謝愛娟, 羅士平, 孔 泳, 馬江權(quán)

(常州大學(xué) 石油化工學(xué)院, 江蘇 常州 213164)

SPOC物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)教學(xué)探索

謝愛娟, 羅士平, 孔 泳, 馬江權(quán)

(常州大學(xué) 石油化工學(xué)院, 江蘇 常州 213164)

“互聯(lián)網(wǎng)+”與傳統(tǒng)教育的深度融合,使SPOC翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)模式蓬勃發(fā)展。將“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下SPOC翻轉(zhuǎn)課堂理念運(yùn)用到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,使學(xué)生能充分利用碎片化時(shí)間進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)交流,完成由學(xué)到教、由學(xué)到用的翻轉(zhuǎn)過(guò)程,并輔之以多元化考核評(píng)價(jià)機(jī)制,這種新型的教學(xué)模式不僅能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí),同時(shí)還能培養(yǎng)他們對(duì)科研孜孜以求的精神。

互聯(lián)網(wǎng)+； SPOC； 翻轉(zhuǎn)課堂； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

“互聯(lián)網(wǎng)+”的首次應(yīng)用是出自李克強(qiáng)總理的政府工作報(bào)告,之后,“互聯(lián)網(wǎng)+”便勢(shì)如破竹般地滲透到全國(guó)各個(gè)領(lǐng)域,從而創(chuàng)造了全新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)[1]。 “互聯(lián)網(wǎng)+”,就是把互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與社會(huì)各領(lǐng)域深度融合,促進(jìn)其共同發(fā)展[2]。 “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的重要特征就是創(chuàng)新融合,它不可避免地沖擊著教育行業(yè),這兩者之間的結(jié)合突破了時(shí)空的限制,改變了教育領(lǐng)域長(zhǎng)期恪守的教學(xué)方式,顛覆了傳統(tǒng)的教育格局,微課、翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)形式的蓬勃發(fā)展,使人們得以充分利用碎片化時(shí)間,慕課、視頻公開課等大規(guī)模在線開放課程的涌現(xiàn),使人們足不出戶就能學(xué)習(xí)。“互聯(lián)網(wǎng)+”與教育的深度融合給教育界注入了新的生命力,改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,激發(fā)了更高層次的學(xué)習(xí)意念[1]。

1 SPOC的源起及內(nèi)涵

SPOC(small private online courses)的產(chǎn)生源于MOOC 課程弊端的浮現(xiàn),SPOC,即小規(guī)模私人在線課程,它的主要特征是規(guī)模小(small)、人數(shù)少(幾十到幾百人)、對(duì)學(xué)習(xí)者有準(zhǔn)入條件(private),具有更加細(xì)致的教學(xué)管理[3]。SPOC 的學(xué)習(xí)流程是教師把視頻資料等上傳于SPOC資源平臺(tái),學(xué)生在課前不受時(shí)間空間的限制,先在線預(yù)學(xué)視頻資料并把所遇到的問(wèn)題反饋到SPOC平臺(tái),教師在實(shí)體課堂上有針對(duì)性地回答學(xué)生預(yù)習(xí)中的問(wèn)題。SPOC 資源平臺(tái)的創(chuàng)建,有效地解決了MOOC 課程存在的不足,將SPOC教學(xué)模式引入高校實(shí)驗(yàn)課堂,使線上線下課堂更加多樣化,既能發(fā)揮SPOC小規(guī)模、集約化等在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì),又有助于優(yōu)質(zhì)MOOC資源的共享,提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[4]。翻轉(zhuǎn)課堂的主要內(nèi)涵是將淺層的學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)移至課外線上SPOC課堂,學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間及自己的實(shí)際需求進(jìn)行必要的、靈活的學(xué)習(xí),并在后續(xù)的線下課堂中與同學(xué)、老師探討存在的問(wèn)題[5]。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門承上啟下的基礎(chǔ)課程,在提高學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能、分析問(wèn)題能力、科學(xué)研究能力等方面具有重要的作用[6]。隨著信息化時(shí)代飛速發(fā)展及軟硬件設(shè)備的不斷更新完善,實(shí)驗(yàn)課教學(xué)也越來(lái)越向多元化、全面化和綜合化方向發(fā)展,從而能夠在實(shí)驗(yàn)中鞏固并深刻理解理論課知識(shí)[7]。為了完善和發(fā)展物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,探索構(gòu)建了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的SPOC物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式。

