“互聯網+”背景下基礎化學實驗基于TBL與PBL協同模式的教學改革研究

郭晉邑，任有良，李燕怡，屈佳，曹寶月

（商洛學院化學工程與現代材料學院，陜西省尾礦資源綜合利用重點實驗室，陜西 商洛 726000）

化學實驗教學在化學學科的整個教學中起到關鍵性作用[1]。實驗教學質量直接影響到整個化學教學的質量[2]。高?；A化學實驗課是應用化學專業本科生必修的專業基礎課程，在人才培養中占據重要地位。在實驗教學中，學生需積極參與，具備問題意識和探索精神，熟練掌握基本操作技能，能主動發現、有效分析、準確解決問題，培養操作能力和深入理解觀察能力，進一步鞏固基本化學原理和專業理論知識，培養科學素養、創新精神，全面提升綜合素質，為學生獨立進行課題研究打下良好的基礎[3]。

傳統的基礎化學實驗授課以LBL（Lecture-Based Learning）教學模式為主[4]，課前學生依據課本預習實驗課內容并撰寫實驗報告，實驗課授課仍采用“照方抓藥”的板書教學模式[5]，此類教學方式難以達到預期的實驗效果，同時限制了學生實踐動手、獨立思考、分析解決問題的能力以及創新創造能力，影響學生對課程的興趣及積極性，造成教學效果不理想，授課質量下降。因此，在“互聯網+”背景下，需多措并舉對傳統教學方法進行改革，打通線上線下課堂，實現全方位優勢互補，有效彌補傳統LBL教學模式的先天不足，扭轉學生從被動學習回歸自主學習，以過程性評價構建一個較為科學、客觀、公正的實驗成績評分體系。

1 實驗教學改革思路

“互聯網+”能夠通過互聯網與傳統行業深度融合創造出新的發展生態[6]，將“互聯網+”技術應用于高校理論和實踐教學將成為一種必然的發展趨勢[7]。慕課（Massive Open Online Course，MOOC）是互聯網背景下一種大規模開放式在線學習模式[8]。將MOOC 作為一種即時共享資源和新型教學模式引入基礎化學實驗課中，以其高效便捷和生動形象大大提升了實驗課程的教學質量和效果。與傳統以教師課堂講授為主的LBL模式相比，TBL（Target-Based Learning）教學是以學生為主體，PBL（Problem-Based Learning）教學是以問題為基礎，兩者協同遵循小組討論模式作為核心的教學理念，開展提升學生創新思維和動手能力的教育教學方法[9-10]。

通過對應用化學基礎實驗教學的初步實踐和探索，發現學生更樂意接受TBL、PBL 教學模式，在實驗過程中表現得更積極、活躍，教學整體效果高于LBL 教學。通過實驗激發學生的自主思維、實踐能力和主觀能動性，逐步實現應用型、高素質、創新型綜合性人才培養的目標。經過實踐并不斷完善，形成了實驗教學新模式，如圖1所示。

圖1 實驗教學新模式

2 TBL 與PBL 協同模式在基礎化學實驗教學中的應用

“互聯網+”背景下基于TBL 與PBL 協同教學模式，輔以全方位開放實驗室管理模式以及多元化的成績認定考評機制，打通線上線下課堂，實現優勢互補，補齊傳統LBL 教學模式的短板，扭轉學生從被動學習回歸自主學習，助推教師授課模式從“大水漫灌”式向基于引導、探究的“精準滴灌”式轉變，有利于由個人漫無目的“單打獨斗”向以問題導向、通力合作的小組結構為主體的自由課堂討論模式轉變，旨在通過內生性的激勵措施，充分調動學生的學習積極性和主觀能動性，增強學生的參與感、獲得感，激發學習過程中的自主探索和創新創造力，較全面地考核學生的實驗態度、方法、技能和綜合素養。

2.1 基于TBL教學理念轉變，提升學生能動性

通過TBL以學生為主體的教學理念指導下，統籌微信公眾平臺和MOOC系統，形成新型高效的網絡學習生態。

微信作為當代大學生最主要的交流工具，為教學信息的傳播提供了平臺支撐。學生只需訂閱公眾號，即可隨時進行閱讀，反復學習，且信息的即時性使學生可以隨時隨地利用碎片時間進行自主學習。同時，微信公眾平臺“一對多”的信息傳播模式，讓教師可以在公眾號里及時掌握學生預習、復習的效果，查看學生對學習資料的點擊情況、學習時長、頻率、速度等，對問題學生可標注，及時交流糾偏。對優秀學生，鼓勵其積極參加競賽、拓展練習等，并根據學生學情進行有效管理，優化分組篩選當次實驗組，提前完成預實驗。通過微信公眾平臺發布實驗目標和學習任務，實驗組以涉及實驗重難點為導向，結合自身學習進度，有針對性通過MOOC 系統進行資源收集、整理、吸納。這種可視化模式改變了傳統教學中學生通過書本預習，靠腦補實驗畫面的缺陷，同時配以儀器設備裝置圖片和文字說明，方便學生直觀了解實物操作。

