王祁寧,許軼,張建庭,屠美玲,賈繼寧
(浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,浙江 杭州 310014)
課程作為人才培養(yǎng)的核心要素,是教育的微觀問(wèn)題[1],更是“立德樹(shù)人成效”這一人才培養(yǎng)根本標(biāo)準(zhǔn)的具體化、操作化和目標(biāo)化,也是當(dāng)前中國(guó)大學(xué)帶有普遍意義的短板、瓶頸和關(guān)鍵所在[2]?!敖鹫n”[3]建設(shè)是高校本科生課程建設(shè)的目標(biāo),應(yīng)在“新工科”建設(shè)中率先發(fā)力[4]。化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性,需要面對(duì)復(fù)雜的工程問(wèn)題(如涉及物料變量多、設(shè)備復(fù)雜和過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)等),應(yīng)該按照實(shí)踐類(lèi)金課標(biāo)準(zhǔn)狠抓教學(xué)質(zhì)量工程[5]。
自2014年化學(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)工作開(kāi)展以來(lái),化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)科教團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進(jìn)行了一系列改革,融入實(shí)驗(yàn)教師的教改及科研成果,形成了相對(duì)科學(xué)的課程知識(shí)體系和規(guī)范完整的軟硬資源體系,構(gòu)建了教學(xué)與科研良性互動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。為了進(jìn)一步滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化、信息化的學(xué)習(xí)需求[6],通過(guò)探索集在線(xiàn)理論教學(xué)、課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)、答疑輔導(dǎo)于一體的混合教學(xué)模式下化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、信息化手段和形成性評(píng)價(jià)等方面的創(chuàng)新,推動(dòng)了化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)在線(xiàn)教學(xué)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。
化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是本專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重心,也是化學(xué)、材料、環(huán)境、醫(yī)藥、生物工程、機(jī)械、控制等各相關(guān)學(xué)科專(zhuān)業(yè)工程基礎(chǔ)教育的重要組成部分[7]。依托化學(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程,是學(xué)生從學(xué)子向創(chuàng)新應(yīng)用型人才蛻變的起點(diǎn)[8],但僅僅依靠“教師調(diào)試實(shí)驗(yàn)設(shè)備、學(xué)生預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)前教師講授、學(xué)生2~4人組隊(duì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)后學(xué)生數(shù)據(jù)處理、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的“課堂式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式來(lái)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的實(shí)踐能力培養(yǎng),仍面臨著許多問(wèn)題。
盡管實(shí)驗(yàn)中心已經(jīng)建立了獨(dú)立于理論教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,能培養(yǎng)學(xué)生很強(qiáng)的動(dòng)手操作能力和知識(shí)轉(zhuǎn)化能力,但教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果缺乏清晰的構(gòu)想,在分析學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出、繼而反向設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)以及相關(guān)評(píng)價(jià)體系方面,缺乏以產(chǎn)業(yè)需求、社會(huì)需求為導(dǎo)向的大局觀,使得學(xué)生在將學(xué)術(shù)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力上稍顯薄弱,與社會(huì)和高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)需求匹配度不高。
當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系對(duì)所有學(xué)生都是按照同一種教育模式培養(yǎng),在因材施教方面有所欠缺。教師只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)課堂講解相同的教學(xué)內(nèi)容,沒(méi)有以學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和個(gè)性化培養(yǎng)為考量,理論教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率都難以邁進(jìn)新層次。教學(xué)資源建設(shè)相對(duì)薄弱,主要以實(shí)驗(yàn)講義、相關(guān)課件和教案為主,課程內(nèi)容所反映的前沿性和時(shí)代性不夠,同時(shí),缺乏多維度的形成性評(píng)價(jià)體系,主要采用實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式,束縛了學(xué)生探究科學(xué)魅力的創(chuàng)新意識(shí)。
預(yù)先設(shè)計(jì)較為完整的實(shí)驗(yàn),難以讓學(xué)生獲得自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思考和訓(xùn)練;預(yù)先排除設(shè)備故障的實(shí)驗(yàn)裝置,使學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)際中面臨意外狀況時(shí)稍顯束手無(wú)策;被動(dòng)接收或者依賴(lài)教師的實(shí)驗(yàn)前講解,無(wú)法形成自主排疑解惑的學(xué)習(xí)習(xí)慣;簡(jiǎn)單進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,缺少對(duì)復(fù)雜化學(xué)工程問(wèn)題的反思。所以,以教師為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式,對(duì)學(xué)生的自主發(fā)展及工程能力的提高只起到制約作用。