2 基于SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

SPOC可被理解為“SPOC=Classroom+MOOC”[8],是實(shí)體課堂與網(wǎng)絡(luò)課堂的有機(jī)融合,具有完整的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)流程,分為線上課前預(yù)學(xué)、線下課內(nèi)教學(xué)與線上課后反思3個(gè)階段。參考曾明星等學(xué)者的觀點(diǎn)[9],構(gòu)建了 “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下SPOC翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式(見圖1)。

圖1 “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下SPOC翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整體模式

2.1 線上課前虛擬教學(xué)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)SPOC翻轉(zhuǎn)教學(xué)的初步構(gòu)建主要是學(xué)生課前采用通信工具在線觀看微視頻、微實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,通過(guò)完成視頻中嵌入的微作業(yè)、微測(cè)試(quiz),逐漸加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)理解的廣度和深度。

(1) 實(shí)驗(yàn)課前,教師事先設(shè)計(jì)、制作并開發(fā)一些物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)SPOC教學(xué)資源,精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,將物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的10個(gè)項(xiàng)目[10]相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本測(cè)量技術(shù)、常用儀器原理及安裝調(diào)試,以及需完成實(shí)驗(yàn)的相關(guān)原理、基本概念等制作成圖文并茂、深入淺出的PPT、Flash等時(shí)長(zhǎng)為10 min左右的微視頻上傳于SPOC教學(xué)平臺(tái)。視頻中可以嵌入一些常規(guī)的導(dǎo)入問(wèn)題,如恒溫槽或超級(jí)恒溫槽是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用頻率最高的儀器,10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中有6個(gè)需要用到該儀器,在實(shí)際生產(chǎn)測(cè)試中也是必備的設(shè)備。因此可在微視頻開始階段,嵌入前期實(shí)驗(yàn)的回顧以及后續(xù)實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)入,如可拋出問(wèn)題:哪些物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中用了恒溫技術(shù)？并在微視頻中配以相應(yīng)的恒溫槽圖片,而后深入探討恒溫槽恒溫原理及各部件的作用[10]。這種復(fù)習(xí)與預(yù)習(xí)并存的教學(xué)模式能起到鞏固提升和承上啟下的作用,激活學(xué)生的實(shí)驗(yàn)認(rèn)知。同時(shí)每一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目輔之以在線答疑、在線測(cè)試等自主學(xué)習(xí)活動(dòng)的反饋板塊。

(2) 學(xué)生充分享受“互聯(lián)網(wǎng)+”的便捷,利用觸手可得的移動(dòng)終端設(shè)備,不受時(shí)間空間的限制,自定學(xué)習(xí)時(shí)間、進(jìn)度與方式,登錄SPOC實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),課前自主觀看微視頻、模擬微實(shí)驗(yàn)、思考微作業(yè)、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法,進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的初步建構(gòu)。之后,學(xué)生必須完成網(wǎng)上課堂的微Quiz,測(cè)驗(yàn)結(jié)果系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄成績(jī)并自動(dòng)反饋,作為預(yù)習(xí)的成績(jī)的一部分。

(3) Quiz結(jié)束以后,學(xué)生可以通過(guò)SPOC站內(nèi)論壇、微博、 Wiki或?qū)嶒?yàn)中心網(wǎng)站等交流平臺(tái)發(fā)布自己未能理解的疑難問(wèn)題,與同學(xué)或老師探討,這樣可以促進(jìn)學(xué)生積極思考,激發(fā)他們的內(nèi)驅(qū)力,有利于對(duì)實(shí)驗(yàn)的深度理解。教師針對(duì)Quiz中錯(cuò)誤率高并具有代表性的問(wèn)題集中翻轉(zhuǎn),也可讓已掌握的學(xué)生充當(dāng)小老師的角色,在交流平臺(tái)上進(jìn)行講解。這種學(xué)習(xí)方法既鞏固了理論知識(shí),又預(yù)習(xí)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。此外,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)課堂中未能解決的個(gè)別問(wèn)題或難點(diǎn)問(wèn)題,可移植到線下課堂教學(xué)中討論。

2.2 線下課內(nèi)互動(dòng)教學(xué)

SPOC翻轉(zhuǎn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)線下課內(nèi),學(xué)生主要參與教師組織的實(shí)驗(yàn)活動(dòng),通過(guò)協(xié)作實(shí)驗(yàn)、互動(dòng)交流、問(wèn)題研討及項(xiàng)目設(shè)計(jì)等提高教學(xué)質(zhì)量。參考陳然等學(xué)者的觀點(diǎn)[4],將實(shí)驗(yàn)課堂具體分為前期導(dǎo)入、中期實(shí)踐、后期評(píng)價(jià)3個(gè)相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程,構(gòu)建了如圖2所示的SPOC線下課內(nèi)翻轉(zhuǎn)課堂。

