周麗華,王明艷,夏海濤,張 帆,盧伯南

(江蘇海洋大學 化學工程學院，江蘇 連云港 222005)

物理化學實驗課是多個理工科專業(yè)必修的一門重要專業(yè)基礎實驗課，涉及的知識面廣,接觸各種儀器的機會多，理論性、實踐性和技術性都很強。該課程的目標是通過掌握物理化學實驗的基本方法、技能及研究方法，培養(yǎng)學生觀察實驗現(xiàn)象、正確記錄數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和分析實驗結果的能力，培養(yǎng)學生嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度和作風以及創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力[1]。但如何激發(fā)學生的學習積極性和提高教學質量是目前大家都十分關心的問題。興趣是學生學習的內(nèi)在動力。我們要做的就是提高學生的學習興趣，產(chǎn)生內(nèi)在動力，讓學生的學習態(tài)度從“要我做實驗”向“我要做實驗”轉變。

1 現(xiàn)狀

目前，無論是課堂教學還是網(wǎng)絡觀摩教學，物理化學實驗課都存在預習效果差，教學形式單一，學生學習積極性不高和學習效果差等問題這使整個實驗的教育作用大打折扣。

教師普遍通過要求學生課前完成預習報告達到預習實驗內(nèi)容的目的，但是大多數(shù)學生只是被動的將實驗書上的實驗原理及內(nèi)容抄寫一遍，主動學習掌握實驗內(nèi)容的學生很少。物理化學實驗操作普遍采用指令式教學，即教師在上課之初會對實驗進行演示操作并講授注意事項，然后是學生按實驗教材的實驗步驟逐步進行操作，直到實驗完成。這種簡單機械的方法，使大部分學生只是為了完成任務而充當了“操作工”，對相關實驗知識只知其然不知其所以然，對整個實驗內(nèi)容缺乏深入的思考和探索。此外，物理化學實驗課還存在教學評價片面不客觀，學生和教師互動少等問題。這些問題嚴重影響了學生的能力和素質的培養(yǎng)，導致最終的教學效果與我們制定的教學目標偏差較大。

綜上所述，目前的物理化學實驗教學面臨如此多的問題，我們亟待找出一套更適合當前教育的一套教學模式來解決這些問題，提高教學質量和和教學目標的達成。

我們的思路是在目前互聯(lián)網(wǎng)+時代，可以充分利用網(wǎng)絡信息資源，并對其進行整合利用，

將內(nèi)容的多彩豐富的“慕課”嵌入到靈活多樣的“自助通關式”教學模中，將該模式與線下實驗操作相結合建立基于慕課的“自助通關式”的實驗教學模式。此模式不但可以解決目前物理化學實驗課存在的主要問題，也為所有實驗類教學提供一個全新的教學模式[2]。

2 建立基于慕課的“自助通關式”物理化學實驗教學模式

借助我校的智能校園網(wǎng)絡應用平臺，建立基于慕課的“自助通關式”物理化學實驗教學模式。該教學模式包括“平臺-自助學習資源-應用”三平臺的教學模式[3]。圖1為該教學模式的整體構架。

圖1 基于慕課的自助通關式物理化學實驗教學模式

“自助通關式”教學模式是通過智能校園網(wǎng)絡平臺將安全教育、慕課、數(shù)據(jù)處理、教學評價四大模塊的教學資源進行系統(tǒng)化整合建設，把一個個知識點和學習內(nèi)容按順序設計成一個個關卡，學生需要在平臺上按關卡順序依次打卡觀看視頻和進行通關測驗，直到完成所有關卡(即打卡觀看視頻和通關測試)后，該門課程即學習完成。

應用此模式，學生可隨時隨地應用計算機、手機、Ipad登錄系統(tǒng)平臺進行學習通關，教師也可實時的掌握學生的學習情況。這一模式的優(yōu)點是：學生可根據(jù)自身的情況選擇學習時間，將自己碎片化的時間充分利用起來，自主學習，整個學習過程學生“自助完成”；教師對學生的管理更加智慧化，考核評價也更加公正科學。

“自助通關式”《物理化學實驗》教學模式里要構建四個模塊。

2.1 安全教育模塊

此模塊的構建包括錄制安全教育視頻和設計練習與通關測試兩部分。

(1)錄制在線學習視頻：建立實驗室安全準入制度，錄制實驗室安全知識、儀器設備操作規(guī)范、事故處理應急方案等視頻。此外，提供來自全球的極具經(jīng)典的化學安全事故案例。通過mooc形式展示那些危險大、耗費高、毒性大的實際實驗場景和過程，以身臨現(xiàn)場的視覺感感染和教育學生，讓學生認識到學習安全知識的重要性和自覺建立安全意識的目的[4-5]。

