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物理化學實驗教學模式及相關實踐

發布時間:2019-04-19   |  所屬分類:物理:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

  這篇論文主要介紹的是物理化學實驗教學模式及相關實踐的內容,本文作者就是通過對物理化學實驗的相關內容做出詳細的闡述與介紹,特推薦這篇優秀的文章供相關人士參考。

物理化學實驗教學模式及相關實踐

  [關鍵詞]移動互聯網;物理化學實驗;微信公眾平臺;超星學習通

  物理化學實驗是化學專業中一門重要的實驗課程,是學生深化理解物理化學基本原理與概念的重要途徑,通過物理化學實驗,學生可以掌握基本的實驗技術,常用實驗儀器的使用方法,使得學生具備實驗研究的能力,在物理化學教學中起著舉足輕重的作用。然而,以本校在多年的實驗教學實踐中,物理化學實驗教學中存在一些亟待解決的問題,如學生對于實驗內容缺乏深入理解,導致在實驗儀器或設備安裝不當、實驗失敗次數過多等情況;實驗過程中學生對于教師的實驗指導需求較多,而實驗老師的人數較少,實驗效果與理想情況出現巨大差距等問題,這些問題需要從教學模式上進行改進才能解決。隨著國內移動互聯網的發展和移動網絡設備的普及,互聯網教育也迎來了發展的黃金期,大學生群體已經成為從移動互聯網獲取信息、交流溝通的最大用戶群[1-3]。將移動互聯網技術應用到高校教學中,符合教學教改的內在需要,也迎合了學生嘗試新事物的心理需求。因此,有一些高校教師進行了一些嘗試[4-8]。在此背景下,各種在線教育平臺層出不窮,如網易云課堂、騰訊課堂,超星學習通等發展非常迅猛,將移動互聯網引入到物理化學實驗教學中是適應現代教育的發展方向。

  1目前物理化學教學模式的問題

  物理化學實驗這門課理論與實踐聯系緊密,實驗教學內容繁雜,傳統的教學方法是教師先在課堂上詳細講解實驗原理、演示實驗步驟、強調注意事項等等。我們曾經將實驗指導制作成為精品課程視頻,在學生實驗前在實驗室觀看,但是我校物理化學實驗室的臺式PC機很少,而每個實驗室的學生人數通常在30人以上,僅僅在上課過程中通過臺式機觀看實驗視頻就顯得十分擁擠,統一時間、地點觀看顯得尤為不方便,教學效果并不理想,另外這些講解過程花費較多的時間,留給學生自己動手操作的時間就不能保證。物理化學實驗大多步驟繁瑣,實驗注意事項很多,學生在短時間內不僅要接受大量的新的理論知識,還要記住教師的實驗操作要領,絕大多數的學生無法通過一次的講授和演示就將其全部消化,如走馬觀花,僅留下一個模糊的印象,這種填鴨式授課模式直接導致了學生在實驗過程中進展緩慢,每組實驗的進展差異大,實驗過程中甚至出現部分學生無從下手,暴露出的多種問題也令教師頗為頭疼,教師對于同一個問題,面對不同的學生,往往要講很多遍,嚴重增加了教師的教學負擔。學生在實驗完成后,對于該實驗需要學生掌握哪些的知識點,學生并不很清楚,直接影響了實驗教學的效果。基于以上問題,依靠目前應用日益廣泛的移動互聯網技術來改進目前的物理化學實驗教學方法是一個極有意義的教學探索。

