“普通化學(xué)”微課教學(xué)的方法設(shè)計(jì)與思路探討

任凌霄 張東平 徐 威

(南京工程學(xué)院 環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 南京 211167)

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

微課是當(dāng)前我國教育信息化發(fā)展的熱點(diǎn)，它是指“為支持翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)、混合學(xué)習(xí)、移動學(xué)習(xí)等多種新型個(gè)性化學(xué)習(xí)方式和網(wǎng)絡(luò)教研方式，以短小精悍的教學(xué)視頻為主要載體，針對某個(gè)知識點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而精心設(shè)計(jì)開發(fā)的一種數(shù)字化學(xué)習(xí)資源包”[2]。盡管高校微課教學(xué)的快速發(fā)展有其時(shí)代背景和切實(shí)的現(xiàn)實(shí)需求，但是也有一些人對其存在質(zhì)疑，比如微課會導(dǎo)致知識碎片化、微課的教學(xué)效果缺少統(tǒng)一評判標(biāo)準(zhǔn)等。本文基于“普通化學(xué)”課程中的電化學(xué)章節(jié)中的原電池內(nèi)容，通過實(shí)際微課教學(xué)過程中的學(xué)情和重難點(diǎn)分析，開展翔實(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)與思路探討，為相關(guān)學(xué)科的教育技術(shù)發(fā)展和教學(xué)改革提供參考。

1 從不同角度明確教學(xué)目標(biāo)

1.1 知識目標(biāo)

使學(xué)生明確傳統(tǒng)原電池和雙室原電池的基本結(jié)構(gòu)，掌握判斷原電池正負(fù)極的三種方法；使學(xué)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(zhǔn)確描述電流和電子的運(yùn)動方向；使學(xué)生清楚鹽橋的重要作用；初步知曉當(dāng)前電化學(xué)的國際研究熱點(diǎn)。

1.2 能力目標(biāo)

學(xué)生能夠了解典型原電池案例中的技術(shù)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?xiàng)l例；提高學(xué)生開展電化學(xué)方面工程設(shè)計(jì)的知識水平和實(shí)踐能力。

1.3 情感目標(biāo)

激發(fā)學(xué)生對電化學(xué)和相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)的深度認(rèn)知和學(xué)習(xí)熱情；理解原電池在新能源開發(fā)和我國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程中的重要性。

2 開展科學(xué)全面的學(xué)情分析

2.1 教學(xué)對象分析

在進(jìn)行正式微課教學(xué)過程前，本教學(xué)組從已知、未知、能知、想知、怎么知這幾方面進(jìn)行分析，從“以學(xué)生為中心”去落實(shí)教學(xué)理念。首先，“普通化學(xué)”是面向理工科相關(guān)專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課程，而本科生在中學(xué)時(shí)代對于化學(xué)知識也已經(jīng)有一定的掌握，因此他們具備了必要的理論基礎(chǔ)、自學(xué)能力和學(xué)習(xí)方法，樂于接受專業(yè)且逐漸深入的知識。其次，盡管很多學(xué)生理解大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的具體過程，但是對具體科學(xué)問題尚缺乏系統(tǒng)機(jī)理的理解，而當(dāng)前高校課程建設(shè)趨向?qū)嶋H應(yīng)用，學(xué)生已通過課程實(shí)踐或虛擬仿真等過程了解到大量日常生活和生產(chǎn)建設(shè)的實(shí)際工程問題，因此學(xué)生們對于實(shí)際工作需求的知識更為渴望。最后，在我國大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、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(diǎn)，相關(guān)課程需要在內(nèi)容上緊貼時(shí)代需求，激發(fā)學(xué)生儲備相關(guān)知識和學(xué)習(xí)電化學(xué)的興趣和熱情，因此教師們在教學(xué)載體和形式上需進(jìn)一步創(chuàng)新。

2.2 授課知識點(diǎn)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(xué)生都必須掌握的重要知識點(diǎn)。很多理工科學(xué)生在高中時(shí)代或其他課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)了電化學(xué)的相關(guān)知識，但是它們在知識深度上偏低。因此教學(xué)組在微課的設(shè)計(jì)過程中須在深度上有一定拓展，讓同學(xué)們切實(shí)了解“原電池的工作過程和技術(shù)難點(diǎn)”；此外為了符合當(dāng)前“科學(xué)育人”和“培養(yǎng)復(fù)合型人才”的迫切需求，教學(xué)組也在廣度上進(jìn)行了大量的延展，為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

此時(shí)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)，這將有助于他們理解并掌握原電池的本質(zhì)——氧化還原反應(yīng)。

原電池的學(xué)習(xí)難點(diǎn)在于根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)電池的內(nèi)在工作機(jī)理。掌握原電池如何產(chǎn)生電流能有助于學(xué)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(shè)計(jì)電池的思維模型。