化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)是通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法訓(xùn)練著重培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)科學(xué)素養(yǎng)的實(shí)踐性環(huán)節(jié),采用混合式教學(xué)模式能使學(xué)生實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合,較好地解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面臨的教學(xué)效果不突出的問(wèn)題。
混合式教學(xué)的線(xiàn)上教學(xué)環(huán)節(jié),需要教師以自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),有效整合相關(guān)的教學(xué)素材,制作實(shí)驗(yàn)微課,供學(xué)生在課前預(yù)習(xí);還可利用虛擬與實(shí)體實(shí)驗(yàn)互補(bǔ)的思路,通過(guò)整合慕課、本中心的國(guó)家級(jí)示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目等泛在化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,拓寬學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。在教學(xué)過(guò)程中,不斷優(yōu)化資源配置,從多角度透徹地展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)多途徑信息輸入,增強(qiáng)教學(xué)的表現(xiàn)力和感染力;盡可能地將知識(shí)面分解成知識(shí)點(diǎn),減少信息的加工轉(zhuǎn)換過(guò)程,降低學(xué)習(xí)的復(fù)雜度。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)微課、虛擬仿真項(xiàng)目展現(xiàn)的線(xiàn)上教學(xué)環(huán)節(jié),改變了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式,讓學(xué)生從傳統(tǒng)的抄寫(xiě)實(shí)驗(yàn)講義中解放出來(lái),投入可視化的視頻資源,有利于提高學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的積極性??煞磸?fù)觀看的視頻資源,一方面能讓教師將實(shí)驗(yàn)理論部分與實(shí)踐部分的教學(xué)學(xué)時(shí)分開(kāi),合理利用課堂實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),將以教師為中心、灌輸實(shí)驗(yàn)操作知識(shí)的“課堂式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式向以問(wèn)題為導(dǎo)向、引導(dǎo)學(xué)生反思的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變,在教學(xué)形式上呈現(xiàn)先進(jìn)性和互動(dòng)性;另一方面,能讓學(xué)生脫離時(shí)間和空間的限制,在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上,提前了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu),注重應(yīng)用聯(lián)系,面向化工生產(chǎn)實(shí)際,理解化工過(guò)程的基本規(guī)律,使其學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個(gè)性化。
運(yùn)用華羅庚先生“先把書(shū)讀厚,再把書(shū)讀薄”的學(xué)習(xí)方法,將線(xiàn)上教學(xué)環(huán)節(jié)和線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系起來(lái)。因?yàn)閷W(xué)習(xí)并不是記住知識(shí)的描述,而是從有限的例子中找出問(wèn)題和答案之間的規(guī)律,再用知識(shí)來(lái)壓縮原本無(wú)限的信息,并用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言描述出來(lái),最后用于解決新問(wèn)題。教師通過(guò)線(xiàn)上教學(xué)環(huán)節(jié),“先把書(shū)讀厚”,用例子構(gòu)建知識(shí),不斷豐富學(xué)生的庫(kù)存量,幫助學(xué)生體會(huì)問(wèn)題和答案之間的關(guān)系;學(xué)生通過(guò)線(xiàn)下實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),驗(yàn)證從現(xiàn)有例子中所提煉的知識(shí),是否能描述問(wèn)題和答案的真正規(guī)律,當(dāng)學(xué)生真正學(xué)會(huì)的時(shí)候,這些例子就被壓縮成知識(shí),達(dá)到了“再把書(shū)讀薄”的目的。
針對(duì)上述化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題,教學(xué)團(tuán)隊(duì)繼承本實(shí)驗(yàn)中心工程教育改革發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn),將混合式教學(xué)模式應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中,探尋教與學(xué)的有機(jī)融合。
教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極參加學(xué)術(shù)交流、課程教學(xué)研討和教學(xué)沙龍培訓(xùn)等活動(dòng),不斷強(qiáng)化自身的教學(xué)水平,再將逐年建設(shè)積累的信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源進(jìn)行整合,堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際,將一些新技術(shù)、新設(shè)備和本校教師的最新科研成果引入實(shí)驗(yàn)微課的制作中,并且根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)持續(xù)更新,利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布資源優(yōu)化后的微課,有效拓寬學(xué)生的學(xué)識(shí)水平。而學(xué)生可以通過(guò)觀看已經(jīng)構(gòu)建好的可視化視頻群,暫?;蚧夭ツ承┎糠謥?lái)自主地控制學(xué)習(xí)節(jié)奏,繼而利用有限的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)、帶著問(wèn)題動(dòng)手實(shí)踐,真正意義上做到精講深練。對(duì)于部分自我要求高的學(xué)生,還能同步學(xué)習(xí)自己感興趣卻未選修的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,解決了對(duì)知識(shí)極度渴求的學(xué)生困境,也避免了學(xué)生未經(jīng)預(yù)習(xí)而盲目選課的窘態(tài)。