圖2 “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下SPOC線下課內(nèi)翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

(1) 前期導(dǎo)入。實(shí)驗(yàn)前期,教師可針對(duì)性地提問(wèn),如電動(dòng)勢(shì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中,伏特計(jì)能否用來(lái)測(cè)電動(dòng)勢(shì)、使用Ag/AgCl電極需要注意什么等,檢驗(yàn)學(xué)生的理解和掌握程度。接著把事先收集、甄別并歸類、整理的學(xué)生課前網(wǎng)上預(yù)習(xí)的共性問(wèn)題,在課堂上進(jìn)行點(diǎn)撥或精講,引導(dǎo)學(xué)生思考并討論。然后,再布置實(shí)驗(yàn)任務(wù),進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)可采取獨(dú)立完成、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、探究設(shè)計(jì)等多種方式。

(2) 中期實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)中期,除了完成必要的實(shí)驗(yàn)任務(wù)外,還應(yīng)提供學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì),教師通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的項(xiàng)目設(shè)計(jì),拋出新問(wèn)題供學(xué)生獨(dú)立思考或共同探討,學(xué)生以討論組為單位進(jìn)行研討、探究,模擬企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)。在這個(gè)過(guò)程中,針對(duì)學(xué)生不能解決的共性問(wèn)題,教師可以在班內(nèi)統(tǒng)一翻轉(zhuǎn),引導(dǎo)學(xué)生由此及彼、由淺入深地思考實(shí)踐中可能出現(xiàn)的問(wèn)題,并與實(shí)際生活相連接。如通過(guò)教材中碳鋼的陽(yáng)極極化曲線的測(cè)定,可引申到陰極極化曲線的測(cè)定,從而拓展到塔菲爾曲線的應(yīng)用實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)小型的電鍍工藝實(shí)驗(yàn),確定鍍液組成及工藝條件[11]。這種合作探討模式給學(xué)生營(yíng)造了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的空間,鍛煉學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題,既使實(shí)驗(yàn)知識(shí)得以鞏固加強(qiáng),又使各學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通[9],培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

(3) 后期評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)后期,針對(duì)規(guī)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和自主設(shè)計(jì)的方案,學(xué)生可自由進(jìn)行交流發(fā)言、分析討論、總結(jié)歸納,任課教師全程參與,規(guī)范操作、答疑與引導(dǎo),保障實(shí)驗(yàn)正常運(yùn)行。學(xué)生在課堂內(nèi)分組討論或闡述自己的實(shí)驗(yàn)成果與設(shè)計(jì)方案后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性、自設(shè)方案的實(shí)用性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)的方式可采取學(xué)生個(gè)人自評(píng)、學(xué)生之間互評(píng)以及任課教師的綜合評(píng)價(jià),培養(yǎng)學(xué)生從經(jīng)典實(shí)驗(yàn)到實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)渡的能力。

2.3 線上課后應(yīng)用設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)知識(shí)的遷移應(yīng)用與方案設(shè)計(jì)主要在課后完成。教師通過(guò)組織精彩紛呈的實(shí)驗(yàn)課堂,引導(dǎo)學(xué)生自主思考、自主設(shè)計(jì)、自主創(chuàng)新,學(xué)生在此復(fù)雜、豐富、多變的過(guò)程中感受、領(lǐng)悟、構(gòu)建新的觀念,把所獲實(shí)驗(yàn)知識(shí)深度理解與內(nèi)化,遷移應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中去。在課后反思中,教師以問(wèn)題為導(dǎo)向,在線通過(guò)一張生動(dòng)的、與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)的科普?qǐng)D片開場(chǎng),引出一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的常見實(shí)例并提出問(wèn)題,吸引學(xué)生注意力,提高學(xué)生對(duì)科研探索的興趣[12]。如設(shè)計(jì)一個(gè)科研方案:通過(guò)對(duì)極化曲線及電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定學(xué)習(xí),拓展設(shè)計(jì)一個(gè)熱門的電化學(xué)科研項(xiàng)目——燃料電池的替代物:Ag-Pt/多孔聚苯胺電極的制備及對(duì)甘油的電催化氧化。對(duì)于這樣一個(gè)科研題目,需要考慮多種因素,例如多孔聚苯胺怎么制備、Ag-Pt/多孔聚苯胺三元復(fù)合材料的合成步驟及合成的先后順序?qū)Ω视偷拇呋钚缘挠绊?，Ag、Pt、多孔聚苯胺各起什么作用,這些較為專業(yè)的問(wèn)題的解決需要豐富的經(jīng)驗(yàn)才能實(shí)現(xiàn)。除了要扎實(shí)的基本技能以外,還需依賴“互聯(lián)網(wǎng)+”下的SPOC實(shí)驗(yàn)課堂,它提供了學(xué)生與企業(yè)導(dǎo)師之間的有效溝通。

