馬忠華，馬濟(jì)美，成協(xié)設(shè)，曹秀芳

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，武漢 430070

波譜分析方法對(duì)樣品的需求量少、檢測(cè)快速無(wú)損，能提供豐富的結(jié)構(gòu)信息，廣泛應(yīng)用在化學(xué)及藥物、材料、食品、生命科學(xué)等相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域。掌握波譜分析方法，是化學(xué)化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生的基本功，是化學(xué)工作者從分子水平了解物質(zhì)及其變化規(guī)律的必備技能。在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中，波譜分析方法是重要的章節(jié)內(nèi)容，在許多重點(diǎn)高校，波譜學(xué)是專(zhuān)業(yè)必修課程。以成果導(dǎo)向教育理念(OBE)為導(dǎo)向進(jìn)行波譜學(xué)課程設(shè)計(jì)[1]，對(duì)于培養(yǎng)本科生的解譜能力，解決畢業(yè)論文環(huán)節(jié)出現(xiàn)的突出問(wèn)題，有重要作用。我們對(duì)波譜學(xué)課程教學(xué)模式進(jìn)行了改革實(shí)踐，通過(guò)線上教學(xué)與線下討論結(jié)合、文獻(xiàn)研讀與解譜練習(xí)結(jié)合的“雙結(jié)合”模式，在提升學(xué)生解譜能力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究意識(shí)和素養(yǎng)，使課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)“教”與“育”的統(tǒng)一。

1 波譜學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)中的問(wèn)題

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)波譜學(xué)課程的先修課程包括無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)等，它們與波譜學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)非常緊密，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)意識(shí)影響很大。在實(shí)施課程教學(xué)過(guò)程中，出現(xiàn)以下一些亟需改進(jìn)的不足。

(1) 在先修課程中，學(xué)生接受新知識(shí)、新理論，初步具備化學(xué)思維和意識(shí)。弊端是難免固化形成用理論解釋理論的思維習(xí)慣，從而輕數(shù)據(jù)和證據(jù)。

(2) 學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的鞏固，以做題為主。這是中學(xué)備考拿分行之有效的方式，本科生在大學(xué)學(xué)習(xí)中也習(xí)慣采用。弊端是做題習(xí)慣于尋求標(biāo)準(zhǔn)答案，形成非對(duì)即錯(cuò)的定勢(shì)思維。

(3) 在實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)習(xí)新技能的同時(shí)，形成按部就班、照方抓藥的操作習(xí)慣。流程式完成實(shí)驗(yàn)操作、提交結(jié)果，撰寫(xiě)報(bào)告沒(méi)有針對(duì)性，僅僅是對(duì)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)。

如何引導(dǎo)學(xué)生從譜學(xué)數(shù)據(jù)出發(fā)解釋化學(xué)變化規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)去認(rèn)知實(shí)驗(yàn)結(jié)果的意識(shí)，是波譜學(xué)教學(xué)應(yīng)該思考的問(wèn)題。波譜學(xué)是用物理學(xué)的基本原理，獲取化學(xué)的數(shù)據(jù)，解析分子結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成，為化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供證據(jù)[2]。例如，有機(jī)化學(xué)中苯環(huán)上的親電取代、取代基的定位效應(yīng)，一般用電荷效應(yīng)和共振論進(jìn)行闡釋?zhuān)ㄗV學(xué)則可以從化學(xué)位移的變化給出譜學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)定位效應(yīng)進(jìn)行解釋[3]。

2 教學(xué)材料和教學(xué)平臺(tái)的準(zhǔn)備

2.1 線上教學(xué)資源的構(gòu)建

教學(xué)資源是學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)、教師開(kāi)展教學(xué)的基礎(chǔ)。我們?cè)诮虒W(xué)中形成MOOC/SPOC+微信公眾號(hào)+長(zhǎng)江雨課堂的線上資源，契合三個(gè)平臺(tái)的不同特點(diǎn)，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行功能劃分，在三個(gè)平臺(tái)之間資源互補(bǔ)，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供最大便利和可操作性。三個(gè)平臺(tái)的功能劃分如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)承載在線教學(xué)資源的功能劃分示意圖