與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)升級(jí)同步,借助信息化手段,完善實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,已經(jīng)打破行政班的概念,以每個(gè)學(xué)生為單位實(shí)現(xiàn)自主選課。管理人員宏觀調(diào)控,合理安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及指導(dǎo)教師,而學(xué)生根據(jù)實(shí)際需求預(yù)約實(shí)驗(yàn),選擇“在什么時(shí)間”與“哪些學(xué)生”合作“做什么實(shí)驗(yàn)”。為了掙脫局域網(wǎng)設(shè)備服務(wù)器的老化、經(jīng)費(fèi)限制和異地求學(xué)的束縛,教學(xué)團(tuán)隊(duì)采取騰訊在線(xiàn)文檔與中心自主研發(fā)的篩選軟件配套使用的方式,來(lái)保證自主選課的遠(yuǎn)程服務(wù)。學(xué)生不僅能在校外提前選課,還能降低與教師溝通的時(shí)間成本。這種模式真正做到了以學(xué)生為中心,充分發(fā)揮了信息化帶來(lái)的跨時(shí)空便利。
混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在一個(gè)共性問(wèn)題,雖然部分學(xué)生自學(xué)了微課等資源,但在教師采用問(wèn)題式教學(xué)法導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),依然有一問(wèn)三不知的現(xiàn)象。學(xué)生以為自己記住了知識(shí),就表示自己學(xué)會(huì)了,其實(shí)不然。知識(shí)不是信息,學(xué)習(xí)不是記憶,無(wú)法僅憑記住知識(shí)來(lái)學(xué)會(huì)知識(shí),這是教與學(xué)過(guò)程中最容易發(fā)生的問(wèn)題。教師從應(yīng)用的角度拓展知識(shí),以可視化形式將知識(shí)的描述傳遞給學(xué)生,但不代表學(xué)生就學(xué)會(huì)了;還需要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)難點(diǎn)的解析,引導(dǎo)學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)、化工過(guò)程與設(shè)備和化工單元操作等實(shí)驗(yàn)過(guò)程著重梳理復(fù)雜工程問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐進(jìn)行理解、積累,重塑大腦鏈接,理清問(wèn)題和答案的關(guān)系,將知識(shí)的描述內(nèi)化成解決復(fù)雜工程問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的有效落實(shí)是自主學(xué)習(xí)觀成功的關(guān)鍵。
混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式突出的特點(diǎn)是以學(xué)生為中心,發(fā)揮線(xiàn)上與線(xiàn)下教學(xué)的互補(bǔ)性?xún)?yōu)勢(shì),強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)觀,培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才。通過(guò)在浙江工業(yè)大學(xué)化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)踐探索,取得了不錯(cuò)的成效。一是依據(jù)認(rèn)知規(guī)律有效地提升絕大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)深度,強(qiáng)化了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)觀。按照線(xiàn)上線(xiàn)下教學(xué)對(duì)接、虛擬實(shí)體實(shí)驗(yàn)互補(bǔ)的思路調(diào)整完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃,通過(guò)整合優(yōu)化后的線(xiàn)上數(shù)字化資源,架設(shè)教師導(dǎo)學(xué)和學(xué)生自學(xué)的橋梁,科學(xué)“增負(fù)”,實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)基本原理、背景和應(yīng)用等知識(shí)的基本認(rèn)識(shí)和拓展。二是強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力,提升了學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用思維。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的主要途徑,能夠檢驗(yàn)、鞏固和轉(zhuǎn)化線(xiàn)上學(xué)習(xí)的知識(shí),通過(guò)自主學(xué)習(xí)產(chǎn)生的疑惑和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中產(chǎn)生的異?,F(xiàn)象,激發(fā)學(xué)生探究問(wèn)題根源的心理,達(dá)成綜合分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的目標(biāo),最終應(yīng)用于社會(huì)工作中。三是促進(jìn)教師的專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng),提升了教師的教學(xué)水平和教學(xué)效果。教師在不斷篩選、自主開(kāi)發(fā)及持續(xù)改進(jìn)線(xiàn)上教學(xué)資源時(shí),勢(shì)必需要不斷擴(kuò)充知識(shí)積累,提升自身學(xué)術(shù)水平。繼而在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,依據(jù)形成性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),不斷調(diào)整教學(xué)策略,對(duì)學(xué)習(xí)者給予及時(shí)、準(zhǔn)確的有效互動(dòng),提升教學(xué)效果。
化學(xué)化工國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心積極發(fā)揮平臺(tái)優(yōu)勢(shì)及示范輻射作用,依托化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)施,深入探索混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,將面對(duì)面的課堂教學(xué)與在線(xiàn)教學(xué)有機(jī)整合,并不斷持續(xù)改進(jìn),為未來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及一流課程建設(shè)打下良好基礎(chǔ)。目前已經(jīng)將該教學(xué)模式向能源化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)推廣,后期可將自主開(kāi)發(fā)的線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源對(duì)外開(kāi)放共享,實(shí)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用,為其他地方高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革提供借鑒。