大數(shù)據(jù)時代下的高校普通化學(xué)教學(xué)改革探析

馬 蘭，蔣珍菊，王 騰

(西華大學(xué)，四川 成都 610039)

普通化學(xué)是化工及非化學(xué)化工類本科學(xué)生的一門必修基礎(chǔ)課程，主要介紹化學(xué)基本原理和化學(xué)技能。是高?；瘜W(xué)與生命科學(xué)和技術(shù)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、材料等工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課之一，該課程全面地介紹了化學(xué)的知識體系和進(jìn)展以及化學(xué)在這些學(xué)科中的應(yīng)用，課程內(nèi)容豐富，涉及知識范圍較寬，具有較強的實際應(yīng)用價值，與現(xiàn)代工業(yè)及日常生活緊密相關(guān)。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，我國高等教育的改革和發(fā)展進(jìn)入了一個新的歷史階段，大數(shù)據(jù)背景下對教育體制、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革提出了全新的要求，也是我國高等教育改革面臨的重要問題[1-2]。

1 高等工科專業(yè)普通化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)模式單一

普通化學(xué)這門課程將高校工科部分專業(yè)的無機化學(xué)、物理化學(xué)和有機化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容有機地融合在一起，并將具有相似性與連貫性的無機化學(xué)和物理化學(xué)內(nèi)容安排在一起，同時對有機化學(xué)的基本知識進(jìn)行較完整的介紹。但該門課程與大部分課程類似，授課內(nèi)容上遵循教學(xué)大綱及教材內(nèi)容，缺乏對科研前沿內(nèi)容的跟蹤，講授課本知識較單一，難以調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣和積極性。另外，大多數(shù)教學(xué)模式仍采用全程教師講授的被動式灌輸教學(xué)方式，大大地削弱了學(xué)生主動思考和自主學(xué)習(xí)能力。長期以來，學(xué)生易對該課程失去學(xué)習(xí)興趣，出現(xiàn)抵觸學(xué)習(xí)課程等現(xiàn)象，導(dǎo)致大學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量下降。

1.2 教學(xué)內(nèi)容缺乏與各學(xué)科特點的有效結(jié)合

現(xiàn)階段，高校大多數(shù)課堂教學(xué)內(nèi)容仍然偏重于課本的理論知識，課程內(nèi)容在設(shè)置上沒有針對性。比如普通化學(xué)這門課程是高?；瘜W(xué)與生命科學(xué)和技術(shù)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、材料等理工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，但教學(xué)過程中并沒有針對不同專業(yè)在內(nèi)容上和相關(guān)專業(yè)特點進(jìn)行有效結(jié)合。這容易導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為該門課程與本專業(yè)背景聯(lián)系不緊密，對課程內(nèi)容不引起重視，從而失去學(xué)習(xí)動力。

1.3 無法正確掌握學(xué)生的接受能力

由于高校教學(xué)不同于中小學(xué)教學(xué)，對學(xué)生平時的考核較少，教師無法快速地獲得學(xué)生對知識的掌握能力，高校課堂教學(xué)效果不佳是目前我國高校教學(xué)普遍存在的問題。隨著大學(xué)的課程改革的不斷深入，大學(xué)課程的課時被壓縮，因此教學(xué)進(jìn)度加快，學(xué)生需在短時間內(nèi)消化大量的知識點。另外，課堂考核形式單一，考核結(jié)果只能體現(xiàn)在分?jǐn)?shù)，很難去結(jié)合學(xué)生個人的特點而因材施教，因此不能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力以及分析和解決問題的能力，導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。

2 大數(shù)據(jù)對普通化學(xué)教學(xué)改革的影響

在大數(shù)據(jù)時代背景下，人類經(jīng)濟社會發(fā)生了巨大的改變，信息技術(shù)的快速發(fā)展對各行各業(yè)均產(chǎn)生了重大影響，對高校在教學(xué)科研及人才培養(yǎng)方面提出了新的要求。以高等工科普通化學(xué)這門課程為例，普通化學(xué)是一門普適性高和應(yīng)用性很強的學(xué)科，在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，單調(diào)的理論知識傳授幾乎占據(jù)了教學(xué)的全部，教學(xué)圍繞著教師、書本、課堂來開展。而在大數(shù)據(jù)技術(shù)飛速發(fā)展的情況下，學(xué)生可通過多種途徑或方式來獲得信息并學(xué)習(xí)知識，而目前傳統(tǒng)的課堂教學(xué)已無法滿足學(xué)生對知識的需求。尤其是像慕課(MOOC)、微課等新型授課方式的大力推廣，使傳統(tǒng)教學(xué)模面臨著前所未有的挑戰(zhàn)[3-4]。因此，在大數(shù)據(jù)科學(xué)不斷發(fā)展的背景下，提高教學(xué)質(zhì)量和發(fā)展新型多元教學(xué)模式是高校教學(xué)改革亟待解決的問題。