MOOC/SPOC平臺(tái)教學(xué)視頻和課件、閱讀材料、測(cè)試題庫(kù)等是線上學(xué)習(xí)的主要資源。我們依托中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)，前期自主開(kāi)設(shè)了波譜學(xué)校內(nèi)獨(dú)立SPOC課程，設(shè)置發(fā)布教學(xué)視頻30個(gè)、多媒體課件26個(gè)、自編章節(jié)測(cè)試69道題、自編譜圖庫(kù)文檔、閱讀材料等，內(nèi)容主要涵蓋核磁、紅外、紫外和質(zhì)譜，形成可獨(dú)立運(yùn)作的線上教學(xué)體系，也覆蓋了線下教學(xué)的主體內(nèi)容。教學(xué)中并不僵化規(guī)定學(xué)生學(xué)習(xí)線上視頻的時(shí)間，線下對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，精心設(shè)計(jì)課外討論、翻轉(zhuǎn)課堂和提交報(bào)告等環(huán)節(jié)，促使學(xué)生充分利用線上資源學(xué)習(xí)，具體做法詳見(jiàn)下文描述。課程于2021年轉(zhuǎn)為MOOC課程。

利用微信公眾號(hào)輔助，構(gòu)建多平臺(tái)聯(lián)動(dòng)資源。微信是公共社交平臺(tái)，微信公眾號(hào)接收資源，并不需要另外安裝手機(jī)APP，與MOOC/SPOC平臺(tái)的特點(diǎn)形成很好的互補(bǔ)。我們同步開(kāi)設(shè)了“有機(jī)波譜學(xué)”微信公眾號(hào)，教學(xué)視頻、閱讀材料等主體資源與MOOC/SPOC平臺(tái)同步發(fā)布，形成多平臺(tái)聯(lián)動(dòng)體系。這部分內(nèi)容與SPOC的線上資源大體相同，學(xué)生學(xué)習(xí)在兩者間選其一即可，微信的娛樂(lè)性和便捷性，有利于學(xué)生突破認(rèn)知新事物、接收新知識(shí)的心理壁壘。

通過(guò)長(zhǎng)江雨課堂，實(shí)時(shí)發(fā)布教學(xué)動(dòng)態(tài)信息，這是配合實(shí)施線下課堂教學(xué)的主要途徑。包括教學(xué)計(jì)劃、在線學(xué)習(xí)要求、線下討論內(nèi)容與安排、教師對(duì)討論報(bào)告/作業(yè)的反饋等等。課堂上學(xué)生可以利用平板軟件，在同步顯示的課件上做電子筆記，也可回看課堂教學(xué)過(guò)程。

三個(gè)平臺(tái)配合實(shí)施教學(xué)，MOOC/SPOC導(dǎo)學(xué)、微信公眾號(hào)輔助、長(zhǎng)江雨課堂強(qiáng)化過(guò)程實(shí)施，完成教、學(xué)、練、評(píng)等四個(gè)方面的綜合教學(xué)管理，為實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，提供了先決條件。

2.2 線下資源的組織

教學(xué)內(nèi)容是線下教學(xué)的重要資源。線下教學(xué)分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，一是課堂教學(xué)，主要依托多媒體課件進(jìn)行講解，多媒體課件是線下教學(xué)內(nèi)容的核心載體，也是線上資源的重要組成，是提升課程教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)。二是課外交流討論，以考評(píng)討論報(bào)告、實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的形式，落實(shí)討論效果，反向促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)線上資源，達(dá)到復(fù)習(xí)鞏固基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)、提升解決問(wèn)題能力的教學(xué)目的。

2.2.1 課件重構(gòu)課程內(nèi)容

在課件形式上，我們注重實(shí)現(xiàn)對(duì)抽象理論的具象化呈現(xiàn)。主要采用如下做法：(1) Chemoffice等化學(xué)軟件獲取專(zhuān)業(yè)素材，凸顯課件的專(zhuān)業(yè)屬性。包括化學(xué)符號(hào)、自帶的圖片、ChemBio3D構(gòu)建分子模型等；(2) 采取多張幻燈片分步展示復(fù)雜理論，分散教學(xué)難點(diǎn)，便于設(shè)計(jì)和后期修改；(3) 采用Flash及其他圖片處理軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者設(shè)置ChemBio3D模型規(guī)律性旋轉(zhuǎn)，可獲取gif動(dòng)態(tài)圖片、美化圖片，可彌補(bǔ)PowerPoint的局限性。

