任凌霄 張東平 徐 威

(南京工程學院 環(huán)境工程學院，江蘇 南京 211167)

隨著社會發(fā)展和科技進步，信息化技術取得了長足發(fā)展并帶動了教育方法的革新，教育技術與教學融合正呈現(xiàn)協(xié)同發(fā)展的趨勢。一方面，教育技術發(fā)展會提高教學效率、促進教學改革，并使教師在實踐中創(chuàng)新教學理論；另一方面，教學理論的深入研究會加深人們對于教育技術實效性和發(fā)展方向的思考，并進一步促進技術的推廣和應用[1]。

微課是當前我國教育信息化發(fā)展的熱點，它是指“為支持翻轉學習、混合學習、移動學習等多種新型個性化學習方式和網絡教研方式，以短小精悍的教學視頻為主要載體，針對某個知識點或教學環(huán)節(jié)而精心設計開發(fā)的一種數(shù)字化學習資源包”[2]。盡管高校微課教學的快速發(fā)展有其時代背景和切實的現(xiàn)實需求，但是也有一些人對其存在質疑，比如微課會導致知識碎片化、微課的教學效果缺少統(tǒng)一評判標準等。本文基于“普通化學”課程中的電化學章節(jié)中的原電池內容，通過實際微課教學過程中的學情和重難點分析，開展翔實的教學設計與思路探討，為相關學科的教育技術發(fā)展和教學改革提供參考。

1 從不同角度明確教學目標

1.1 知識目標

使學生明確傳統(tǒng)原電池和雙室原電池的基本結構，掌握判斷原電池正負極的三種方法；使學生明確鋅銅原電池以及其他不同類型原電池的工作原理，能夠準確描述電流和電子的運動方向；使學生清楚鹽橋的重要作用；初步知曉當前電化學的國際研究熱點。

1.2 能力目標

學生能夠了解典型原電池案例中的技術瓶頸問題，以及生態(tài)可持續(xù)發(fā)展方面的方針政策和管理條例；提高學生開展電化學方面工程設計的知識水平和實踐能力。

1.3 情感目標

激發(fā)學生對電化學和相關技術難點的深度認知和學習熱情；理解原電池在新能源開發(fā)和我國生態(tài)文明建設進程中的重要性。

2 開展科學全面的學情分析

2.1 教學對象分析

在進行正式微課教學過程前，本教學組從已知、未知、能知、想知、怎么知這幾方面進行分析，從“以學生為中心”去落實教學理念。首先，“普通化學”是面向理工科相關專業(yè)學生的基礎課程，而本科生在中學時代對于化學知識也已經有一定的掌握，因此他們具備了必要的理論基礎、自學能力和學習方法，樂于接受專業(yè)且逐漸深入的知識。其次，盡管很多學生理解大多數(shù)化學反應的具體過程，但是對具體科學問題尚缺乏系統(tǒng)機理的理解，而當前高校課程建設趨向實際應用，學生已通過課程實踐或虛擬仿真等過程了解到大量日常生活和生產建設的實際工程問題，因此學生們對于實際工作需求的知識更為渴望。最后，在我國大力推進生態(tài)文明建設、發(fā)展新能源發(fā)電的背景下，理工科專業(yè)本科生的知識儲備需求呈現(xiàn)出新的特點，相關課程需要在內容上緊貼時代需求，激發(fā)學生儲備相關知識和學習電化學的興趣和熱情，因此教師們在教學載體和形式上需進一步創(chuàng)新。

2.2 授課知識點分析

“原電池的基本組成和工作原理”是理工科所有專業(yè)的學生都必須掌握的重要知識點。很多理工科學生在高中時代或其他課程中已經學習了電化學的相關知識，但是它們在知識深度上偏低。因此教學組在微課的設計過程中須在深度上有一定拓展，讓同學們切實了解“原電池的工作過程和技術難點”；此外為了符合當前“科學育人”和“培養(yǎng)復合型人才”的迫切需求，教學組也在廣度上進行了大量的延展，為學生的后續(xù)學習奠定基礎。