學(xué)生登錄SPOC平臺(tái),隨時(shí)設(shè)計(jì)和構(gòu)思自己的實(shí)驗(yàn)方案,教師或企業(yè)導(dǎo)師通過(guò)SPOC的課堂隨時(shí)隨地答疑解惑,師生互動(dòng)交流探討,而后在線下課堂驗(yàn)證方案的可行性。這種教學(xué)方式能充分利用學(xué)生和教師的碎片時(shí)間,化整為零,激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情。通過(guò)SPOC 探究式、沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn),有助于培養(yǎng)學(xué)生科研探索能力,促使其對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行有效的遷移與應(yīng)用[8],磨煉學(xué)生的科研毅力。

3 SPOC實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核與評(píng)價(jià)

SPOC實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)以課堂實(shí)驗(yàn)技能評(píng)價(jià)為主,線上課前Quiz以及課后科研設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)為輔。評(píng)價(jià)主體有教師、合作者、討論組。教師通過(guò)建立評(píng)價(jià)考核機(jī)制,促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的反思,培養(yǎng)學(xué)生積極進(jìn)取、勇于求索的精神,提升學(xué)生深層思考的能力[13]。SPOC翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)課堂具體的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1,通過(guò)形成性評(píng)價(jià)等方式綜合考量學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、思考與討論、科研創(chuàng)新等方面的能力。其中:預(yù)習(xí)占10%,主要通過(guò)學(xué)生的課前在線Quiz以及教師的前期導(dǎo)學(xué)問(wèn)題來(lái)考查；線下實(shí)驗(yàn)過(guò)程占40%,根據(jù)學(xué)生操作能力、團(tuán)隊(duì)合作交流、以及分析與討論的積極性；實(shí)驗(yàn)報(bào)告和數(shù)據(jù)處理占40%,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否并不是關(guān)鍵,強(qiáng)調(diào)方法的熟練運(yùn)用及對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的剖析總結(jié),從而拓展到科研能力(10%)。科研創(chuàng)新是實(shí)驗(yàn)的終極培養(yǎng)目標(biāo)之一,如學(xué)生能提出創(chuàng)新設(shè)想,給予加分獎(jiǎng)勵(lì)[12]。多元化的考核機(jī)制,既能保證評(píng)價(jià)的客觀性和公正性,又能充分激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)新思維以及他們的科研能力[14]。

表1 “互聯(lián)網(wǎng)+”下物理化學(xué)翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系

4 結(jié)語(yǔ)

“互聯(lián)網(wǎng)+”為教育事業(yè)提供了廣闊的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),也推動(dòng)著教育向更深更廣的方面拓展。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下,將SPOC與翻轉(zhuǎn)課堂理念相結(jié)合,并運(yùn)用到物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去,把實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)等淺層學(xué)習(xí)移到課前完成,構(gòu)建豐富多彩的翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)模式與課后自主設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié),并實(shí)行多元化考核評(píng)價(jià),加強(qiáng)了學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),也發(fā)展和完善了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。

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Exploration on flipped teaching for physical chemistry experiments based on SPOC

Xie Aijuan, Luo Shiping, Kong Yong, Ma Jiangquan

(School of Petrochemical Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, China)

The deep integration of “Internet+” with traditional education leads to the prosperous development of the new teaching modes such as the SPOC(small private online courses) flipped classroom and so on. By applying the idea of the SPOC flipped classroom in the “Internet+” era into the physical chemistry experimental teaching, the students can make full use of fragmented time to learn and communicate with each other online, and complete the flipped process from learning to teaching and from learning to use. The diversified evaluation mechanism is also supplied, and the new teaching mode can not only inspire the students’ innovative awareness, but also cultivate their spirit of research pursuit.

Internet+; SPOC; flipped classroom; experimental teaching

G424.1

: A

: 1002-4956(2017)09-0211-04

2017-03-26修改日期:2017-04-05

江蘇省高等教育學(xué)會(huì)高校實(shí)驗(yàn)室研究委員會(huì)項(xiàng)目(GS2015YB01)；江蘇省高等教育教學(xué)改革研究課題重點(diǎn)項(xiàng)目(2015JSJG042)；江蘇省品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PPZY2015B145)

謝愛娟(1968—)，女,江蘇武進(jìn),碩士,實(shí)驗(yàn)師,從事基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理工作.

E-mail:xaj@cczu.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.09.054