學(xué)生和教師互動(dòng)少等問題。這些問題嚴(yán)重影響了學(xué)生的能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，導(dǎo)致最終的教學(xué)效果與我們制定的教學(xué)目標(biāo)偏差較大。

綜上所述，目前的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨如此多的問題，我們亟待找出一套更適合當(dāng)前教育的一套教學(xué)模式來解決這些問題，提高教學(xué)質(zhì)量和和教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

我們的思路是在目前互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)信息資源，并對(duì)其進(jìn)行整合利用，

將內(nèi)容的多彩豐富的“慕課”嵌入到靈活多樣的“自助通關(guān)式”教學(xué)模中，將該模式與線下實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合建立基于慕課的“自助通關(guān)式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。此模式不但可以解決目前物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課存在的主要問題，也為所有實(shí)驗(yàn)類教學(xué)提供一個(gè)全新的教學(xué)模式[2]。

2 建立基于慕課的“自助通關(guān)式”物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

借助我校的智能校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)，建立基于慕課的“自助通關(guān)式”物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。該教學(xué)模式包括“平臺(tái)-自助學(xué)習(xí)資源-應(yīng)用”三平臺(tái)的教學(xué)模式[3]。圖1為該教學(xué)模式的整體構(gòu)架。

圖1 基于慕課的自助通關(guān)式物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

“自助通關(guān)式”教學(xué)模式是通過智能校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將安全教育、慕課、數(shù)據(jù)處理、教學(xué)評(píng)價(jià)四大模塊的教學(xué)資源進(jìn)行系統(tǒng)化整合建設(shè)，把一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)內(nèi)容按順序設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)關(guān)卡，學(xué)生需要在平臺(tái)上按關(guān)卡順序依次打卡觀看視頻和進(jìn)行通關(guān)測(cè)驗(yàn)，直到完成所有關(guān)卡(即打卡觀看視頻和通關(guān)測(cè)試)后，該門課程即學(xué)習(xí)完成。

應(yīng)用此模式，學(xué)生可隨時(shí)隨地應(yīng)用計(jì)算機(jī)、手機(jī)、Ipad登錄系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)通關(guān)，教師也可實(shí)時(shí)的掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。這一模式的優(yōu)點(diǎn)是：學(xué)生可根據(jù)自身的情況選擇學(xué)習(xí)時(shí)間，將自己碎片化的時(shí)間充分利用起來，自主學(xué)習(xí)，整個(gè)學(xué)習(xí)過程學(xué)生“自助完成”；教師對(duì)學(xué)生的管理更加智慧化，考核評(píng)價(jià)也更加公正科學(xué)。

“自助通關(guān)式”《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)模式里要構(gòu)建四個(gè)模塊。

2.1 安全教育模塊

此模塊的構(gòu)建包括錄制安全教育視頻和設(shè)計(jì)練習(xí)與通關(guān)測(cè)試兩部分。

(1)錄制在線學(xué)習(xí)視頻：建立實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入制度，錄制實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)、儀器設(shè)備操作規(guī)范、事故處理應(yīng)急方案等視頻。此外，提供來自全球的極具經(jīng)典的化學(xué)安全事故案例。通過mooc形式展示那些危險(xiǎn)大、耗費(fèi)高、毒性大的實(shí)際實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和過程，以身臨現(xiàn)場(chǎng)的視覺感感染和教育學(xué)生，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)安全知識(shí)的重要性和自覺建立安全意識(shí)的目的[4-5]。

(2)搭建練習(xí)及通關(guān)測(cè)試題庫：此系統(tǒng)支持題型設(shè)置、題量配比、難度搭配、時(shí)間限定等功能。我們將在系統(tǒng)中錄入大量的關(guān)于實(shí)驗(yàn)室總的安全教育和各具體實(shí)驗(yàn)的安全教育方面的練習(xí)，形成習(xí)題庫。系統(tǒng)將自動(dòng)記錄學(xué)生每次練習(xí)測(cè)試和通關(guān)測(cè)試的時(shí)間和成績(jī)。

通過此模塊，學(xué)生在線打卡觀看視頻學(xué)習(xí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)、儀器設(shè)備操作規(guī)范、事故處理應(yīng)急方案視頻等。觀看視頻后可以根據(jù)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行階段性練習(xí)訓(xùn)練，為確保順利通過通關(guān)測(cè)試，學(xué)生可以多次練習(xí)，通關(guān)測(cè)試通過后可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。

2.2 慕課視頻預(yù)習(xí)模塊

學(xué)生通關(guān)安全教育后，進(jìn)入此環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。此部分是為了學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容能充分預(yù)習(xí)而設(shè)定的，包括錄制慕課微視頻和建立練習(xí)題庫與設(shè)計(jì)通關(guān)測(cè)試兩部分。

