焦琳娟, 郭會(huì)時(shí)

(韶關(guān)學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 廣東 韶關(guān) 512005)

新建構(gòu)主義下基于微課的高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

焦琳娟, 郭會(huì)時(shí)

(韶關(guān)學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院， 廣東 韶關(guān) 512005)

以新建構(gòu)主義理論為指導(dǎo),探討 “微課+課堂實(shí)驗(yàn)”“微課+虛擬實(shí)驗(yàn)+課堂實(shí)驗(yàn)”“微課+虛擬實(shí)驗(yàn)+畢業(yè)實(shí)習(xí)”和“微課+虛擬實(shí)驗(yàn)+開(kāi)放實(shí)驗(yàn)”4種教學(xué)模式的構(gòu)建,根據(jù)不同類型的實(shí)驗(yàn),將微課與虛擬實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來(lái),綜合4種教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情,幫助學(xué)生建構(gòu)自身知識(shí)體系,培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

新建構(gòu)主義； 微課； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育的重要組成部分,它對(duì)培養(yǎng)理工科學(xué)生的動(dòng)手能力、思考能力、創(chuàng)新能力等有著不可替代的重要作用。但是,由于受到經(jīng)費(fèi)和場(chǎng)地的限制,實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、型號(hào)落后、難以更新?lián)Q代跟上科技發(fā)展等問(wèn)題[1-2],致使學(xué)生得不到應(yīng)有的實(shí)踐鍛煉,嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。《教育信息化“十三五”規(guī)劃》指出“強(qiáng)化教育信息化對(duì)教學(xué)改革,尤其是課程改革的服務(wù)與支撐”[3]。因此,以學(xué)生的實(shí)際需要為根本開(kāi)發(fā)微課程,探索基于微課程的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,就成為解決這一難題的有效手段和方法。

1 微課的起源和組成

微課最早起緣于美國(guó)北愛(ài)荷華大學(xué)LeRoyA.McGrew教授提出的60 s課程,以便在舞會(huì)或電梯等非正式場(chǎng)合給大家普及化學(xué)知識(shí)[4],而現(xiàn)在我們熟知的微課程概念則由美國(guó)新墨西哥州圣胡安學(xué)院的高級(jí)教學(xué)設(shè)計(jì)師David Penrose于2008年提出,他認(rèn)為微課在相應(yīng)的作業(yè)與討論的支持下,能夠與傳統(tǒng)課堂教學(xué)取得相同的效果[5]。微課全稱是“微型視頻課程”,是指基于教學(xué)設(shè)計(jì)思想,使用多媒體技術(shù)在10 min左右時(shí)間就一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性講解的一段視頻[6-7]。微課的核心組成內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻,同時(shí)還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測(cè)試及學(xué)生反饋、教師點(diǎn)評(píng)等輔助性教學(xué)資源,它們以一定的組織關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同營(yíng)造了一個(gè)半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用小環(huán)境[8]。

2 微課是體現(xiàn)新建構(gòu)主義的一種教學(xué)手段

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的學(xué)習(xí)特點(diǎn),2011年王竹立教授對(duì)建構(gòu)主義、認(rèn)知主義等傳統(tǒng)學(xué)習(xí)理論進(jìn)行改良和創(chuàng)新,提出新建構(gòu)主義[9]。新建構(gòu)主義注重教學(xué)“以學(xué)生為中心,以教師為指導(dǎo)”,強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索和對(duì)所學(xué)知識(shí)的主動(dòng)構(gòu)建,并注重培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作交流與創(chuàng)新精神。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的知識(shí)碎片化學(xué)習(xí),新建構(gòu)主義提出了零存整取式學(xué)習(xí)策略[10-11]。微課程恰恰就是一種“拆零復(fù)整”工作。微視頻在較短時(shí)間內(nèi)所提煉出的核心知識(shí)點(diǎn)打破了學(xué)習(xí)者框架式學(xué)習(xí)思維定勢(shì),有效消解知識(shí)的體系化和結(jié)構(gòu)化,微課這種化整為零的教學(xué)手段有利于知識(shí)的重構(gòu)、對(duì)接和創(chuàng)新。由于微課程資源既分散又具有內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性,因此,又有利于個(gè)性化知識(shí)體系的建立,實(shí)現(xiàn)化零為整。