(2)搭建練習及通關測試題庫：此系統(tǒng)支持題型設置、題量配比、難度搭配、時間限定等功能。我們將在系統(tǒng)中錄入大量的關于實驗室總的安全教育和各具體實驗的安全教育方面的練習，形成習題庫。系統(tǒng)將自動記錄學生每次練習測試和通關測試的時間和成績。

通過此模塊，學生在線打卡觀看視頻學習相關實驗室安全知識、儀器設備操作規(guī)范、事故處理應急方案視頻等。觀看視頻后可以根據(jù)學習情況進行階段性練習訓練，為確保順利通過通關測試，學生可以多次練習，通關測試通過后可進入下一環(huán)節(jié)的學習。

2.2 慕課視頻預習模塊

學生通關安全教育后，進入此環(huán)節(jié)的學習。此部分是為了學生在進入實驗室前對實驗內(nèi)容能充分預習而設定的，包括錄制慕課微視頻和建立練習題庫與設計通關測試兩部分。

2.2.1 錄制慕課微視頻

錄制實驗基本原理視頻：以微課形式錄制每個實驗的基本原理講解視頻，視頻中教師講解實驗目的，實驗方法，實驗原理，實驗步驟以及實驗注意事項。錄制主要儀器操作規(guī)范：錄制包括電位差計、電導率儀、分光光度計、阿貝折光儀、恒溫槽、氧彈式量熱計、沸點儀、PH計等儀器的操作方法及注意事項。錄制所開實驗的操作演示：在實驗室錄制實驗演示過程，教師邊演示邊講解，把重點，難點和注意事項以及容易出現(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)，學生依次在線打卡觀看實驗的基本原理視頻、主要儀器的操作規(guī)范視頻、實驗的演示操作視頻。學生可以在線多次反復觀看學習視頻。此外，為了確保學生有較好的學習效果和質量，視頻中設計插入針對具體知識點和實驗關鍵操作點的提問打卡，打卡通過后方可進入后續(xù)步驟的視頻觀看預習。

2.2.2 建立通關測試題及設計隨堂練習

觀看視頻完成后可進入測試環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)中上傳一些有關實驗原理、儀器使用及實驗操作方面的習題，形成試卷，用于學生進行通關測試。學生可以根據(jù)自身學習情況在系統(tǒng)中進行訓練，以鞏固學習所看視頻的相關知識點。此部分必須經(jīng)過測試通關。學生可以多次考試，提高測試達目標成功率。教師可以在系統(tǒng)中輸出學生通關測試的成績，只有通過測試的學生才被允許進入實驗室進行線下實驗操作。安全教育模塊和慕課預習模塊完成后，學生進入實驗室進行實驗操作。實驗結束并經(jīng)教師確認后學生進入“自助通關式”《物理化學實驗》教學系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理模塊對實驗過程所得原始數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理和結果分析。

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習視頻，教授學生如何利用這些軟件進行數(shù)據(jù)處理和繪制標準圖表。如以“二元氣液相圖的繪制”、“物質燃燒熱的測定”、“旋光法測定蔗糖轉化反應的速率常數(shù)”、“溶解熱的測定”等數(shù)據(jù)處理較難的實驗為例，分別介紹Origin和Excel軟件處理實驗數(shù)據(jù)的步驟和方法。通過此部分的學習，學生掌握常用數(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。

(2)建立數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：針對不同的實驗內(nèi)容，建立可以方便學生對所做實驗進行數(shù)據(jù)處理、繪制圖表及進行誤差計算與分析的系統(tǒng)。實驗結束后學生將實驗所得原始實驗數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，然后根據(jù)自己的實驗結果進行誤差分析及討論，并將數(shù)據(jù)處理結果和圖表保存提交系統(tǒng)，方便教師批閱。

(3)建立課后習題及討論專區(qū)：此部分我們以“通關作業(yè)”的方式設計建立針對不同實驗的課后習題與思考題，習題包括實驗的誤差計算、結果分析與討論及有關實驗的關鍵問題，用來考察學生對知識的掌握情況。此外設計一些延申閱讀和有獎問答對所做實驗進行適當?shù)耐卣?，對認真閱讀并作答正確的學生給予額外加分，以實現(xiàn)調動學生學習積極性的目的。此外，設立一個師生可以自由交流互動的專區(qū)，在此專區(qū)老師和學生可以在此提出自己的問題和觀點并互動討論。上述過程完成就可以將電子版實驗報告提交系統(tǒng)。等待實驗指導教師進行評閱。