雖然大數(shù)據(jù)的發(fā)展使高校教育改革面臨著巨大的挑戰(zhàn)，但正因為大數(shù)據(jù)科學(xué)發(fā)展越來越成熟，也為高等教育的改革注入了新的力量，為高校教育改革迎來了新的機遇。

3 大數(shù)據(jù)驅(qū)動下的工科普通化學(xué)教學(xué)改革策略

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是在大數(shù)據(jù)時代的驅(qū)動下，如何快速地接受并適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代帶來的嚴(yán)峻考驗，已成為我國高等教育改革目前面臨的重要問題。

3.1 策略一 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，加強與專業(yè)的有機結(jié)合

教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與相關(guān)專業(yè)背景緊密結(jié)合，授課內(nèi)容應(yīng)根據(jù)學(xué)科不同做出相應(yīng)的變化，做到有針對性。根據(jù)不同學(xué)科的背景特點在內(nèi)容上有針對性的調(diào)整。以我校普通化學(xué)課程為例，該課程是我校土木、材料、航空類、環(huán)境等理工科專業(yè)必修的基礎(chǔ)課。但從教學(xué)情況來看，教學(xué)效果均不太理想，經(jīng)分析很重要的一點原因就是學(xué)生認(rèn)為該課程與其專業(yè)的相關(guān)性不高，沒有引起重視。普通化學(xué)這門課程的內(nèi)容主要介紹了物質(zhì)聚集態(tài)、化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)平衡等化學(xué)基本原理以及電解質(zhì)溶液的解離平衡、電化學(xué)平衡和相平衡相關(guān)知識，另外對界面現(xiàn)象和膠體分散系也進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。課程內(nèi)容涵蓋了寬泛的知識點，并且是上述工科專業(yè)必須掌握的基礎(chǔ)知識。而如果僅在課堂上只是講授課本知識，往往不能讓學(xué)生與其專業(yè)背景聯(lián)系，造成學(xué)生對該門課程的重視程度不夠。因此，要達(dá)到好的教學(xué)效果，首先就需要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行針對性的改進(jìn)；比如，針對于材料專業(yè)的學(xué)生，在講授該門課程時，應(yīng)該引入接地氣的實際應(yīng)用案例以及和專業(yè)緊密相關(guān)的內(nèi)容。

3.2 策略二 豐富教學(xué)模式

通過對大學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，大學(xué)生普遍的學(xué)習(xí)難題主要包括學(xué)生自律性差，學(xué)習(xí)拖延，學(xué)習(xí)資源匱乏等等。以上結(jié)果都是傳統(tǒng)教學(xué)模式結(jié)果導(dǎo)致的。傳統(tǒng)教學(xué)模式主要是老師主導(dǎo)整個教學(xué)活動，學(xué)生大多是被動接受。其次，高校教學(xué)主要是以知識為本位，老師缺乏教學(xué)情感的注入，而學(xué)生也是為了考試而學(xué)習(xí)。在課堂上主要依靠教師課件和板書展示學(xué)習(xí)，學(xué)生在課堂的參與感不強。單一的傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣下降，出現(xiàn)在課堂中玩手機、睡覺等現(xiàn)象，導(dǎo)致教學(xué)效果差。

目前在大數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)的推動下，信息技術(shù)的發(fā)展給高校教育帶來了新的機遇，打破了傳統(tǒng)的教育模式，采用一系列智能教學(xué)平臺，如“藍(lán)墨云”，“雨課堂”和“超星學(xué)習(xí)通”等，將混合式學(xué)習(xí)模式引入課堂，對固有的學(xué)習(xí)模式進(jìn)行創(chuàng)新，從而解決傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端[5]。以藍(lán)墨云班課為例，云班課以智能手機為載體，教師可通過云班課提前上傳課程相關(guān)的教學(xué)資源以及發(fā)布課程教學(xué)計劃，讓學(xué)生在課前梳理課程知識構(gòu)架并提前掌握課堂教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生快速消化課堂教學(xué)內(nèi)容，同時可通過資源推送豐富教學(xué)資源，拓寬學(xué)生的知識面。另外，還可利用平臺工具增加課堂互動及課堂的趣味性，提高學(xué)生在課堂的參與感，有效提升學(xué)習(xí)興趣。以普通化學(xué)的膠體相關(guān)教學(xué)內(nèi)容為例，在利用云班課可以開展多種教學(xué)活動，首先學(xué)生可通過“云材料學(xué)習(xí)”來了解該部分教學(xué)內(nèi)容，課后教師通過“作業(yè)/小組任務(wù)”發(fā)布課堂討論和課后作業(yè)，就以膠體教學(xué)內(nèi)容為例，分小組列舉氣溶膠、液溶膠、固溶膠的實例。通過小組活動，讓學(xué)生去主動了解相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，同時培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神，并活帶動課堂氣氛。

