建構(gòu)主義思想指導下理論課與實踐課有機結(jié)合的探索
——以大學化學類課程為例

彭一鳴，劉英菊，劉偉章，鄧遠富

1華南農(nóng)業(yè)大學材料與能源學院，廣州 510642

2華南農(nóng)業(yè)大學數(shù)學與信息學院，廣州 510642

3華南理工大學化學與化工學院，廣州 510640

無機及分析化學和基礎(chǔ)化學實驗課程均為高等農(nóng)業(yè)院校大農(nóng)科、生科類、林學類、獸醫(yī)動物類、理科、工科等各專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程；并且均開設(shè)于大一上學期，是學生入校后最早接觸到的專業(yè)相關(guān)課程，其課程的學習質(zhì)量、傳遞的教學理念對學生整個大學生涯都有重要引領(lǐng)作用。在華南農(nóng)業(yè)大學，每年有3000多位大學新生同時學習兩門課程。無機及分析化學是一門實踐性很強的課程[1,2]，需要學生通過實驗將所學的理論知識與實踐結(jié)合，從而提高學生的動手能力、分析和解決問題的能力?；A(chǔ)化學實驗作為其對應的實驗課程，包含大量基礎(chǔ)驗證性實驗，對學生深入理解掌握化學理論概念，養(yǎng)成嚴謹求實的科學態(tài)度起到積極作用[3–5]。因此無機及分析化學與基礎(chǔ)化學實驗是一對相輔相成、密不可分的課程，在歷年大學本科教學大綱中都強調(diào)了它們的相互依存性。但是在當前的教學模式下，理論課與實驗課在實際操作過程中卻無法順利地實現(xiàn)對接[6]。這種脫節(jié)的教學模式讓兩門課程的教與學都費時費力，對培養(yǎng)學生創(chuàng)新性能力以及養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)都極為不利，不符合新時代國家對高水平創(chuàng)新型人才的需求[7,8]。

建構(gòu)主義的最早提出者可追溯至20世紀瑞士的兒童心理學家皮亞杰，經(jīng)過柯爾伯格、斯騰伯格、維果斯基等人的進一步完善與發(fā)展后開始運用于實際教學過程之中。建構(gòu)主義近年來逐漸被國內(nèi)教育界認可并在教學實踐過程中嘗試運用[9–11]。與過去“灌輸式”教學方式不同，建構(gòu)主義提倡以學生為中心，提倡教師利用情景教學、協(xié)助、一對一等方式，增強學生的自主能動性，從而提高教學效率，提升教學效果。本文通過建構(gòu)主義教學方式，利用微課這一創(chuàng)新教學模式[12,13]，以及QQ學習群等信息化手段將無機及分析化學與基礎(chǔ)化學實驗課程有機結(jié)合，以實現(xiàn)理論課與實踐課程雙贏的局面。

1 建構(gòu)主義教學思想簡介

建構(gòu)主義教學思想核心理論為：學生通過一定的情景，利用必要的學習資源構(gòu)建出新知識。學生將作為學習的主體而存在；教師幫助學生理解抽象概念，發(fā)展和修正對問題的認識，使學生能構(gòu)建正確的概念并深入理解。順利實現(xiàn)這一既定目標，則需要教學設(shè)計實施過程中包括“情景”“協(xié)作”“會話”“意義建構(gòu)”四大要素。在建構(gòu)主義學習環(huán)境中，有利于學生的“情景創(chuàng)設(shè)”是教學設(shè)計中最重要的一環(huán)；而“情景”“協(xié)作”與“會話”三要素緊密結(jié)合是實現(xiàn)“意義建構(gòu)”的重要手段[14–16]。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代，可以運用信息與通信技術(shù)來支持這四大要素的完美實現(xiàn)：