2.2.1 錄制慕課微視頻

錄制實(shí)驗(yàn)基本原理視頻：以微課形式錄制每個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本原理講解視頻，視頻中教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。錄制主要儀器操作規(guī)范：錄制包括電位差計(jì)、電導(dǎo)率儀、分光光度計(jì)、阿貝折光儀、恒溫槽、氧彈式量熱計(jì)、沸點(diǎn)儀、PH計(jì)等儀器的操作方法及注意事項(xiàng)。錄制所開實(shí)驗(yàn)的操作演示：在實(shí)驗(yàn)室錄制實(shí)驗(yàn)演示過程，教師邊演示邊講解，把重點(diǎn)，難點(diǎn)和注意事項(xiàng)以及容易出現(xiàn)的問題講授清楚。

將上述錄制好的視頻上傳到慕課系統(tǒng)，學(xué)生依次在線打卡觀看實(shí)驗(yàn)的基本原理視頻、主要儀器的操作規(guī)范視頻、實(shí)驗(yàn)的演示操作視頻。學(xué)生可以在線多次反復(fù)觀看學(xué)習(xí)視頻。此外，為了確保學(xué)生有較好的學(xué)習(xí)效果和質(zhì)量，視頻中設(shè)計(jì)插入針對(duì)具體知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵操作點(diǎn)的提問打卡，打卡通過后方可進(jìn)入后續(xù)步驟的視頻觀看預(yù)習(xí)。

2.2.2 建立通關(guān)測(cè)試題及設(shè)計(jì)隨堂練習(xí)

觀看視頻完成后可進(jìn)入測(cè)試環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)中上傳一些有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理、儀器使用及實(shí)驗(yàn)操作方面的習(xí)題，形成試卷，用于學(xué)生進(jìn)行通關(guān)測(cè)試。學(xué)生可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況在系統(tǒng)中進(jìn)行訓(xùn)練，以鞏固學(xué)習(xí)所看視頻的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。此部分必須經(jīng)過測(cè)試通關(guān)。學(xué)生可以多次考試，提高測(cè)試達(dá)目標(biāo)成功率。教師可以在系統(tǒng)中輸出學(xué)生通關(guān)測(cè)試的成績(jī)，只有通過測(cè)試的學(xué)生才被允許進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行線下實(shí)驗(yàn)操作。安全教育模塊和慕課預(yù)習(xí)模塊完成后，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)束并經(jīng)教師確認(rèn)后學(xué)生進(jìn)入“自助通關(guān)式”《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)實(shí)驗(yàn)過程所得原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析。

2.3 數(shù)據(jù)處理模塊

包括常用數(shù)據(jù)處理軟件、數(shù)據(jù)處理及繪圖、誤差分析及討論。

(1)提供常用數(shù)據(jù)處理軟件：系統(tǒng)提供在線下載的常用數(shù)據(jù)處理軟件。比如具有較強(qiáng)的作圖和數(shù)據(jù)處理功能的Excel、Origin等軟件。我們可提供常用功能的學(xué)習(xí)視頻，教授學(xué)生如何利用這些軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪制標(biāo)準(zhǔn)圖表。如以“二元?dú)庖合鄨D的繪制”、“物質(zhì)燃燒熱的測(cè)定”、“旋光法測(cè)定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)”、“溶解熱的測(cè)定”等數(shù)據(jù)處理較難的實(shí)驗(yàn)為例，分別介紹Origin和Excel軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的步驟和方法。通過此部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握常用數(shù)據(jù)處理軟件的使用方法，為后續(xù)的課程和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。

(2)建立數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建立可以方便學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪制圖表及進(jìn)行誤差計(jì)算與分析的系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生將實(shí)驗(yàn)所得原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，然后根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行誤差分析及討論，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果和圖表保存提交系統(tǒng)，方便教師批閱。

(3)建立課后習(xí)題及討論專區(qū)：此部分我們以“通關(guān)作業(yè)”的方式設(shè)計(jì)建立針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)的課后習(xí)題與思考題，習(xí)題包括實(shí)驗(yàn)的誤差計(jì)算、結(jié)果分析與討論及有關(guān)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵問題，用來考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。此外設(shè)計(jì)一些延申閱讀和有獎(jiǎng)問答對(duì)所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?，?duì)認(rèn)真閱讀并作答正確的學(xué)生給予額外加分，以實(shí)現(xiàn)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的目的。此外，設(shè)立一個(gè)師生可以自由交流互動(dòng)的專區(qū)，在此專區(qū)老師和學(xué)生可以在此提出自己的問題和觀點(diǎn)并互動(dòng)討論。上述過程完成就可以將電子版實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交系統(tǒng)。等待實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師進(jìn)行評(píng)閱。

2.4 考核評(píng)價(jià)模塊

這個(gè)模塊本著“教”與“學(xué)”相互促進(jìn)、提高的原則設(shè)計(jì)包括學(xué)生、教師、管理員三個(gè)部分的教學(xué)評(píng)價(jià)。

(1)建立教師評(píng)學(xué)系統(tǒng)：首先建立一個(gè)科學(xué)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，按照重要程度分別賦予安全教育模塊、慕課視頻模塊和數(shù)據(jù)處理模塊的測(cè)試情況以及的實(shí)驗(yàn)操作各部分一定的權(quán)重比。對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予科學(xué)公正的成績(jī)和綜合評(píng)價(jià)，并給出建議。