  2移動互聯網輔助的物理化學實驗教學設計

  面對各種移動互聯網教學媒介,需要針對課程特點選擇一個適用、方便的平臺在物理化學實驗教學中應用,這是教學模式改革成功的基礎。對于前述提及的三種平臺,各有其優缺點,其中網易云課堂對于已經結束的課程有存檔,可以隨時觀看,但是其缺點是不支持斷點播放,每次進入之前學習的課程必須從頭開始播放,對于本學期已經結束的課程無法再看錄播,只能等到下次課程開始時再報名觀看;騰訊課堂與QQ深度綁定,方便學生,交互性好,對于課程直播可以回放,移動學習體驗較好,缺陷是課程有期限,部分直播課程結束后無法回放觀看,部分視頻播放時有水印,有可能會遮擋部分實驗演示動作及實驗現象;超星學習通功能豐富,能及時對學生學習情況進行反饋和統計,需要學校購買使用權,學生要在手機上安裝相應的APP。以上三種教育平臺中的前兩種在學生實際的應用中,存在各種不適應課程教學之處,尤其是對于物理化學實驗課程來說,實驗步驟繁多,實驗時間長,學生在實際操作中出現的問題多種多樣,上述平臺使用中可能會影響教學應用效率和體驗。經過綜合分析,我們選擇使用微信公眾平臺和我校注冊的超星學習通作為課程網絡教學載體,微信公眾平臺的優點是平臺和軟件都是免費,在學生群體中應用極其普遍,學生不需要另外安裝其它APP,學生操作熟練,交互功能好,隨時都可以訪問,是較好的課程教學媒介。而超星學習通在學習進展、學習考核等方面有強大完善的功能,有利于對教學過程跟蹤和效果進行評價。在確定了教學平臺的基礎上,考慮到這門專業實驗課的移動互聯網教學實施應當是一個完整系統的教學過程,主要包括學生課前預習、課中實驗指導、課后對知識點的考察,并達到移動互聯網的線上教學手段與線下教學和實踐進行有機結合,使師生雙方的互動貫穿整個教學過程始終[11]。教學模式設計上我們可以簡述為:將實驗指導采用分段錄制短視頻的方式,在微信公眾號以及超星學習通上進行發布,讓學生實驗前提前看材料,理解實驗原理,熟悉實驗設備和實驗步驟,并將其作為實驗過程的指導;另外,建立課前預習題庫和課后檢測題庫,要求學生在課前和課后在手機APP上完成,了解實驗前學生對實驗內容的掌握程度,并幫助學生實驗完成后對知識點的掌握情況進行自檢。完整系統的教學過程包括如下幾個環節:(1)教學指導材料的編輯和發布:實驗指導材料,包括實驗指導視頻和思考題的內容針對性和制作水平,是移動互聯網教學得以順利進行并取得優良教學效果的基本條件之一。對實驗微視頻的設計在注重邏輯性、系統性的同時也要兼顧實用性,內容上同時覆蓋實驗理論問題的講解以及實驗的準備、實驗操作過程及數據的采集等,將微視頻加以剪輯、配音和加字幕等工作,形成實驗指導視頻,每個視頻制作力求做到精品;每個實驗都設計共計約30余道預習思考題和課后思考題,用于引導學生課前預習和課后作業,同時每個實驗課前設計10余道難度小的選擇題,用于檢驗學生課前預習效果,同時每個實驗設計了20余道課后選擇題,用于學生查漏補缺。教師將做好的微視頻以及實驗思考題、選擇題上傳到微信公眾平臺以及超星學習通平臺上。(2)學生課前預習:在實驗課之前,學生可以隨時隨地通過微信公眾號和超星學習通APP觀看實驗指導視頻,結合實驗教材,了解實驗儀器,實驗步驟,依個人情況可反復觀看,實驗之前做到心中有數。在實驗開始前,完成APP上的預習選擇題,教師通過查看統計數據獲知學生對實驗了解程度,以及容易出現理解錯誤的知識點,在后續實驗講解中作為重點講述。(3)實驗課:實驗課時,教師不再按傳統教學模式講解實驗內容,演示實驗操作,僅僅強調實驗原理上的難點,以及實驗過程中的注意事項,對由預習選擇題測試中反映的有共性的錯誤認識進行討論。在實驗過程中教師主要起輔助作用,解答學生在實驗過程中遇到的各種問題。學生自己動手,獨立完成所有的實驗步驟。如果對某一步實驗操作不夠清楚,可在公眾號上或者超星學習通APP上找到相應步驟的微視頻反復進行學習。對于實驗中出現其它問題,如果實驗指導中沒有提及,學生則在現場與教師討論,并在實驗過程中尋找答案。(4)實驗報告和課后測試。學生完成實驗后,除匯報實驗結果外,冰要求完成教學平臺上教師要求完成的課后討論題,引導學生加深理論和實踐知識的深刻理解和靈活運用,提高其分析問題和解決問題的能力。另外,要求學生完成由教學平臺的題庫自動抽題生成的各實驗測試選擇題,系統對于學生做錯的題目給出詳細講解,對學生知識點進行查漏補缺。該測試結果將計入作為課程成績中。(5)教學調查。整個實驗課程結束后,對于采用移動互聯網輔助進行線上-線下結合的教學模式是否達到了滿意的教學效果,進行了教學調查,內容涉及實驗教學的平臺選擇、視頻制作問題、教學過程、教學效果以及建議等等,從學生的反饋信息中加以完善和改正。