(1) 微課視頻可以為學生創(chuàng)造出“身臨其境”的“情景”教學方式。在理論課程中嵌入實踐性微課,為學生提供直觀了解理論知識的機會，最大限度地還原理論知識發(fā)現(xiàn)總結(jié)的過程，順應學生的認知規(guī)律與學習習慣，補足目前教學過程中的短板。

(2) 建立課程學習QQ群可以規(guī)避空間時間的限制，隨時隨地為學生提供協(xié)助、一對一的幫助，以達到最佳的學習效果，有效實現(xiàn)建構(gòu)主義教學思想中的“協(xié)作”與“會話”環(huán)節(jié)。

2 建構(gòu)主義教學模式下理論課與實踐課有機結(jié)合的方式

2.1 有機結(jié)合之“情景”：兩門課程中引入同一微課

微課視頻內(nèi)容的剪輯、編排直接決定著其質(zhì)量與水平。針對理論課與實驗課脫節(jié)的現(xiàn)況，采用“建構(gòu)主義”的教學思想，以微課視頻為媒介，合理編排實現(xiàn)了“理論-實驗-理論”的無縫對接。在一個10 min左右的微課視頻中，首先介紹無機及分析化學課程中理論知識的概況；然后銜接基礎(chǔ)化學實驗課程中相應的實驗場景；最后畫面轉(zhuǎn)回到課堂部分進行知識點小結(jié)與鞏固。通過微課實現(xiàn)了理論與對應實驗穿插在一起，一一對應、有機結(jié)合。

2.1.1 有效數(shù)字概念的微課

有效數(shù)字概念微課，大約10 min時長：(1) 首先由教師簡單介紹無機及分析化學中有效數(shù)字的定義，大約用時0.5 min；(2) 接著畫面馬上切入實驗部分。視頻中選取了在日常生活中以及實驗室較為常見、具有代表性的一系列稱量工具：家用臺秤、家用電子秤、實驗室電子臺秤、實驗室電子天平。所有稱量工具的讀數(shù)部分都給予特寫鏡頭；然后再通過真人實操畫面，介紹各稱量工具科學規(guī)范的使用方法。學生通過觀看該部分視頻，能在短短4 min左右的時間里清晰了解到各類型實驗數(shù)據(jù)的“來龍去脈”。(3) 畫面再次轉(zhuǎn)回到課堂授課模式。教師引導學生總結(jié)有效數(shù)字的概念，分析表達倍數(shù)關(guān)系的數(shù)字與實驗數(shù)據(jù)的區(qū)別。(4) 在微課的最后部分，帶領(lǐng)學生理解pH值等類型數(shù)據(jù)的有數(shù)數(shù)字判斷方法。

2.1.2 酸堿滴定分析法微課

通過筆者制作的酸堿滴定法微課視頻，學生能直觀地了解：選擇合適指示劑的目的；整個章節(jié)繁復計算的作用。學生在中學時代都接觸過酸堿中和的概念及相應的化學方程式，因此該視頻首先從實驗現(xiàn)象部分切入，再進行歸納總結(jié)上升到理論高度。(1) 首先是1 min時長的指示劑加入前后實驗效果對比，溶液從一直保持無色透明狀態(tài)到瞬間顏色突變，現(xiàn)象非常明顯。(2) 接著視頻分別完整地介紹實驗室中酸滴定堿的過程和堿滴定酸的過程。為了讓學生有親切感，剪輯的視頻均為上一屆學生真實實驗的畫面，一共用時4 min。(3) 畫面轉(zhuǎn)回到課堂授課部分。利用大約5 min的時間，首先引導學生明白理論計算只是手段，選擇合適的指示劑才是酸堿滴定法的目標；然后才介紹突躍范圍的計算方法。