此時學生已經學習了氧化還原反應，這將有助于他們理解并掌握原電池的本質——氧化還原反應。

原電池的學習難點在于根據(jù)實驗現(xiàn)象總結電池的內在工作機理。掌握原電池如何產生電流能有助于學生解釋身邊的諸多電現(xiàn)象，微課可以促使他們形成判斷、分析、設計電池的思維模型。

2.3 教學困難分析

“普通化學”多開設于本科生的大一或大二階段，他們的思維還是受到高中學習的影響，擅長形象思維，學生注意力的深度、廣度和持久性尚顯不足，因此需要多引入一些形象化的教學資源。然而大量教師僅借助PPT進行機械單向灌輸，而忽視了“電化學”章節(jié)教學內容概念多、機理深且抽象的特點，這會降低學生的主觀能動性和學習效果。

基礎化學類課程往往包括諸多化學反應和實驗現(xiàn)象，然而目前大多數(shù)化學類課程的教學計劃中理論課和實驗課所占比例仍差別較大，實驗課的內容也多為通識理論內容的佐證，而學生們對具有專業(yè)特色實驗內容的學習熱情更大[3]，因此需要以其他形式將基礎實驗、專業(yè)實驗、研究性實驗、創(chuàng)新性實驗等科學靈活地引入教學過程。

“普通化學”課程涉及熱化學、電化學、水溶液化學等知識點，還包括與生物、材料等學科的交叉知識點，內容相對繁雜。同時，課程目標之一便是在先行課的基礎上，運用物理和數(shù)學的有關方法理論進一步研究化學反應的普遍規(guī)律，對化學現(xiàn)象從理論上給予更深刻、更本質的說明，一些章節(jié)中的公式推導和概念內容相對枯燥。因此，學生掌握知識的過程和實際結果存在較大的差異，傳統(tǒng)或者單一的教學手段容易挫傷部分學生的學習熱情，而大學里積重難返的評價體系也會影響老師教學改革的積極性，這迫切需要教師增加更多樣和更高效的教學方法。

由于本門課程的基礎地位，大多數(shù)教材的更新速度較慢，某些章節(jié)的內容與當前社會的最新發(fā)明和前沿成果聯(lián)系不夠緊密，它們未能反映基礎理論知識與實際應用產出間的緊密聯(lián)系。此外，當前“普通化學”教學過程中課程思政內容相對不足，需要教師探索如何將教學過程與思想德育教育有機結合，“潤物細無聲”地實現(xiàn)課程思政教育目標。

3 基于微課的教學方法與設計

3.1 情境教學法

情境教學法是指在教學過程中有目的地引入或創(chuàng)設具有一定情緒色彩的場景，這些場景通常生動具體并能引起學生的態(tài)度體驗，從而幫助學生理解所選知識點，并使學生心理機能得到發(fā)展[4]，教學組在進行原電池內容微課設計時包括問題情境和實驗情境。

問題情境主要體現(xiàn)于微課教學起始階段，所選場景需體現(xiàn)時效性和普適性，教學組通過引入學生在中學時代就涉及的“檸檬電池”和電動車鋰電池的專業(yè)拆解過程，激發(fā)同學們學習原電池的興趣，通過對電池的廣泛應用和發(fā)展前景介紹，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生對章節(jié)課程目標進行思考。

隨后，教學組在模擬實驗情景中通過科學的設計進行實際模型構建：將檸檬和小燈泡換為電解質溶液和靈敏電流計，這種方法的可控性更強、適用性更高、更生動有效，也便于系統(tǒng)引出專業(yè)術語和科學知識。接著，考慮到學生們對于實驗的濃厚興趣，我們在微課制作過程中采用正交實驗設計對多種工況下的實驗進行操作和分析，通過不同實驗現(xiàn)象引出原電池的工作要素，為學生提供專業(yè)知識和學習內容指示。