如圖2(左)所示是對(duì)Larmor進(jìn)動(dòng)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)具象化設(shè)計(jì)。自旋的小球gif由Flash輔助設(shè)計(jì)，圖片表示磁性核；小球回旋的軌跡表示Larmor進(jìn)動(dòng)軌跡，使用Powerpoint動(dòng)畫(huà)功能實(shí)現(xiàn)。圖2(右)是解釋鄰位耦合常數(shù)3J的值與二面角關(guān)系的模型，形象說(shuō)明軌道重疊帶來(lái)的(超)共軛效應(yīng)(二面角180°)對(duì)譜學(xué)性質(zhì)的影響[4]，模型素材很容易從Chemoffice軟件獲取。

圖2 多媒體課件對(duì)教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)

使學(xué)生認(rèn)識(shí)譜學(xué)性質(zhì)與模型之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生模型認(rèn)知的能力，運(yùn)用模型解釋譜學(xué)數(shù)據(jù)，也是波譜學(xué)教學(xué)的目標(biāo)之一，有利于幫助學(xué)生建立解決復(fù)雜化學(xué)問(wèn)題的思維框架。這也符合現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)教學(xué)的變革趨勢(shì)[5]。

同時(shí)，我們也注重與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的解讀。例如，我們?cè)谥v述核磁共振的章節(jié)內(nèi)容時(shí)，引入1952年物理諾貝爾獎(jiǎng)得主Bloch的文章數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生了解核磁發(fā)展的歷史和趨勢(shì)[6]，同時(shí)讓學(xué)生熟悉科研論文的特點(diǎn)和思路。文獻(xiàn)原文表示作者使用數(shù)千高斯的外磁場(chǎng)，采用最高1特斯拉計(jì)算，質(zhì)子共振頻率僅為42.6 Hz，現(xiàn)代核磁外磁場(chǎng)則發(fā)展到約23特斯拉，質(zhì)子共振頻率提升了20倍以上。這些科學(xué)研究背景的介紹，對(duì)于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)研究思維也是有幫助的。

2.2.2 立足實(shí)踐組織課外討論

課外討論不僅僅是課堂教學(xué)的延伸，更是提升學(xué)生能力、對(duì)學(xué)生進(jìn)行專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和科研精神培養(yǎng)的重要陣地。隨著課程學(xué)習(xí)的深入，教學(xué)應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑與求證的意識(shí)，在實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)新技能的過(guò)程中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以引導(dǎo)學(xué)生思考“如何知道合成的物質(zhì)一定是對(duì)的？”，在完成操作的基礎(chǔ)上多一些質(zhì)疑和思考。波譜學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)之一，是讓學(xué)生能夠從譜學(xué)數(shù)據(jù)出發(fā)，對(duì)化合物結(jié)構(gòu)、對(duì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行解析、闡釋。

我們采取小組課外討論結(jié)合討論報(bào)告和翻轉(zhuǎn)課堂的模式，輔助課堂教學(xué)實(shí)施教學(xué)設(shè)計(jì)。

教師提出的討論內(nèi)容，是小組討論能否取得良好效果的先決因素。我們構(gòu)建兩個(gè)層次的討論題。第一層次是基礎(chǔ)部分，主要是對(duì)課堂教學(xué)的重難點(diǎn)內(nèi)容簡(jiǎn)單改編獲得，學(xué)生可以結(jié)合SPOC視頻復(fù)習(xí)鞏固課堂內(nèi)容；第二層次是綜合部分，題目來(lái)自于科研文獻(xiàn)改編，或者教師的科研成果，要求學(xué)生在完成第一層次討論題的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行討論。教師可以對(duì)單一文獻(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行改編，也可以對(duì)不同文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，提出問(wèn)題，供學(xué)生討論。這樣，這部分內(nèi)容自帶科學(xué)研究的屬性，學(xué)生嘗試尋求標(biāo)準(zhǔn)答案解題時(shí)，會(huì)遭遇很大的困惑而被迫做出改變，進(jìn)而體會(huì)到科學(xué)研究解決問(wèn)題的思路。這也是課外討論的關(guān)鍵內(nèi)容。