3 新建構(gòu)主義下微課在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

3.1 有效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是標(biāo)準(zhǔn)的3步曲:學(xué)生預(yù)習(xí)—教師講解—學(xué)生操作。為了能在有限的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn),通常情況下教師讓學(xué)生如何做,學(xué)生就如何做,學(xué)生幾乎沒(méi)有自主實(shí)驗(yàn)的權(quán)利,這嚴(yán)重遏制了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如果能將基本操作、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等制作成微課,那么學(xué)生就可以利用課間、等人、吃飯等“碎片化”時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí),難點(diǎn)和重點(diǎn)知識(shí)還可以反復(fù)觀看,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行生生或師生交流。通過(guò)這樣的課前微課學(xué)習(xí),學(xué)生基本上已經(jīng)掌握了實(shí)驗(yàn)基本操作、實(shí)驗(yàn)原理等知識(shí),因此,實(shí)驗(yàn)課時(shí)教師要么不講、要么少講,將時(shí)間還給學(xué)生,鼓勵(lì)學(xué)生大膽進(jìn)行探索性研究,在將新知識(shí)內(nèi)化、建構(gòu)形成自身知識(shí)體系的同時(shí)培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3.2 彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中硬件方面的不足

隨著普通高等院校學(xué)生規(guī)模的急劇膨脹,導(dǎo)致學(xué)生人數(shù)的增加與實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、儀器設(shè)備不足的矛盾愈加突出。如果能借助于Balabolka、Camtasia Studio、Adobe Captivate等專業(yè)軟件，將那些本來(lái)應(yīng)該開(kāi)設(shè)、但因?yàn)樵O(shè)備和場(chǎng)地的限制只能十幾人一組或停開(kāi)的實(shí)驗(yàn)，以微課的形式呈現(xiàn)在學(xué)生面前,無(wú)疑可彌補(bǔ)原來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足,給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)新的教學(xué)方法。

3.3 彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中軟件方面的不足

“雙師型”實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重要的軟件條件,但是目前高校教師普遍缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),致使培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生理論強(qiáng)、實(shí)踐弱。如果聘請(qǐng)有著豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士一起開(kāi)發(fā)微課型實(shí)驗(yàn)課程,那么這樣的實(shí)驗(yàn)課程即使在實(shí)驗(yàn)教師人數(shù)少、實(shí)驗(yàn)教師沒(méi)有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的情況下,也能實(shí)現(xiàn)理論、實(shí)驗(yàn)并重,基本操作能力和創(chuàng)新能力同時(shí)培養(yǎng),驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)比例合理的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

4 微課環(huán)境下實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

微課可以將傳統(tǒng)課堂與網(wǎng)絡(luò)課堂融合,是一種具有交互功能的開(kāi)放式在線學(xué)習(xí)方式。如果將微課與虛擬實(shí)驗(yàn)、課堂實(shí)驗(yàn)等有機(jī)結(jié)合起來(lái),構(gòu)建具有化學(xué)特色的逐層提高的實(shí)驗(yàn)開(kāi)放課程,讓學(xué)生擁有更多可供選擇的學(xué)習(xí)資源,實(shí)現(xiàn)虛擬資源網(wǎng)絡(luò)共享和實(shí)體資源的全校師生共享,必然在一定程度上解決高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中存在的問(wèn)題,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化管理,給高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。

4.1 微課程+課堂實(shí)驗(yàn)

“無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”“有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”“分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”和“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)”是化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境工程等化學(xué)專業(yè)的4大基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,重點(diǎn)在于要求學(xué)生掌握基本操作和基本知識(shí)的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)類型以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主,綜合型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)為輔。這4門實(shí)驗(yàn)課程適合以微課程+課堂實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)。

在建設(shè)這4門課程的微課教學(xué)資源時(shí),應(yīng)將基本操作單獨(dú)做成微課,如“分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”一定要包含以下5節(jié)微課:滴定管、移液管(吸量管)、溶解和定容、分析天平和常壓過(guò)濾。學(xué)生通過(guò)反復(fù)觀看視頻就可以掌握分析化學(xué)最主要的基本操作,無(wú)需課堂上教師一步步講解、一步步演示。

在制作每個(gè)具體實(shí)驗(yàn)的微課時(shí),應(yīng)設(shè)置理論教學(xué)模塊、演示模塊、在線測(cè)試和在線交流模塊,目的是讓學(xué)生看過(guò)微課視頻后就能明白實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等,并且可以通過(guò)在線交流,與同學(xué)和老師一起交流學(xué)習(xí)心得,通過(guò)在線測(cè)試檢測(cè)自己是否掌握了該實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)。