3.2 多媒體輔助的啟發(fā)式教學法

將多媒體教學手段與傳統(tǒng)教學結合旨在促進學生主動思考、主動探究、主動創(chuàng)造，在較短的時段內成為信息加工的主體和專業(yè)知識的評判者。教學組在制作“普通化學”微課過程中將多媒體手段與傳統(tǒng)教學策略相互滲透、從而形象立體地展示“原電池”的知識點。但是也需明確，不合理的多媒體組合教學易導致其“娛樂性功能”被放大，并進一步引發(fā)學生“缺少獨立思考”和“快餐式學習”的弊端，這不利于專業(yè)知識的成果產出[5]。

教學組精心選取和設計多媒體教學素材，以優(yōu)化課堂教學結構為目標，形象生動地為學生提供學習指示。首先以模擬實驗彌補理論教學無法深入實驗室的缺陷，通過仿真動畫直接展示單室和雙室原電池，在此過程中引出教學重難點。教學過程側重啟發(fā)和互動，在此過程中引導學生主動思考和分組討論，并在隨后的教學中對學生的總結給予回應。在這個過程中，微課能自然地將多媒體以組合模塊化的形式展現(xiàn)出來，并避免學生長時間閱讀文字產生的視覺疲勞。結合教師的講解、歸納和引申，可以實現(xiàn)“實物-虛擬-教學”的統(tǒng)一，從而正確引領學生思維，而非是簡單地將書本知識電子化[6]。

3.3 小組合作自主探究教學法

微課教學容易使部分教師產生過分依賴課件并忽視學生探究能力是否提高的反饋，而一部分學生也會陷入“填鴨式信息”的誤區(qū)。為了解決教學過程中的種種不足，小組合作自主學習模式是高校課程改革中所倡導的有效學習手段，但是傳統(tǒng)課堂教學中的“小組合作學習”常呈現(xiàn)形式主義過重的特點[7]。

針對上述問題，本教學組在微課教學過程中做到“以學生為中心，加強小組學習實效性，讓專業(yè)課程的課堂煥發(fā)出生命活力”，具體方法包括如下幾點。

科學構建合作學習小組：教學組會綜合考慮知識基礎、學習能力、學習態(tài)度、個人性格特點等因素，盡可能讓不同層次的學生均勻分配在各個組內，這樣有利于形成互幫互助、彼此鼓勵和監(jiān)督的氛圍；同時，在合作過程中需要明確學生角色、強化個體責任。

明確并優(yōu)化學習規(guī)則和要求：學生課前準備不足往往是導致課堂混亂的重要原因，而微課具有短小精悍、結構主題情景化的特點，因此教學組會要求每位同學在課外充分自主預習微課內容、初步形成自己的“專業(yè)思想”，從而避免課上討論時出現(xiàn)人云亦云和濫竽充數(shù)的現(xiàn)象；在組員發(fā)表觀點時其他成員要學會傾聽和二次思考，正式討論交流應當聚焦具體問題并在教師暫停或講解結束后進行；同時，本教學組在正式授課時盡量營造平等愉悅的討論環(huán)境和民主寬松的學習氛圍，充分發(fā)揮個體探究能力。

通過科學的評價機制和適當?shù)闹攸c講解積極引導：鑒于一些教師在課程資源建設中常存在的“重建設、輕應用”的不足，本教學組在微課教學過程中認真總結微課的應用價值和教學模式，將教學過程分為自學探索課和講解點撥課；在此過程中教師小結對于分組探究具有畫龍點睛的作用；此外，電化學章節(jié)中的很多知識點和問題都是開放性的，相互展示和評價能促進學生們進一步開拓思維、深化對專業(yè)知識的理解。