2.4 考核評價模塊

這個模塊本著“教”與“學”相互促進、提高的原則設計包括學生、教師、管理員三個部分的教學評價。

(1)建立教師評學系統(tǒng)：首先建立一個科學的評價標準，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)處理模塊的測試情況以及的實驗操作各部分一定的權重比。對學生的表現(xiàn)給予科學公正的成績和綜合評價，并給出建議。

(2)建立學生評教系統(tǒng)：該系統(tǒng)分為實驗前的準備工作情況、實驗指導人員情況、實驗環(huán)節(jié)相關情況、對實驗指導書的評價、對實驗效果的看法五部分[6]。分別賦予每部分的權重比。此部分，學生可以對我們設計的學習模式或慕課系統(tǒng)提出有益建議，我們根據(jù)情況不斷優(yōu)化模型，實現(xiàn)持續(xù)改進。

(3)建立管理員評價系統(tǒng)：建立管理員對整個實驗教學的評價系統(tǒng)。將所有的學生評教數(shù)據(jù)進行整理。以數(shù)字評分的形式準確明了的將每位實驗指導教師的教學情況回饋給管理員、教研組及教務處等相關部門。管理員將評價結果回饋給各實驗指導教師，并對教師進行評價并提出建議。

這部分的目標是分別建立起教師評學、學生評教和管理員評價三個部分的教學評價和回饋系統(tǒng)，使我們物理化學實驗的教學評價更加科學、公正。

3 基于慕課的“自助通關式”物理化學實驗教學模式的優(yōu)勢

基于慕課的“自助通關式”物理化學實驗教學模式可以解決傳統(tǒng)教學的以下問題：

3.1 解決了安全教育落實難的問題

該模式可以有效解決實驗室準入制度難以落實的問題。安全教育是打卡通關式教學的第一環(huán)節(jié)，沒有通過安全教育學習和測試的同學，無法進入后續(xù)的學習。于同學而言，在此模式下的安全學習即靈活便捷又形象生動高效，安全教育學習不再是較大的負擔。于教師而言，應用此模式實施安全教育變得更加信息化，對學生的學習情況掌握得更加精準，教師的工作也更加高效。教師只需定期維護系統(tǒng)并更新安全知識及信息，調整教學內(nèi)容即可。

3.2 解決實驗預習效果差的問題

該模式可以有效解決學生實驗預習效果差的問題。我們設計的“自助式通關”教學模式要求學生進入實驗室前，要通過“打卡通關式”預習實驗，學生必須觀看相關實驗視頻，理解實驗原理及儀器使用方法并通過測試通關后才可預約進入實驗操作流程。這種方式可以督促學生充分的預習實驗內(nèi)容，教師也方便檢查學生的實驗預習情況，能有效的提高學生的預習質量。此外，由于慕課的開放性、可重復性和可控性，使學生的物理化學實驗預習更容易。對一些較難理解的內(nèi)容，學生可以反復多次觀看也可以將視頻調整到較慢的速度觀看學習。在電腦上，手機上和Ipad上都可以學習，不受時間和空間的限制，讓學生變被動學習為主動學習，使物理化學實驗預習效果大大提高。

3.3 解決教學評價的片面不科學問題

“自助通關式”教學模式的評學系統(tǒng)可以獲得學生安全教育、預習情況、實驗操作及數(shù)據(jù)處理等方面所有學習情況的綜合評定結果，考核點更為具體全面，得到的評定結果更科學更精準也更真實。該模式評教系統(tǒng)的結果能反映學生對實驗前的準備工作情況、實驗指導教師情況、實驗環(huán)節(jié)相關情況、對實驗指導書及實驗效果的看法。評教的結果可作為教師評估的重要指標，同時也反饋了學生對教學方向、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“自助通關式”的實驗教學模式可以解決目前物理化學實驗課存在的主要問題，也為所有實驗類教學提供一個全新的教學模式。

4 總結

基于慕課的“自助通關式”物理化學實驗教學模式，將慕課的聲音、文字、視頻、動畫等優(yōu)勢作用與“通關式”自主學習模式有效地結合起來，為學生創(chuàng)造一個獨立自主的學習環(huán)境，極大地提升了學習過程的趣味性。該模式適用線上線下混合式實驗教學。我們認為，實驗操作是實驗課必不可少的環(huán)節(jié)，不能弱化實際操作。我們可以利用網(wǎng)絡學習的靈活多樣及便利等優(yōu)點彌補線下實驗教學的不足。將在線教學和線下實操混合式的實驗教學方法融合的銜接，最大限度的調動學生的學習積極性和學習效率。