以紅外章節(jié)為例，綜合討論題的內(nèi)容，我們選取了氧化石墨烯這一研究熱點(diǎn)作為對(duì)象，對(duì)比研讀兩篇文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)信息后[7,8]，將相關(guān)信息改編為問(wèn)題，要求學(xué)生討論。題干及相應(yīng)圖譜信息如下：

氧化石墨烯(graphene oxide，GO)為單原子層二維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由sp2和sp3兩種雜化碳原子構(gòu)成，表面含有大量的含氧官能團(tuán)，可以看成類(lèi)苯環(huán)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖3所示?？蒲泄ぷ髡咄ㄟ^(guò)FT IR，UV等光譜法研究GO中官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)、組成和含量(Nat. Mater.2010,9, 840-845；光譜學(xué)與光譜分析, 2020,40(6), 1722-1727)。

圖3 紅外章節(jié)綜合討論題提供的圖譜內(nèi)容

我們結(jié)合不同文獻(xiàn)的觀點(diǎn)，設(shè)計(jì)的主要討論內(nèi)容如下：

(1) 1646 cm?1的強(qiáng)峰，文獻(xiàn)有兩種觀點(diǎn)，一是認(rèn)為是類(lèi)苯環(huán)結(jié)構(gòu)(C＝C)特征峰，另一種解釋為COOH中C＝O伸縮振動(dòng)峰。我們要求學(xué)生結(jié)合課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，判斷哪一種說(shuō)法更合理。

這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案，是一個(gè)開(kāi)放性的問(wèn)題，兩種觀點(diǎn)都有文獻(xiàn)支持，學(xué)生在討論過(guò)程中，能進(jìn)一步加深對(duì)官能團(tuán)紅外吸收峰的記憶和理解。更重要的是，通過(guò)討論，讓學(xué)生意識(shí)到，譜學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)自于實(shí)踐操作，數(shù)據(jù)信息繁雜，這可能會(huì)造成解讀困難，解讀數(shù)據(jù)時(shí)可能會(huì)帶有主觀意識(shí)。多解譜、多練習(xí)、多實(shí)踐才是提升識(shí)譜、解譜能力的關(guān)鍵，也是從譜學(xué)數(shù)據(jù)得出科學(xué)、合理結(jié)論的基礎(chǔ)。

(2) 1724 cm?1的肩峰，弱但是很清晰，文獻(xiàn)認(rèn)為是結(jié)構(gòu)中含有少量醛(酮)羰基結(jié)構(gòu)。我們要求學(xué)生討論，這個(gè)觀點(diǎn)是否合理，并給出詳細(xì)的理由。

這個(gè)問(wèn)題所涉及的內(nèi)容，在授課內(nèi)容的基礎(chǔ)上有所變化。課堂講解羰基吸收峰一般是紅外中的最強(qiáng)吸收，1724 cm?1在峰位置上與羰基相符但峰強(qiáng)度弱，學(xué)生在討論過(guò)程中，能認(rèn)識(shí)到峰強(qiáng)度與官能團(tuán)的含量有關(guān)系。更重要的是，通過(guò)討論，讓學(xué)生意識(shí)到，不同的表征對(duì)象(小分子與高分子材料)呈現(xiàn)的譜學(xué)規(guī)律可能會(huì)有所差異，譜學(xué)數(shù)據(jù)的解析也不是純粹依靠理論臆測(cè)，而是要結(jié)合對(duì)象的特點(diǎn)和制備過(guò)程，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)條件，給出科學(xué)合理的解釋。

(3) 1273 cm?1和1244 cm?1兩個(gè)信號(hào)峰，文獻(xiàn)將其中一個(gè)歸屬為結(jié)構(gòu)中存在的環(huán)氧基(C―O―C)。我們要求學(xué)生討論，這兩個(gè)信號(hào)和1051 cm?1峰，究竟哪一(幾)個(gè)歸屬為環(huán)氧基更合理。

這同樣是一個(gè)開(kāi)放性的問(wèn)題，不同文獻(xiàn)中歸屬并不完全一樣。學(xué)生在討論過(guò)程中，可以加深理解環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)官能團(tuán)峰位的影響的認(rèn)識(shí)，1051 cm?1峰是C―O通常出現(xiàn)的吸收峰，但并不是三元環(huán)C―O―C的吸收峰，是唯一能被肯定排除的信號(hào)。更重要的是，通過(guò)討論，進(jìn)一步加深學(xué)生理解如何科學(xué)解析表征數(shù)據(jù)，在考慮材料特征的同時(shí)仍然要遵循基本的理論。