  3移動互聯網輔助的物理化學實驗教學實踐

  以2013-2016級化學各專業學生為實踐對象,本學院開設的恒溫水浴組裝及性能測試、燃燒熱的測定、差熱分析、凝固點降低法測定摩爾質量、純液體飽和蒸氣壓的測量等18個物理化學實驗為教學內容,所用學時為72個學時。以實驗《粘度法測定水溶性高聚物的相對分子質量》為例,在實驗課之前,教師將實驗指導視頻上傳到“物化之家”微信公眾平臺以及超星學習通,實驗指導視頻按照實驗步驟次序排列,如本實驗按以下次序分步驟講解:第一步,設定恒溫槽;第二步,介紹烏氏黏度計;第三步,安裝烏氏黏度計;第四步,測定高聚物溶液流出時間;第五步,高聚物溶液的稀釋方法;第六步,測定水的流出時間。針對該實驗發布了14個預習思考題,實驗講解前給予10分鐘時間要求學生完成10道較為簡單的選擇題進行課前預習測試,了解學生預習情況,在講解中針對學生理解上的難點進行重點講解。實驗結束后在要求馬上完成12道實驗選擇題進一步對知識進行深化,檢測實驗效果并強化知識點。相對于傳統教學模式,這種教學模式大大減少了教師的授課時間,使學生親自操作儀器、親自實踐的時間明顯增加。學生課前可以通過移動終端隨時隨地看教學指導視頻,查閱與實驗相關的資料,然后在課堂上再進行實驗。實驗過程中如果對某一步實驗操作要點不明白,可在教學平臺上找到相應步驟的實驗指導視頻反復學習,提高了學生的自主學習和動手能力,實驗操作的熟練程度提高。實驗教學中教師不再具體講解實驗方法,演示實驗操作,僅僅側重于實驗原理和實驗中的重難點的講解,因此學生的實驗時間更加充裕。學生也無需在短時間內強行理解和記憶大量實驗步驟,實驗要點等,而是在實驗中慢慢消化,使得實驗進展順利,實驗數據的質量大幅上升,學生比較有成就感,同時增強了學生的主體性、合作性。教師也有足夠的精力來對學生實驗過程中問題進行一對一指導,應對學生的提問,幫助解決實驗操作和實驗儀器導致的意外,對學生實驗結果進行點評等,在一些特殊的情況下,教師有能力同時管理兩個不同的實驗組。對于教師來說,把教師的重點進行了轉移,從課堂的主導者轉變成為學生活動的服務者和指導者,又能把學生實踐熱情調動起來,一舉兩得,同時實驗教學效果也有了顯著提升。這種新的教學模式突破了傳統實驗教學場地和時間的局限性,與翻轉課堂有著類似的效果[9-10],受到了學生的一致好評。在實驗教學中引入移動互聯網教學手段的優點還在于學生在課堂教學的時間之外還能夠利用課外的碎片時間,例如在排隊打飯、坐公交的時候,學生們可以通過移動互聯網隨時隨地的預習和溫故實驗內容,提高時間利用率和學習效果,使得課堂上和課堂下建立了無縫對接[9],教學手段上真正實現了“Anytime、Anywhere、Anyway”[10]。

  4結論

  在“互聯網+”背景下,充分利用各種移動互聯網教學平臺的優勢,將其貫穿于用于實驗教學中,做到課前幫助學生預習,課中有益于學生實驗操作和教師指導,課后有益于鞏固學習。很重要的一點是學生可以靈活安排自己的課外時間自主學習,實驗中也可以隨時學習強化,既方便又實用。通過三年左右的教學實踐,證實這種教學模式取得了很好的實踐效果,學生接受度很高,我們在實踐中也根據學生的使用情況不斷完善教學模式。需要提及的是,實驗教學中使用移動互聯網的線上教學不能完全替代教師的作用,它能在一定程度上輔助實驗教學的實施,解決傳統物理化學實驗教學模式的不足。

  參考文獻

  [1]余梅,周建敏.MOOC背景下移動互聯網技術在高校教學中的應用前景[J].廣州化工,2014(15):238-239.

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  [3]鄭兆華,彭金蓮,邱錫光,等.移動互聯網在高校教育中的應用[J].計算機教育,2014(5):80-83.

  [4]王喆.移動互聯網在高校課堂教學中的應用研究[J].中國包裝工業,2015(20),175-177

  [5]韓冰,韓雪,李次力,等.微信在食品工藝學實驗教學中的應用探索[J].農產品加工綜刊,2015(5):77-78.

  [6]楊亞平.“互聯網+”背景下移動學習在高校專業課教學中的實踐與探索-以暨南大學為例[J].科教文匯旬刊,2016(23):27-29.

  [7]盧程佳.微信支持下的混合式學習設計與應用研究[D].浙江師范大學,2015.

  [8]劉梅,朱鵬飛,張世紅.基于SPOC的“大學化學實驗”混合式教學模式研究[J].化學教育,2017,38(12):26-29.

  [9]錢保俐.翻轉課堂教學模式在高等院校實驗課程教學中的應用設計[J].中國教育技術裝備,2014(6):114-115.

  [10]李琴.基于翻轉課堂的高校化學實驗教學模式探究[J].西部素質教育,2015(11):35-36.

  作者:陳上 劉文萍 楊朝霞 吳顯明 單位:吉首大學化學化工學院


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