(2)建立學(xué)生評(píng)教系統(tǒng)：該系統(tǒng)分為實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作情況、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員情況、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相關(guān)情況、對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的評(píng)價(jià)、對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的看法五部分[6]。分別賦予每部分的權(quán)重比。此部分，學(xué)生可以對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)模式或慕課系統(tǒng)提出有益建議，我們根據(jù)情況不斷優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)。

(3)建立管理員評(píng)價(jià)系統(tǒng)：建立管理員對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)。將所有的學(xué)生評(píng)教數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。以數(shù)字評(píng)分的形式準(zhǔn)確明了的將每位實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的教學(xué)情況回饋給管理員、教研組及教務(wù)處等相關(guān)部門。管理員將評(píng)價(jià)結(jié)果回饋給各實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師，并對(duì)教師進(jìn)行評(píng)價(jià)并提出建議。

這部分的目標(biāo)是分別建立起教師評(píng)學(xué)、學(xué)生評(píng)教和管理員評(píng)價(jià)三個(gè)部分的教學(xué)評(píng)價(jià)和回饋系統(tǒng)，使我們物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)評(píng)價(jià)更加科學(xué)、公正。

3 基于慕課的“自助通關(guān)式”物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)

基于慕課的“自助通關(guān)式”物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以解決傳統(tǒng)教學(xué)的以下問題：

3.1 解決了安全教育落實(shí)難的問題

該模式可以有效解決實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入制度難以落實(shí)的問題。安全教育是打卡通關(guān)式教學(xué)的第一環(huán)節(jié)，沒有通過安全教育學(xué)習(xí)和測(cè)試的同學(xué)，無法進(jìn)入后續(xù)的學(xué)習(xí)。于同學(xué)而言，在此模式下的安全學(xué)習(xí)即靈活便捷又形象生動(dòng)高效，安全教育學(xué)習(xí)不再是較大的負(fù)擔(dān)。于教師而言，應(yīng)用此模式實(shí)施安全教育變得更加信息化，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況掌握得更加精準(zhǔn)，教師的工作也更加高效。教師只需定期維護(hù)系統(tǒng)并更新安全知識(shí)及信息，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容即可。

3.2 解決實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果差的問題

該模式可以有效解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果差的問題。我們?cè)O(shè)計(jì)的“自助式通關(guān)”教學(xué)模式要求學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，要通過“打卡通關(guān)式”預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生必須觀看相關(guān)實(shí)驗(yàn)視頻，理解實(shí)驗(yàn)原理及儀器使用方法并通過測(cè)試通關(guān)后才可預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作流程。這種方式可以督促學(xué)生充分的預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師也方便檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況，能有效的提高學(xué)生的預(yù)習(xí)質(zhì)量。此外，由于慕課的開放性、可重復(fù)性和可控性，使學(xué)生的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)更容易。對(duì)一些較難理解的內(nèi)容，學(xué)生可以反復(fù)多次觀看也可以將視頻調(diào)整到較慢的速度觀看學(xué)習(xí)。在電腦上，手機(jī)上和Ipad上都可以學(xué)習(xí)，不受時(shí)間和空間的限制，讓學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，使物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果大大提高。

3.3 解決教學(xué)評(píng)價(jià)的片面不科學(xué)問題

“自助通關(guān)式”教學(xué)模式的評(píng)學(xué)系統(tǒng)可以獲得學(xué)生安全教育、預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理等方面所有學(xué)習(xí)情況的綜合評(píng)定結(jié)果，考核點(diǎn)更為具體全面，得到的評(píng)定結(jié)果更科學(xué)更精準(zhǔn)也更真實(shí)。該模式評(píng)教系統(tǒng)的結(jié)果能反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作情況、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師情況、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相關(guān)情況、對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及實(shí)驗(yàn)效果的看法。評(píng)教的結(jié)果可作為教師評(píng)估的重要指標(biāo)，同時(shí)也反饋了學(xué)生對(duì)教學(xué)方向、授課模式的期望，為教育改革提供了重要的參考數(shù)據(jù)。

綜上所述，基于慕課的“自助通關(guān)式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以解決目前物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課存在的主要問題，也為所有實(shí)驗(yàn)類教學(xué)提供一個(gè)全新的教學(xué)模式。

4 總結(jié)

基于慕課的“自助通關(guān)式”物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將慕課的聲音、文字、視頻、動(dòng)畫等優(yōu)勢(shì)作用與“通關(guān)式”自主學(xué)習(xí)模式有效地結(jié)合起來，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)環(huán)境，極大地提升了學(xué)習(xí)過程的趣味性。該模式適用線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。我們認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)操作是實(shí)驗(yàn)課必不可少的環(huán)節(jié)，不能弱化實(shí)際操作。我們可以利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的靈活多樣及便利等優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。將在線教學(xué)和線下實(shí)操混合式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法融合的銜接，最大限度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率。