學院化學實驗教學變革與創新論文
摘要：通過對傳統學院化學實驗教學現況的剖析與討論，強調了目前學院化學實驗課程的教學方式單一、枯燥，針對學院化學實驗課程的教學方式進行研究，把慕課模式引入學院化學實驗課中，將慕課模式的學習與傳統模式的課堂教學相結合，把學習理論知識置于慕課中，實驗操作部份放在傳統的課堂中，此方式可充分調動中學生的積極性與主動性，并能培養中學生的科學素質和創新精神，進而提升學院化學實驗課的教學質量．
關鍵詞：學院化學實驗；慕課；教學方式
中圖分類號：Ｇ６４２．４２３文獻標示碼：Ａ文章編號：１００５－４６４２（２０１６）０５－００２５－０４
在科學技術迅猛發展的明天，高等理工高校人才培養的要求逐步提升，學院生必須具備堅實的數學基礎、出色的動手實踐能力和敢于開拓的創新精神．學院化學實驗是基礎教學的重要組成部份，是系統地訓練中學生把握實驗技巧和實驗技能的開端，這門課程內涵豐富，覆蓋面廣，信息量大，對于迸發中學生想像力、創造力，培養和提升中學生獨立舉辦科學研究能力具有不可取代的作用，所以學好化學實驗對于廣大理工科中學生來說是非常重要的．目前，對于傳統學院化學實驗教學存在幾點問題［１］：１）教學模式生硬，教學內容固定、陳舊，以班主任為中心，班主任指定中學生完成相應的實驗內容，中學生被動地根據要求和操作步驟進行實驗，使中學生對原本有趣的實驗喪失興趣，這些教學模式難以培養中學生的創新精神．２）學習時間固定，中學生只能在短短的課堂時間內完成班主任所要求的實驗內容，這樣就防止不了有些中學生為了應付而學習．３）考評制度不健全，通常成績考評都以班主任為中心，很難做到公正、公正．近幾年，慕課像一場全球性的數字海嘯，給世界高等教育帶來了巨大的沖擊，引起了一場教育的風暴．慕課（ＭＯＯＣｓ）是Ｍａｓｓｉｖｅｏｐｅｎｏｎｌｉｎｅｃｏｕｒ－ｓｅｓ［２］的簡稱，其意為：大規模開放性的在線課程．慕課不僅是學習內容和學習者的集聚，更是一種通過共同話題或某一領域的討論將班主任和學習者聯接上去的方法［３］．隨著信息技術的發展和互聯網的普及，慕課遭到了ＩＴ精英和教育專家們的高度關注［４］．慕課相對于傳統教學具有如下特征：第一，課程時間較短，這要求課程更突出精華；第二，中學生可以隨時隨地去學習，改變了傳統課堂教學模式；第三，將中學生從被動學習轉弄成主動思索．本文針對現有的學院化學實驗教學模式展開研究，把慕課模式引入學院化學實驗課中，將慕課模式的學習與傳統模式的課堂教學相結合，把學習理論知識置于慕課中，將實驗操作部份置于傳統的課堂里，這樣中學生就可以自行選擇學習時間和學習地點，不受傳統課堂的時間和地點限制，只要有網路的地方中學生均可學習，之后在課堂上進行實驗操作以及數據處理等過程，最后進行課堂討論，這樣既節約了課堂上理論知識的講授時間，又降低了中學生的實驗操作時間和討論環節，而且中學生有充分的時間來自主設計實驗方案，組裝實驗儀器，因而提升了中學生的學習興趣，培養中學生的動手能力和創新意識．
１傳統學院化學實驗教學模式剖析
對石油工程系、機械手動化工程系的學院化學實驗課的預習情況和實驗操作成績進行統計．表１是石油工程系和機械手動化工程系中學生的預習情況，從表中可看出的有５％的中學生沒有預習報告，８６％的中學生的預習報告照搬實驗教材，只有１０％的中學生才能真正地查文獻找資料，完成預習過程．剖析緣由有以下幾點：１）因為中學生是非數學專業，所以對化學實驗的注重度不夠，學習不積極主動．２）中學生不曉得應當如何預習化學實驗，因而造成預習報告只能照搬教材．３）中學生接受了往年的灌輸模式學習，不樂意由被動學習變為主動學習，這就導致了中學生在課堂上過分依賴班主任的講解和演示，而實驗課時不充足，若占用過多時間進行講解和演示，中學生動手的時間才會極少，達不到實驗教學的真正目標與療效［４］．因而造成實驗操作考評成績不及格的人數較多.表２是石油工程系與機械手動化工程系的實驗操作考評成績，從表２才能看出僅有１８％的中學生獲得實驗操作部份的優秀成績，而大多數的中學生操作成績達到及格，有２３％的中學生在操作部份未能領到及格的分數．這一結果說明了中學生難以獨立地完成整個實驗過程，而且不會進行數據處理、誤差剖析，在實驗中出現問題不能獨立解決，只能求救于班主任．為了更好地解決以上問題，將“慕課”的教學方式融入學院化學實驗課程．通過慕課，中學生在實驗前進行個性化地自主學習完整個實驗課程，避開了中學生預習不理想的情況，在課堂上進行有序的實驗，在班主任率領下進行設計實驗方案大學物理實驗論文格式，動手組裝實驗儀器，討論實驗結果，進而使中學生真正地理解實驗的精髓，不會出現考試過程中不會操作，對實驗現象不會剖析等情況．
２學院化學實驗課程融入“慕課”的教學方式，變革其教學方式
以提高中學生科學素養、提高中學生科學思維意識為準則，通過改善教學模式，使中學生由被動學習轉弄成主動學習，鼓勵中學生為自己的學習負責，因而提升學院化學實驗教學質量，變革的課堂教學方案如圖１所示．
２．１慕課模式的學習