2.1.3 原電池主題微課

原電池知識點與中學階段的氧化還原知識點緊密相關(guān)，但也有明顯區(qū)別。中學階段統(tǒng)一默認為標準狀態(tài)下，而無機及分析化學中的原電池這一概念是研究在任意狀態(tài)下的情況。為了強調(diào)這一區(qū)別，原電池主題微課的編排重點為展示任意狀態(tài)下原電池變化實驗。(1) 首先出現(xiàn)的畫面是1 min時長的在標準狀態(tài)下原電池基本情況的簡單介紹。(2) 接著展示的是原電池在各種濃度下的實驗現(xiàn)象，用時3 min。(3) 畫面切換到課堂教學模式，“趁熱打鐵”利用學生剛建立的認知，引入原電池章節(jié)中的重要知識點——能斯特方程式，在3 min之內(nèi)完成介紹。(4) 微課視頻的最后部分，為了激發(fā)學生學習原電池的興趣與熱情，效仿當前最流行的電影剪輯手法，增加了彩蛋環(huán)節(jié)。在2 min左右的彩蛋環(huán)節(jié)中分別展示了利用原電池原理測量了可樂、鮮橙汁、白酸的酸度，并發(fā)現(xiàn)三者的酸度非常接近，顛覆學生的常識性認知，激發(fā)起學生后續(xù)學習的熱情。

制作完成的微課視頻同時掛在我校的無機及分析化學省級精品資源共享平臺和基礎(chǔ)化學實驗省級精品資源共享平臺上，供兩門課程的師生反復觀看學習。學生可以根據(jù)個人實際情況，選擇性地利用微課對理論課程與實驗課程進行預習和復習。微課視頻針對性地幫助學生深入理解理論知識，明確掌握實驗原理，減少教師重復工作，提升學生的學習效率，讓實驗課程真正發(fā)揮出培養(yǎng)學生動手與創(chuàng)新能力的功能，實現(xiàn)了理論課與實驗課兩者的有機融合，具體情況如圖1所示。

圖1 建構(gòu)主義思想指導下理論課與實踐課有機結(jié)合示意圖

2.2 有機結(jié)合之“會話”：兩門課程中引入同一學習QQ群

從早期的廣播電視大學的經(jīng)驗中可以得出，學習過程中得不到反饋則教學效果差。根據(jù)建構(gòu)主義教學思想，建立課程學習QQ群，并邀請無機及分析化學與基礎(chǔ)化學實驗兩門課程的教師加入QQ群，為學生隨時解答與課程相關(guān)的理論、實驗部分各類疑問。

2.2.1 有效利用QQ群私聊功能

由于學生基礎(chǔ)不同，對同一知識點的理解與掌握程度各不相同，無論是微課視頻還是翻轉(zhuǎn)課堂都很難做到滿足所有學生的學習需求，QQ學習群的私聊功能應運而生。QQ群的私聊功能保障了教師、學生“一對一”針對性輔導，有的放矢事半功倍。

例如無機及分析化學理論課程介紹完酸堿指示劑的選擇方法后，學生會進行相應的實驗。在QQ群私聊里，學生有些還在追問突躍范圍的計算方法；部分學生已經(jīng)在為自己想要做的印證實驗細節(jié)而提問了。

再如無機及分析化學熱力學章節(jié)中標準狀態(tài)下轉(zhuǎn)折溫度的計算公式為T = ΔrHm?/ΔrSm?，教師在課堂上通常會重點強調(diào)焓變值與熵變值單位的統(tǒng)一。通過QQ課程群私聊功能，對學生個別輔導發(fā)現(xiàn)有部分同學的糾結(jié)：該計算公式中焓變值與熵變值的符號是否需要統(tǒng)一，用以保證計算所得的熱力學轉(zhuǎn)折溫度永遠大于零。

2.2.2 有效利用QQ群群聊功能

無機及分析化學課程中有一些公認的知識難點，例如有效數(shù)字概念中pH值的有效數(shù)字位數(shù)的確定。筆者的教改嘗試如下：(1) 上課之前，教師在QQ群中首先布置學習任務：根據(jù)微課視頻以及書中的運算法則，學會將氫離子濃度換算成相應的pH值。然后鼓勵學生之間互問互答，確保每位學生都掌握該運算方法。(2) 在課堂上先組織學生再次觀看有效數(shù)字的微課視頻，接著給學生2 min分組討論pH值等類型數(shù)據(jù)的有數(shù)數(shù)字判斷方法，將小組意見發(fā)布在QQ課程群中。(3) 教師總結(jié)并布置相關(guān)小練習，鼓勵學生課后在QQ課程學習群繼續(xù)討論。