3.4 課程思政融入法

近年來我國大力開展課程思政建設[8]，高校和教師們也已進行了大量課程思政改革工作，目前仍有一些亟待解決的問題。如相比于人文學科，教師們對于如何在自然科學類課程教學中挖掘思政點尚存疑惑，關于如何站在“政治性與學理性相統(tǒng)一，價值性和知識性相統(tǒng)一”的角度將專業(yè)知識與思政元素融合也不熟練；而當前許多教師的課程思政教育也更多地停留在“淺層次教育”[9]。本教學組在進行電化學章節(jié)原電池內容的微課教學過程中緊密結合核心知識要點、典型工程案例和內在思政元素，遵循基于學習產出的教育模式(OBE)[10]，遵循“扣緊培養(yǎng)主線、聚焦培養(yǎng)目標、融合培養(yǎng)資源”的步驟，將思政元素潛移默化地融入教學。其中，“扣緊培養(yǎng)主線”是指在化石燃料污染較大和國家不斷鼓勵新能源技術的背景下，能引導學生樹立“學習原電池可以更好地發(fā)展技術、改善民生、保護環(huán)境”的正面價值觀，不斷增強他們的生態(tài)文明意識。“聚焦培養(yǎng)目標”是指本教學組在進行原電池內容微課教學時嚴格參照環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，具體包括問題分析能力、工程和社會能力、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能力，充分調動學生的學習熱情和積極性?！叭诤吓囵B(yǎng)資源”是指本教學組充分發(fā)揮課堂教學育人的主戰(zhàn)場作用，在傳授專業(yè)知識的同時挖掘通識課程的育人內涵，力求促進學生能力培養(yǎng)和價值引領的有機統(tǒng)一和快速推進。為了實現(xiàn)這一過程，我們在教學中不斷積累資源并形成獨立的專業(yè)知識庫、工程案例庫和思政元素庫，并在微課制作和教學過程中整合資源。

教學組在采用上述四種主要教學方法時，始終站在學生的角度進行思考，注意系統(tǒng)設計和整體推進。此外，微課教學也遵循學生掌握知識過程“由淺入深，循序漸進，由感性到理性”的認識規(guī)律，將原電池的知識分層優(yōu)化學習，提高學習效率。同時，教學組在微課教學過程中雖然提出了大量的思考問題，但是同學們均能在視頻中找到相應的答案或解答過程，讓學生清晰感受到學到的知識，易于他們及時反饋學習成果。

4 教學總結

4.1 教學素養(yǎng)

教學組深刻認識到專業(yè)課在內容和形式上不能是課本的簡單復制，而是需要考慮到專業(yè)知識的具體用途。尤其電化學知識是生態(tài)文明建設背景下學生的迫切需求，這要求教師構建更加貼近實際和深入機理的知識體系，更好地為學生營造學習場景和知識框架。這對教師的專業(yè)素養(yǎng)要求較高，因此教學組的老師會經常深入工程一線，關注新技術和相關政策，講授當前形勢下最貼近實際應用的知識。

4.2 教學理念

微課教學不能簡單依賴視頻放映，教師們要對微課的產生背景、核心本質、優(yōu)勢短板、發(fā)展趨勢等問題進行必要的理性思考和實踐探索。我們在教學過程中要改變“線上教學是簡單的課堂實錄”的觀念，而是要將微課作為課程改革的“新戰(zhàn)場”和學生發(fā)揮主觀能動性的“根據(jù)地”。此外，在微課教學過程中我們要從微課走向微課程，在每個章節(jié)從聚焦單個知識點的片段視頻走向專題課程的開發(fā)。

4.3 教學技能

目前高校教學不能滿足于傳統(tǒng)的板書與面授，教師要解放思想、與時俱進，不斷增加教學技能的多樣性和專業(yè)型，比如制作微課過程中的視頻拍攝、字幕添加、動畫特效等。與此同時，教師需要更多地思考和關注學生心理特點和需求變化，以更寬闊的視野提高教學課堂組織和教學環(huán)節(jié)策劃能力。