中學生可以通過在線視頻學習實驗課程，包括學習實驗背景、實驗原理、實驗內容、實驗步驟等，與傳統教學模式相比，慕課模式的優點是學習者可以自行選擇學習時間及學習地點，同時可以針對不懂的部份有針對性地進行回放學習大學物理實驗論文格式，直至才能完全讀懂、學會為止．這樣除了可以降低班主任在課堂的講授時間，并且還能提高中學生在課堂的自信心，增強了中學生的學習療效．視頻可選定國外外知名院校的教學視頻拼接，也可請有經驗的一線班主任錄制．中學生可以利用在線習題進行自測以鞏固學習療效、加深理解實驗原理．習題及答案由專家及有經驗的一線班主任制定并發布．當完成此次課程后可步入在線虛擬課堂與其他在線學習者進行交流互動，在進一步加大對本次課程的理解的同時進行實驗內容以及實驗方案的討論，也可將問題以討論帖的方式掛于虛擬課堂的虛擬“黑板”上，待后來的學習者參與剖析與討論，同時班主任定期或不定期上線給與疑難問題的解答與指導．通過這些慕課模式的學習、討論，中學生由被動參與者弄成了主動學習者，但是只要有網路的地方，中學生可以隨時隨地學習，解決了課堂教學局限性的問題．
２．２課堂教學模式變革
通過在線學習，中學生對實驗原理、實驗內容、實驗操作步驟早已初步把握，班主任和中學生共同走入傳統的課堂步入動手操作環節．１）首先要求中學生按實驗教材內容順利完成實驗，并對形成的實驗現象和實驗數據進行剖析，判定實驗結果是否符合理論預期．２）中學生完成指定的實驗后，班主任引導中學生對此實驗進行討論，討論的內容由淺入深，通常包括：出現某種實驗現象的緣由，數據中偏差的來源，怎么減少檢測過程中出現的偏差，估算偏差的不確定度，擬定其他可行的實驗方案，等等．３）通過由淺入深地學習，中學生才能自己設定實驗方案，班主任對中學生設定的實驗方案進行更改，幫助中學生順利完成實驗．在設計實驗方案的過程中，中學生才能把握主動權，有獨立思索的機會，還能清楚什么是自己的強項和短板，因而取長補短，關注怎么提升自身學習能力的策略和習慣．４）中學生獨立搭建實驗裝置，完成整個實驗過程．在班主任的指導下，中學生自己搭建新的實驗裝置，并完成實驗數據的檢測和處理過程，并進行偏差剖析與估算．在這個過程中，中學生覺得在學習中值得冒險嘗試新方式，她們能否從錯誤中汲取經驗，舉一反三，因而培養中學生的創新精神和對科學的嚴謹心態．在這個過程中，中學生與班主任的共同學習，降低了距離感，有利于班主任因材施教．
２．３成績考評制度變革
嚴格的考評制度是保證優良教學質量必不可少的前提條件［３］．目前，學院化學成績考評制度分為實驗操作與面試成績，比列分配各占５０％．為提升中學生對實驗的積極性，改變成績考評制度，將成績考評分為線上自測、實驗操作和面試成績，比列分別為１∶４∶５，滿分為１００分．對于能力較強的中學生可以申請期終考試免試，申請免試的中學生除要取得平常的基本實驗、綜合訓練、考題討論課等教學環節的優異成績外，中學生還要選擇班主任設置的一些創新型實驗，要求中學生自己查閱資料、分析理解、制定實驗方案，中學生可以在開放的實驗室里改進或重新制做實驗裝置，設計新的實驗內容，并完成實驗研究論文［４］．
３融入慕課思想的教學實踐
作者于２０１５年３月針對邁克耳孫干涉實驗課對本校２０１４級１４０３０６班采取了試點教學．首先打算預習環節的視頻，視頻內容主要為邁克耳孫干涉實驗的背景、實驗原理以及實驗內容．中學生在課下預習視頻，了解邁克耳孫干涉實驗的真諦及實驗內容．課堂上班主任運用１０ｍｉｎ講解操作實驗儀器的注意事項，留給中學生４５ｍｉｎ進行基于邁克耳孫干涉儀的光波長檢測實驗，并借助剩余的３５ｍｉｎ由班主任引導中學生進行討論．討論題目按照實驗內容預先設計好，比如：最初設計邁克耳孫干涉儀的目的是哪些？現在邁克耳孫干涉儀的應用領域有什么問題？等等，以此提升中學生對邁克耳孫干涉實驗內涵的理解．通過上述教學環節２０１４級１４０３０６班所得成績列于表３，同時將２０１３級１３０３０５班的邁克耳孫干涉實驗課成績作為對比也列于表３．２０１３級１３０３０５班人數為３５人，采用的是傳統的教學模式，２０１４級１４０３０６班的人數是３３人，采用的是本文所述的教學模式．通過表３的數據可以看出：１）預習環節優秀和良好的比列顯著減小，成績提升明顯；２）實驗操作環節的成績提升并不顯著；３）實驗報告成績有所提升．通過課堂狀態剖析，實驗操作環節的成績提升不顯著的緣由是課堂操作時間短，在降低課堂操作時間的同時須要有針對性地降低中學生動手能力的訓練．
４結束語
本文將慕課模式引入學院化學實驗課中，將慕課模式的學習與傳統模式的課堂教學結合，在學院化學實驗課堂充分借助慕課的優勢，減短了班主任講解環節和機械式的重復過程，留出大部分時間用于中學生實驗操作時間和討論，有利于迸發中學生的學習興趣，提升中學生的主動性，培養中學生的動手能力和創新意識，進而提升了化學實驗教學質量．
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