(4) 給出紫外光譜，要求學(xué)生討論紫外與紅外光譜給出的信息的一致性，并對(duì)信號(hào)峰給出具體歸屬。紫外在230 nm出現(xiàn)強(qiáng)的吸收峰，在300 nm左右出現(xiàn)寬的肩峰。

這個(gè)討論題主要是讓學(xué)生熟悉多個(gè)表征手段解析的技巧，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行多譜圖解析的意識(shí)。學(xué)生在討論過(guò)程中，可以理解不同表征手段給出證據(jù)的側(cè)重點(diǎn)，同時(shí)意識(shí)到，多手段表征是科學(xué)研究中所經(jīng)常采用的手段，表征數(shù)據(jù)的一致性是非常重要的。

綜上所述，綜合討論題在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和意識(shí)方面，是很有意義的。一是尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、培養(yǎng)他們理論與實(shí)踐相結(jié)合的意識(shí)，以及從實(shí)踐出發(fā)，解釋“反?！睌?shù)據(jù)的能力和意識(shí)。二是理論指導(dǎo)實(shí)踐的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)理論預(yù)測(cè)、解釋數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)的能力。三是通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研解惑的意識(shí)。學(xué)生在討論過(guò)程中會(huì)查閱原始文獻(xiàn)以尋求答案，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)展文獻(xiàn)調(diào)研的能力。四是團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。一般而言，受限于初學(xué)者的知識(shí)局限，學(xué)生個(gè)體無(wú)法給出綜合題的討論結(jié)果，小組的協(xié)作是必不可少的。

我們對(duì)紫外、核磁、質(zhì)譜等章節(jié)內(nèi)容均給出綜合討論題，尤其是核磁部分，充分給學(xué)生提供實(shí)踐解譜的機(jī)會(huì)。每次討論時(shí)長(zhǎng)以2學(xué)時(shí)為基準(zhǔn)，各小組自行安排時(shí)間，排除小組之間時(shí)間安排沖突的因素，教師的參與率約70%，這一方面有利于重點(diǎn)把控綜合題的正確討論方向，提升了學(xué)生參與度，取得良好效果。教師對(duì)關(guān)鍵討論點(diǎn)的引導(dǎo)，能起到畫(huà)龍點(diǎn)睛、提高討論效率的作用；另一方面，對(duì)于教師了解課堂教學(xué)效果、更好實(shí)施線下教學(xué)提供參考。而且，教師的授課思想，能在小組交流中進(jìn)一步貫徹實(shí)施。

小組討論為翻轉(zhuǎn)課堂的順利實(shí)施提供保證，討論報(bào)告和翻轉(zhuǎn)課堂則夯實(shí)課外討論的成效。對(duì)討論撰寫(xiě)的基本要求是，具體一例一解，遵循科研論文中數(shù)據(jù)解析的寫(xiě)法，對(duì)信號(hào)峰進(jìn)行歸屬、解析、討論，避免做成簡(jiǎn)單總結(jié)；對(duì)綜合討論題，清晰闡述觀點(diǎn)，避免出現(xiàn)機(jī)械追求標(biāo)準(zhǔn)答案的情況。小組討論報(bào)告分工協(xié)作完成，集中整理后提交，禁止拷貝書(shū)本概念、定義、一般性結(jié)論、PPT內(nèi)容等，以文字段落為主，適當(dāng)配清晰的圖表。

教師對(duì)小組討論報(bào)告嚴(yán)格考評(píng)，計(jì)入總評(píng)成績(jī)，并及時(shí)對(duì)各組報(bào)告給出反饋意見(jiàn)，逐一評(píng)判報(bào)告優(yōu)缺點(diǎn)。各小組可在討論報(bào)告的基礎(chǔ)上準(zhǔn)備翻轉(zhuǎn)課堂講解/答辯內(nèi)容，各小組講解/答辯的題目隨機(jī)抽簽決定，鼓勵(lì)“生問(wèn)生答”及“師問(wèn)生答”，鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)作答。如圖4所示，是學(xué)生對(duì)上述圖3所示的綜合討論題的報(bào)告內(nèi)容，教師對(duì)討論報(bào)告的反饋示例，以及學(xué)生小組討論、翻轉(zhuǎn)課堂“生問(wèn)生答”的實(shí)景圖片。討論報(bào)告未及時(shí)提交，或報(bào)告考評(píng)不及格且未及時(shí)修正的小組，取消翻轉(zhuǎn)課堂講解/答辯資格，這一環(huán)節(jié)小組全體成員考評(píng)分記零。這能有效促進(jìn)小組成員的參與式學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