需要注意的是,微課教學(xué)只是讓學(xué)生通過(guò)視頻對(duì)所要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)先進(jìn)行一個(gè)直觀的理論學(xué)習(xí),而培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、實(shí)事求是的科學(xué)素養(yǎng)等,只能在課堂實(shí)驗(yàn)完成。所以,教師一定要重視課堂實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果,在新建構(gòu)主義的教育理念下,通過(guò)引導(dǎo)、啟發(fā),讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題,提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力。

4.2 微課程+虛擬實(shí)驗(yàn)+課堂實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師最怕上“儀器分析”“化工原理”“環(huán)境工程學(xué)”等實(shí)驗(yàn),因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)往往要用到一些專用的大型儀器,這些儀器造價(jià)高,學(xué)校一般只購(gòu)置1～2臺(tái),一個(gè)60人的教學(xué)班,教師至少講解5遍才能將實(shí)驗(yàn)帶完。教師口干舌燥,但教學(xué)效果甚微。因?yàn)閷W(xué)生只能是走馬觀花,忙著記錄數(shù)據(jù),對(duì)于儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何、如何設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù)、日常如何保養(yǎng)儀器、儀器出現(xiàn)故障如何維修等問(wèn)題全然不知。

如果采用微課程+虛擬實(shí)驗(yàn)+課堂實(shí)驗(yàn)這種教學(xué)模式,問(wèn)題就可得到一定程度的緩解。在這種新的教學(xué)模式中,微課側(cè)重于介紹實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟,虛擬實(shí)驗(yàn)主要給學(xué)生提供像在真實(shí)環(huán)境中一樣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,讓學(xué)生在多次反復(fù)的練習(xí)中,掌握大型儀器的結(jié)構(gòu)、基本操作、維護(hù)、維修等知識(shí)。當(dāng)學(xué)生對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)操作技能都有了一定程度的掌握之后,再申請(qǐng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此,任課教師無(wú)需多講,只需在關(guān)鍵步驟提醒學(xué)生、啟發(fā)學(xué)生即可。

這種新的教學(xué)模式不僅降低了教師的勞動(dòng)強(qiáng)度,而且彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和儀器設(shè)備的不足,同時(shí)教學(xué)效果得到大幅度提高。另外,微課和虛擬實(shí)驗(yàn)可以加入動(dòng)畫、聲音、圖像等模擬效果,使學(xué)生身臨其境,像玩游戲一樣投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中。在這種逼真的環(huán)境中,學(xué)生會(huì)全身心地投入到技能操作中去,既保證實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮托Ч?還能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性,獲得了在真實(shí)條件下難以獲得的信息[12]。

4.3 微課程+虛擬實(shí)驗(yàn)+畢業(yè)實(shí)習(xí)

隨著時(shí)代的進(jìn)步,一些儀器分析方法,如ICP—AES、ICP—MS、GC—MS、LC—MS、NMR等,已成為化學(xué)工作者必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。但是地方高校由于辦學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張,無(wú)法購(gòu)買上述儀器,這些實(shí)驗(yàn)被迫停開(kāi),致使培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生知識(shí)老化、動(dòng)手能力差,不能符合社會(huì)需求。

韶關(guān)市出入境檢驗(yàn)檢疫局、韶關(guān)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站、韶關(guān)市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所、韶關(guān)市核工業(yè)二九研究所是我?；瘜W(xué)與環(huán)境工程學(xué)院簽約的4家實(shí)習(xí)基地。這幾年隨著國(guó)家增加經(jīng)費(fèi)投入,這4家單位基本上都購(gòu)置了上述大型儀器。因此,采用微課程+虛擬實(shí)驗(yàn)+畢業(yè)實(shí)習(xí)的教學(xué)方法無(wú)疑是我校破解尷尬局面的一種方法。

實(shí)習(xí)前,學(xué)生通過(guò)微課程和虛擬實(shí)驗(yàn)提供的教學(xué)資源,反復(fù)學(xué)習(xí)這些儀器的基本原理、結(jié)構(gòu)、基本操作、基本應(yīng)用等知識(shí),通過(guò)測(cè)試后,被安排到這4家單位進(jìn)行為期3～6個(gè)月的畢業(yè)實(shí)習(xí)。這期間,學(xué)生在實(shí)習(xí)單位指導(dǎo)教師的幫助下,利用這些儀器進(jìn)行一些實(shí)際樣品的分析測(cè)試,遇到問(wèn)題解決問(wèn)題,動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力都得到提高。

4.4 微課程+虛擬實(shí)驗(yàn)+開(kāi)放實(shí)驗(yàn)