2.2 基于PBL教學方式革新，激發學生創新性

基于PBL教學方式的課堂以問題為導向，學生作為課堂主體，教師為主導。當次實驗由TBL教學模式篩選的實驗組重點講解實驗，包括對整體實驗介紹、預實驗成果展示和注意事項等進行說明，并根據具體實驗情況由組員為大家進行演示操作，其他組針對實驗組成果進行討論并進行最優方案認定。

同時，教師可以根據微信公眾號后臺提供的數據進行分析，引入“雨課堂”有針對性地進行講解，學生可實時發送彈幕互動，表達觀點、疑惑。教師通過學生的課堂反饋和小組討論情況適時調整上課節奏，讓學生進一步對實驗成敗的關鍵因素、具體注意事項等進行思考和討論，總結實驗影響因素并內化原理和操作步驟。最后將實驗組學生分派至各個小組進行實驗操作引導和糾偏。

通過PBL 教學模式，以“雨課堂”輔助觀摩教學、分組討論和實驗組“點帶面”模式開展教學，糾正學生在TBL 模式學習中遇到的誤區、盲區，并對知識加強內化與應用，充分調動課堂氣氛，激發學生學習興趣和創新創造能力起到積極作用。

2.3 全方位開放實驗室管理，加強學生主導性

高校實驗室是人才培養的關鍵支撐平臺，是培養學生實驗技能、科學素養和有效科學研究的基礎實踐基地。開放實驗室功能滿足了學生開展技能培訓和創新實踐的需求。針對目前高校平臺建設不完善、設備有效利用率低等問題，通過借助已有微信公眾號搭建網絡管理平臺，向學生和教師實時發布動態，更新當前環境下開放實驗室安全管理制度、開放時段，在保證正常教學活動下進行儀器錯峰預約及使用維護、項目申請與進展等，提升開放實驗室的共享水平，確保實驗活動的可持續發展。

2.4 多元化考評機制，助推學生專業性

傳統期末“一張卷”的考核方式已不再適應“互聯網+”背景人才培養的要求，采用多模塊、多元化考核評價學生實驗成績，以過程性評價構建一個較為科學、客觀、公正的實驗成績考評體系，才能較全面地考核學生的實驗態度、實驗效果、實驗技能和綜合素質，有利于加強教學過程控制和學生的自主學習。學生總成績分3 部分，表現成績占20%，實驗成績占50%和期末成績占30%。以TBL 模式下篩選實驗組為例，共設以下10 個考評指標，如表1 所示。

表1 實驗總成績評定

通過以創新過程考評機制為核心，保證考核的全面性和科學性，突出強調了學生的綜合素質和專業能力，對進一步提升學風、教風和教學質量影響深遠。

3 應用效果評價

利用TBL與PBL協同教學模式初步探索實踐后，為檢驗該模式的教學效果，通過問卷調查的方式，收集學生的反饋信息，結果見表2。

表2 學生問卷調查結果

通過TBL 與PBL 協同教學模式輔助學習，100%的學生認為對自己有幫助；68%的學生認為實驗學習效果大大提高；84%的學生認為節省了時間；95%的學生希望其他實驗課也使用公眾號輔助學習。

以上調查結果表明，學生對TBL與PBL協同教學模式輔助實驗教學高度認可。另外，有30%的學生希望教師課堂上講解注意事項，26%的學生希望教師課堂上講解操作步驟，16%的學生希望教師課堂上講解實驗原理。因為雖然經過自主學習和小組討論，但均次課的信息量大，學生很難做到全面梳理和完全掌握，所以需要教師在課堂上再做進一步講授。有16%的學生希望老師講解方案設計過程，表明還有相當一部分學生具有強烈的求知欲和深入學習的意愿，教師應分類施教，積極引導學生進行知識的探索、創新。

4 結束語

“互聯網+”背景下，本課題創造性構建TBL 與PBL協同教學模式，輔以全方位開放實驗室管理模式和多元化成績認定考評機制，充分利用現有MOOC 資源和“雨課堂”平臺的優勢功能，同時有效搭建更加完備的微信公眾平臺，打通線上線下課堂，實現全方位優勢互補。實驗課程將以TBL教學理念為指導，統籌微信公眾平臺和MOOC 系統形成新型高效的網絡學習生態，并基于PBL教學方式的課堂以問題為導向，扭轉傳統LBL教學模式現狀，以學生作為課堂主體，教師為主導，體現出學生為核心的先進理念。通過內生性的激勵措施，充分調動學生的學習積極性和主觀能動性，增強學生參與感、獲得感，激發學生學習過程中自主探索和創新創造力，較全面地考核學生的實驗態度、實驗方法、實驗技能和綜合素養，并助推教師授課模式從“大水漫灌”式向基于引導、探究的“精準滴灌”式轉變。

經過初步的探索與應用，TBL與PBL協同教學模式得到學生的高度認可，學生的學習效果、教師的教學效果和實驗課堂氛圍均得到顯著提高。學生希望更多的實驗課采用TBL與PBL協同教學模式來輔助學習，可見這種“互聯網+”背景下的有效創新，基于TBL 與PBL 的協同教學模式在基礎化學實驗中值得推廣應用。