圖4 學(xué)生課外討論報(bào)告(左)、教師反饋示例(中)及小組討論和翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施(右)

3 教學(xué)反思與效果評(píng)價(jià)

3.1 課程中段的教學(xué)反饋

我們?cè)谡n程中段設(shè)置了課后問(wèn)卷調(diào)查，以了解學(xué)生對(duì)教學(xué)模式的反饋。對(duì)于線下授課，65.5%的學(xué)生認(rèn)為課程進(jìn)度偏快，83.6%表示只能勉強(qiáng)記憶內(nèi)容。這表明混合式授課模式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的沖擊是比較大的。83.6%的學(xué)生采取觀看線上視頻的方式進(jìn)行鞏固學(xué)習(xí)，16.4%表示基本不看線上資源，顯然這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性需要進(jìn)一步調(diào)動(dòng)。

3.2 課程效果評(píng)價(jià)與反思

課外討論和翻轉(zhuǎn)課堂能有效促進(jìn)學(xué)生參與式學(xué)習(xí)。課外討論的反饋情況見(jiàn)表1 (1)、(2)部分。由表1 (1)可以看出，67.3%的學(xué)生認(rèn)為第一層次的基礎(chǔ)討論題能為鞏固課堂內(nèi)容提供有效幫助，另有7.3%要求繼續(xù)加大討論題量。我們認(rèn)為這是一個(gè)較為合理的結(jié)果，表明基礎(chǔ)一般或較好的同學(xué)，可以無(wú)障礙參與討論并有所收獲，這足以帶動(dòng)其余約25.5%的同學(xué)參與。

第二層次的綜合討論題(表1 (2))明顯提升了難度，74.6%的學(xué)生反應(yīng)信息量大，70.9%認(rèn)為不太好給準(zhǔn)確答案。這符合我們?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)放性問(wèn)題、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探討精神的初衷。47.3%認(rèn)為討論題與文獻(xiàn)結(jié)合緊密，對(duì)了解科學(xué)研究有幫助。幾乎沒(méi)有人認(rèn)為綜合討論題能簡(jiǎn)單獲取答案。我們也注意到，30.9%的學(xué)生反饋太難，與表1 (1)中25.5%的被動(dòng)參與討論的數(shù)據(jù)相近，表明總體約有1/4的同學(xué)在討論過(guò)程中是被動(dòng)性參與。

表1 (3)表明80%的學(xué)生認(rèn)可討論、報(bào)告、翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)能提高課程實(shí)用性、增強(qiáng)科學(xué)研究意識(shí)，并希望進(jìn)一步加強(qiáng)。絕大多數(shù)學(xué)生(89.1%)認(rèn)為應(yīng)該合理安排翻轉(zhuǎn)課堂時(shí)間，使課堂更高效、實(shí)用。幾近90%認(rèn)可討論報(bào)告的意義(表1 (4))，其中50.9%認(rèn)為規(guī)范討論報(bào)告很有必要。36.4%的學(xué)生表達(dá)出降低討論報(bào)告要求的意愿，表明完成報(bào)告對(duì)學(xué)生形成了一定的壓力；38.2%要求進(jìn)一步明確討論報(bào)告的要求，表明報(bào)告的作用在我們的教學(xué)模式中得到體現(xiàn)，規(guī)避了報(bào)告流于形式的情況發(fā)生。這對(duì)于強(qiáng)化過(guò)程考核，增強(qiáng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范寫(xiě)作的科學(xué)意識(shí)，還是很有作用的。

表1 關(guān)于課外討論實(shí)踐效果的部分問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