2.3 教學(xué)困難分析

“普通化學(xué)”多開設(shè)于本科生的大一或大二階段，他們的思維還是受到高中學(xué)習(xí)的影響，擅長形象思維，學(xué)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(xué)資源。然而大量教師僅借助PPT進(jìn)行機(jī)械單向灌輸，而忽視了“電化學(xué)”章節(jié)教學(xué)內(nèi)容概念多、機(jī)理深且抽象的特點(diǎn)，這會降低學(xué)生的主觀能動性和學(xué)習(xí)效果。

基礎(chǔ)化學(xué)類課程往往包括諸多化學(xué)反應(yīng)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然而目前大多數(shù)化學(xué)類課程的教學(xué)計(jì)劃中理論課和實(shí)驗(yàn)課所占比例仍差別較大，實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容也多為通識理論內(nèi)容的佐證，而學(xué)生們對具有專業(yè)特色實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)熱情更大[3]，因此需要以其他形式將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)等科學(xué)靈活地引入教學(xué)過程。

“普通化學(xué)”課程涉及熱化學(xué)、電化學(xué)、水溶液化學(xué)等知識點(diǎn)，還包括與生物、材料等學(xué)科的交叉知識點(diǎn)，內(nèi)容相對繁雜。同時(shí)，課程目標(biāo)之一便是在先行課的基礎(chǔ)上，運(yùn)用物理和數(shù)學(xué)的有關(guān)方法理論進(jìn)一步研究化學(xué)反應(yīng)的普遍規(guī)律，對化學(xué)現(xiàn)象從理論上給予更深刻、更本質(zhì)的說明，一些章節(jié)中的公式推導(dǎo)和概念內(nèi)容相對枯燥。因此，學(xué)生掌握知識的過程和實(shí)際結(jié)果存在較大的差異，傳統(tǒng)或者單一的教學(xué)手段容易挫傷部分學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而大學(xué)里積重難返的評價(jià)體系也會影響老師教學(xué)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(xué)方法。

由于本門課程的基礎(chǔ)地位，大多數(shù)教材的更新速度較慢，某些章節(jié)的內(nèi)容與當(dāng)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(chǔ)理論知識與實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)出間的緊密聯(lián)系。此外，當(dāng)前“普通化學(xué)”教學(xué)過程中課程思政內(nèi)容相對不足，需要教師探索如何將教學(xué)過程與思想德育教育有機(jī)結(jié)合，“潤物細(xì)無聲”地實(shí)現(xiàn)課程思政教育目標(biāo)。

3 基于微課的教學(xué)方法與設(shè)計(jì)

3.1 情境教學(xué)法

情境教學(xué)法是指在教學(xué)過程中有目的地引入或創(chuàng)設(shè)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(xué)生的態(tài)度體驗(yàn)，從而幫助學(xué)生理解所選知識點(diǎn)，并使學(xué)生心理機(jī)能得到發(fā)展[4]，教學(xué)組在進(jìn)行原電池內(nèi)容微課設(shè)計(jì)時(shí)包括問題情境和實(shí)驗(yàn)情境。

問題情境主要體現(xiàn)于微課教學(xué)起始階段，所選場景需體現(xiàn)時(shí)效性和普適性，教學(xué)組通過引入學(xué)生在中學(xué)時(shí)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(xué)們學(xué)習(xí)原電池的興趣，通過對電池的廣泛應(yīng)用和發(fā)展前景介紹，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生對章節(jié)課程目標(biāo)進(jìn)行思考。

隨后，教學(xué)組在模擬實(shí)驗(yàn)情景中通過科學(xué)的設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)際模型構(gòu)建：將檸檬和小燈泡換為電解質(zhì)溶液和靈敏電流計(jì)，這種方法的可控性更強(qiáng)、適用性更高、更生動有效，也便于系統(tǒng)引出專業(yè)術(shù)語和科學(xué)知識。接著，考慮到學(xué)生們對于實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣，我們在微課制作過程中采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對多種工況下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作和分析，通過不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引出原電池的工作要素，為學(xué)生提供專業(yè)知識和學(xué)習(xí)內(nèi)容指示。

3.2 多媒體輔助的啟發(fā)式教學(xué)法

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

教學(xué)組精心選取和設(shè)計(jì)多媒體教學(xué)素材，以優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，形象生動地為學(xué)生提供學(xué)習(xí)指示。首先以模擬實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)理論教學(xué)無法深入實(shí)驗(yàn)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(xué)重難點(diǎn)。教學(xué)過程側(cè)重啟發(fā)和互動，在此過程中引導(dǎo)學(xué)生主動思考和分組討論，并在隨后的教學(xué)中對學(xué)生的總結(jié)給予回應(yīng)。在這個(gè)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(xué)生長時(shí)間閱讀文字產(chǎn)生的視覺疲勞。結(jié)合教師的講解、歸納和引申，可以實(shí)現(xiàn)“實(shí)物-虛擬-教學(xué)”的統(tǒng)一，從而正確引領(lǐng)學(xué)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(xué)法

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

針對上述問題，本教學(xué)組在微課教學(xué)過程中做到“以學(xué)生為中心，加強(qiáng)小組學(xué)習(xí)實(shí)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(diǎn)。