重要的是，可利用軟件的后臺數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析實時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，通過信息反饋促進(jìn)課堂教學(xué)的不斷改進(jìn)。同樣以普通化學(xué)的膠體相關(guān)教學(xué)內(nèi)容為例，可通過“投票/問卷”來及時得到學(xué)生們對本次課程學(xué)習(xí)情況和對教學(xué)意見的反饋，比如發(fā)布“教學(xué)進(jìn)度是否合適”、“對本次課程內(nèi)容的掌握程度”等相關(guān)教學(xué)意見，從而可以快速獲取學(xué)生們對本次課程內(nèi)容的掌握情況，教師可根據(jù)意見反饋來及時調(diào)整自己的教學(xué)計劃、方式或教學(xué)內(nèi)容。

另外，學(xué)生也可根據(jù)可視化學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)及個性化學(xué)習(xí)分析報告，實時掌握自我學(xué)習(xí)動態(tài)，有效促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，督促學(xué)生課后作業(yè)的完成，克服學(xué)習(xí)拖延癥，提高學(xué)習(xí)積極性。利用這種線上學(xué)習(xí)模式，不受時間和地點的限制，信息技術(shù)的優(yōu)勢拓寬了學(xué)生的時空柔性。

3.3 策略三 注重教學(xué)評價

教學(xué)評價是高等教育的重要環(huán)節(jié)之一，這過程不僅包括對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的評價，也包括學(xué)生對課堂教學(xué)的意見反饋。隨著大數(shù)據(jù)科學(xué)的發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)計分析變得越來越重要，人們可依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)做出更多可靠的決策，為人類發(fā)展提供正確方向。同理，我們可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來提高教學(xué)評價的有效性和時效性，進(jìn)一步推動高等教育事業(yè)。目前高校的教學(xué)評價方式不斷多元化，包括相關(guān)的教學(xué)工具來獲取具體的評價內(nèi)容，在大數(shù)據(jù)的思維下對搜集到的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和整合，根據(jù)整合的結(jié)果來分析教學(xué)過程中存在的問題，提出改進(jìn)的措施。比如，教師可在課堂上通過“雨課堂”“藍(lán)墨云”或“超星學(xué)習(xí)通”等現(xiàn)代數(shù)字信息教學(xué)工具進(jìn)行一些小測驗，通過對后臺數(shù)據(jù)的分析，能夠準(zhǔn)確地反饋同學(xué)們的測驗情況，以便老師及時了解同學(xué)們的薄弱環(huán)節(jié)，對癥下藥，進(jìn)行有針對性、有重點的教學(xué)，從而提高課堂效率。以上教學(xué)工具的應(yīng)用和推廣正是受大數(shù)據(jù)思維和技術(shù)發(fā)展影響的結(jié)果，從目前高校對現(xiàn)代數(shù)字信息教學(xué)工具的使用情況來看，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)能快速并準(zhǔn)確地獲得教學(xué)評價結(jié)果，實現(xiàn)了對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的多維評價，提高了高校教學(xué)評價的可靠性和時效性，促進(jìn)高校教育的快速發(fā)展。

4 結(jié) 語

目前，在大數(shù)據(jù)不斷發(fā)展的背景下，信息科學(xué)技術(shù)持續(xù)推進(jìn)著高校教育的改革，同時高等教育改革也飛速前進(jìn)，包括積極開展教學(xué)模式的改變、師資隊伍質(zhì)量提升、教學(xué)評價體系完善等。作為新一代高等教育事業(yè)的參與者，在大數(shù)據(jù)思維和現(xiàn)代化教學(xué)工具的啟發(fā)下，以高等工科普通化學(xué)為例，提出了教學(xué)模式創(chuàng)新和評價方式創(chuàng)新的具體策略，為我國高等教育事業(yè)發(fā)展和高素質(zhì)人才的培養(yǎng)獻(xiàn)出一份微薄之力。