采取線上線下教學(xué)與線下討論結(jié)合、文獻(xiàn)研讀與解譜練習(xí)結(jié)合的“雙結(jié)合”方式，基本能夠達(dá)到課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的既定目標(biāo)。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)在學(xué)期末段，由學(xué)生不記名對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)評(píng)教，分為評(píng)分(5分制)和評(píng)語(yǔ)兩部分。從課程評(píng)分來(lái)看，95%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)高效，93%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)氛圍好，能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，93%的學(xué)生認(rèn)為課程教學(xué)啟發(fā)了思考，提高了分析、解決問(wèn)題的能力，評(píng)價(jià)給出5分，其他學(xué)生也給出4分較高分。學(xué)生的評(píng)語(yǔ)提到“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)十分有效”，“教學(xué)深入淺出，注重課外文獻(xiàn)資料的查詢，對(duì)于學(xué)生拓展思維很有益處?！边@表明線上線下教學(xué)與線下討論結(jié)合、文獻(xiàn)研讀與解譜練習(xí)結(jié)合的“雙結(jié)合”方式，在知識(shí)傳授和能力提升方面都得到學(xué)生認(rèn)可，教學(xué)效果達(dá)到預(yù)期，教學(xué)模式的調(diào)整對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的沖擊，最終能通過(guò)激發(fā)學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)很好彌補(bǔ)，并對(duì)學(xué)習(xí)效果帶來(lái)質(zhì)的變化和提升。

不足的是，在“教書(shū)與育人統(tǒng)一，引導(dǎo)樹(shù)立積極人生態(tài)度”評(píng)價(jià)方面，僅有76%的學(xué)生評(píng)價(jià)5分。這表明在課程思政方面應(yīng)進(jìn)一步完善，在注重提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)意識(shí)的同時(shí)，也應(yīng)進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)學(xué)生人生觀和價(jià)值觀的引領(lǐng)。不過(guò)，從學(xué)生反饋的感受和建議來(lái)看，學(xué)生通過(guò)課外討論和翻轉(zhuǎn)課堂受到啟發(fā)后，開(kāi)始思考應(yīng)該如何面對(duì)今后象牙塔之外的“不舒適”的人生道路，直言“即使同學(xué)們都不太想討論，但這部分仍然很重要，幫助大家走出舒適圈”，“以小見(jiàn)大，在象牙塔中便需學(xué)習(xí)的能力，在社會(huì)上也是不可或缺的，望自己在大學(xué)生涯中增添羽翼，未來(lái)更好前行”。圖5列出部分同學(xué)對(duì)課程的建議和感想。

圖5 學(xué)生對(duì)課程的部分反饋信息

4 結(jié)語(yǔ)

多樣化教學(xué)手段和教學(xué)模式是當(dāng)前信息化教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力，適應(yīng)學(xué)科和社會(huì)發(fā)展的需求，很有價(jià)值和必要性。但同時(shí)，這些新的模式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)、思維方式也形成沖擊，對(duì)學(xué)習(xí)難度、學(xué)習(xí)態(tài)度，都提出新的挑戰(zhàn)。基于線上教學(xué)與線下討論結(jié)合、文獻(xiàn)研讀與解譜練習(xí)結(jié)合的“雙結(jié)合”方式，課程資源的構(gòu)建，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式改革的基礎(chǔ)條件，線上資源的構(gòu)建必須與線下教學(xué)實(shí)踐相輔相成。線下討論中，通過(guò)學(xué)生熟悉的解題方式，將文獻(xiàn)數(shù)據(jù)信息改編融合，促進(jìn)學(xué)生了解、思考文獻(xiàn)調(diào)研以及科學(xué)研究的一些問(wèn)題，通過(guò)實(shí)踐感知波譜學(xué)課程的實(shí)用性。而線下討論，不僅是課堂教學(xué)的延伸，更是課堂教學(xué)內(nèi)容的升華，是貫徹教師教學(xué)思想的重要陣地。這一模式把線上線下教學(xué)有機(jī)結(jié)合，有效增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度，對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和專(zhuān)業(yè)思想的形成，都起到積極作用。

致謝：感謝華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)2019、2018級(jí)同學(xué)的積極參與，感謝2019級(jí)鄭世杰、李嘉琪、喻昊、王智穎、史蒙蒙、蔣夢(mèng)涵、溫欣靈等同學(xué)提供相關(guān)資料圖片。