我國(guó)高等教育法第五條明確規(guī)定: “高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才。”[13]為此,高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)不再局限于課堂實(shí)驗(yàn),而是通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室延伸學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練。對(duì)于化工類學(xué)生來(lái)說(shuō),創(chuàng)新性研究項(xiàng)目的實(shí)施步驟多半是合成—表征—應(yīng)用,表征就要用到諸如透射電子顯微鏡、X射線衍射儀、紫外可見(jiàn)光漫反射光譜儀、掃描電子顯微鏡等大型儀器,但普通高等院校一般缺乏這些儀器,因此本科生沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)相關(guān)知識(shí),無(wú)法解釋委托公司表征出來(lái)的數(shù)據(jù),只能指導(dǎo)教師親自代勞了,削弱了學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的培養(yǎng)宗旨。

如果將化工類常用表征儀器的實(shí)驗(yàn)原理、構(gòu)造、基本操作、數(shù)據(jù)處理、譜圖解釋等知識(shí)制作成生動(dòng)的微課,再加以虛擬實(shí)驗(yàn)的仿真效果,讓學(xué)生多次虛擬操作、多次解釋譜圖,必然會(huì)提高學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力,使學(xué)生能夠自主解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果,為下一步實(shí)驗(yàn)方向提供改進(jìn)意見(jiàn)。將微課和虛擬實(shí)驗(yàn)引入學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)驗(yàn),不僅能拓寬學(xué)生的知識(shí)面,而且能充分發(fā)揮學(xué)生的自主性,啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用微課程,打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)空限制,能滿足不同知識(shí)層次學(xué)生的要求。根據(jù)不同類型的實(shí)驗(yàn),將微課程與虛擬實(shí)驗(yàn)、課堂實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來(lái),綜合4種教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情,激發(fā)其創(chuàng)新能力。但微課畢竟是一個(gè)新的教學(xué)手段,為進(jìn)一步完善微課在教學(xué)中發(fā)揮的作用，還需要注意以下幾點(diǎn):

(1) 微課既可以安排為課前自學(xué),也可以安排為課后復(fù)習(xí),甚至也可以安排為堂上學(xué)習(xí)。教師需更新教育理念,以新建構(gòu)主義為宗旨,以不同實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)為抓手,充分挖掘微課的內(nèi)容精簡(jiǎn)、主題突出、使用便捷、形式多樣等特點(diǎn),優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

(2) 微課仍然是現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的輔助、補(bǔ)充性手段,因此它的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用仍然需要以現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)器材和儀器設(shè)備的更新與完善為基礎(chǔ)。

(3) 由于目前專業(yè)教師的計(jì)算機(jī)水平有限,使高質(zhì)量的微課的研究和開(kāi)發(fā)不得不依靠計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)人員,但計(jì)算機(jī)專業(yè)人員對(duì)化工實(shí)驗(yàn)不甚熟悉,甚至一無(wú)所知,因此,只有化工類專業(yè)人員與計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)人員充分、有效地結(jié)合,才能使高質(zhì)量微課的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)得到較快的發(fā)展和應(yīng)用。

(4) 微課只是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必要和有益的輔助手段,它無(wú)法完全代替真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作,因此二者必須相互補(bǔ)充、相互促進(jìn),才能更好地服務(wù)于創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

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Reform on experimental teaching mode for university chemical engineering majors based on micro-class under new constructivism

Jiao Linjuan, Guo Huishi

(College of Chemistry and Environmental Engineering,Shaoguan University, Shaoguan 512005, China)

With the new constructivism theory as a guide, the construction of the four teaching modes such as micro-class + classroom experiment, micro-class + virtual experiment + classroom experiment, micro-class + virtual experiment + graduation practice and micro-class + virtual experiment + open experiment is explored. According to the different types of experiments, the micro-class is organically combined with the virtual experiments, classroom experiments and graduation practice. These four teaching modes can fully arouse the students’ initiative and learning enthusiasm, and help them to construct their own knowledge system and cultivate their innovative ability.

new constructivism; micro-class; experimental teaching mode

10.16791/j.cnki.sjg.2017.08.048

2017-03-13 修改日期：2017-04-06

2016年廣東省高等教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目([2016]479)；韶關(guān)學(xué)院第十六批校級(jí)教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目(SYJY20151609)

焦琳娟(1970—),女,安徽巢湖,碩士,副教授,主要從事分析化學(xué)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)管理工作等.E-mail：1379266851@qq.com

G642.0

B

1002-4956(2017)08-0192-03