科學(xué)構(gòu)建合作學(xué)習(xí)小組：教學(xué)組會綜合考慮知識基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)態(tài)度、個(gè)人性格特點(diǎn)等因素，盡可能讓不同層次的學(xué)生均勻分配在各個(gè)組內(nèi)，這樣有利于形成互幫互助、彼此鼓勵和監(jiān)督的氛圍；同時(shí)，在合作過程中需要明確學(xué)生角色、強(qiáng)化個(gè)體責(zé)任。

明確并優(yōu)化學(xué)習(xí)規(guī)則和要求：學(xué)生課前準(zhǔn)備不足往往是導(dǎo)致課堂混亂的重要原因，而微課具有短小精悍、結(jié)構(gòu)主題情景化的特點(diǎn)，因此教學(xué)組會要求每位同學(xué)在課外充分自主預(yù)習(xí)微課內(nèi)容、初步形成自己的“專業(yè)思想”，從而避免課上討論時(shí)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(diǎn)時(shí)其他成員要學(xué)會傾聽和二次思考，正式討論交流應(yīng)當(dāng)聚焦具體問題并在教師暫?；蛑v解結(jié)束后進(jìn)行；同時(shí)，本教學(xué)組在正式授課時(shí)盡量營造平等愉悅的討論環(huán)境和民主寬松的學(xué)習(xí)氛圍，充分發(fā)揮個(gè)體探究能力。

通過科學(xué)的評價(jià)機(jī)制和適當(dāng)?shù)闹攸c(diǎn)講解積極引導(dǎo)：鑒于一些教師在課程資源建設(shè)中常存在的“重建設(shè)、輕應(yīng)用”的不足，本教學(xué)組在微課教學(xué)過程中認(rèn)真總結(jié)微課的應(yīng)用價(jià)值和教學(xué)模式，將教學(xué)過程分為自學(xué)探索課和講解點(diǎn)撥課；在此過程中教師小結(jié)對于分組探究具有畫龍點(diǎn)睛的作用；此外，電化學(xué)章節(jié)中的很多知識點(diǎn)和問題都是開放性的，相互展示和評價(jià)能促進(jìn)學(xué)生們進(jìn)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(shè)[8]，高校和教師們也已進(jìn)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(xué)科，教師們對于如何在自然科學(xué)類課程教學(xué)中挖掘思政點(diǎn)尚存疑惑，關(guān)于如何站在“政治性與學(xué)理性相統(tǒng)一，價(jià)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(dāng)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(xué)組在進(jìn)行電化學(xué)章節(jié)原電池內(nèi)容的微課教學(xué)過程中緊密結(jié)合核心知識要點(diǎn)、典型工程案例和內(nèi)在思政元素，遵循基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式(OBE)[10]，遵循“扣緊培養(yǎng)主線、聚焦培養(yǎng)目標(biāo)、融合培養(yǎng)資源”的步驟，將思政元素潛移默化地融入教學(xué)。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(shù)的背景下，能引導(dǎo)學(xué)生樹立“學(xué)習(xí)原電池可以更好地發(fā)展技術(shù)、改善民生、保護(hù)環(huán)境”的正面價(jià)值觀，不斷增強(qiáng)他們的生態(tài)文明意識。“聚焦培養(yǎng)目標(biāo)”是指本教學(xué)組在進(jìn)行原電池內(nèi)容微課教學(xué)時(shí)嚴(yán)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(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性?！叭诤吓囵B(yǎng)資源”是指本教學(xué)組充分發(fā)揮課堂教學(xué)育人的主戰(zhàn)場作用，在傳授專業(yè)知識的同時(shí)挖掘通識課程的育人內(nèi)涵，力求促進(jìn)學(xué)生能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一和快速推進(jìn)。為了實(shí)現(xiàn)這一過程，我們在教學(xué)中不斷積累資源并形成獨(dú)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(xué)過程中整合資源。

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

4 教學(xué)總結(jié)

4.1 教學(xué)素養(yǎng)

教學(xué)組深刻認(rèn)識到專業(yè)課在內(nèi)容和形式上不能是課本的簡單復(fù)制，而是需要考慮到專業(yè)知識的具體用途。尤其電化學(xué)知識是生態(tài)文明建設(shè)背景下學(xué)生的迫切需求，這要求教師構(gòu)建更加貼近實(shí)際和深入機(jī)理的知識體系，更好地為學(xué)生營造學(xué)習(xí)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(xué)組的老師會經(jīng)常深入工程一線，關(guān)注新技術(shù)和相關(guān)政策，講授當(dāng)前形勢下最貼近實(shí)際應(yīng)用的知識。

4.2 教學(xué)理念

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

4.3 教學(xué)技能

目前高校教學(xué)不能滿足于傳統(tǒng)的板書與面授，教師要解放思想、與時(shí)俱進(jìn)，不斷增加教學(xué)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(shí)，教師需要更多地思考和關(guān)注學(xué)生心理特點(diǎn)和需求變化，以更寬闊的視野提高教學(xué)課堂組織和教學(xué)環(huán)節(jié)策劃能力。