學生之間互問互答、積極討論，最后再由教師進行科學總結(jié)最能激發(fā)學生的參與熱情，提高學習效率。再如基礎(chǔ)化學實驗課程中的操作實驗——CuSO4·5H2O結(jié)晶，該實驗的難點在于是否能得到晶體產(chǎn)品。實驗結(jié)束后，一位得到絮狀沉淀的學生在QQ群里首先發(fā)問，實驗課教師因勢引導學生在群里講述可能存在問題的實驗步驟。通過充分開放式的討論，實驗課程教師歸納總結(jié)出實驗注意事項，最后再由理論課程教師引出無機及分析化學課程中有關(guān)沉淀部分的理論知識點，完成了“理論-實驗-理論”的全過程，獲得不錯的教學效果。

2.3 有機結(jié)合之“協(xié)作”：建立學生間的互助學習小組

課程微課改革的成效與學生的配合緊密相關(guān)，建立學生間的學習互助組可以督促每一位學生都積極參與。筆者讓學生針對無機及分析化學課程自愿結(jié)成互助小組，每組大約6到10人左右，并自選出小組長；針對基礎(chǔ)化學實驗課程設(shè)立兩人實驗小組。為了避免學習小組流于形式，充分調(diào)動學生的參與積極性，在學校教務處的幫助下，加大了平時成績在期末總評成績中的權(quán)重。無機及分析化學課程中平時成績占比為40%，期末考試卷面成績占比為60%；基礎(chǔ)化學實驗課程中平時成績占比高達80%。其次為了避免平時成績流于形式，“量身定制”了相應的平時成績評分細則：

(1) 針對無機及分析化學課程該細則分為兩類：一大類為學習小組評分，組內(nèi)所有組員得分相同，包括：① 設(shè)立隨堂測驗制度，一學期進行三次，由學習小組成員共同完成，滿分為9分；② 課前小組自行組織觀看微課視頻，并完成小作業(yè)，滿分為9分。③ 將期末考試卷中分值為5分的簡答題出題權(quán)交給各學習小組。要求各小組根據(jù)課本里介紹過的知識點，理論聯(lián)系實踐出一道簡答題，滿分為5分；其中的佼佼者可入選課程期末考試題庫或直接出現(xiàn)在當年的期末考卷上。另一大類為個人自得分數(shù)，包括：① 個人出勤率，由小組長記錄，滿分5分；② 課后作業(yè)，主要考核是否按時完成并上交，不記錄正確率，由小組長負責登記，滿分12分。

(2) 針對基礎(chǔ)化學實驗課程包括：① 觀看微課視頻或自己翻閱資料書寫預習報告，滿分20分；② 實驗時小組同學必須協(xié)作，兩位同學該項分數(shù)保持一致，滿分50分；③ 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果討論，滿分30分。

3 理論課與實踐課有機結(jié)合教學模式的效果反饋

3.1 期末考試成績反饋無機及分析化學教學效果

3.1.1 期末考試不及格率比較

無機及分析化學課程一直是我?？荚囃ㄟ^率較低、整體優(yōu)良率偏低的課程，多年來被學生戲稱為“雙煞”之一。無機及分析化學與基礎(chǔ)化學實驗課程進行有機結(jié)合教改后，經(jīng)過一個學期的探索與實踐，取得了可喜的成果。在相同大類專業(yè)學生考核要求和題型均一致的情況下，對比近幾年我校無機及分析化學課程期末考試卷面成績，可以看出引入課程信息化改革之后學生的整體考試成績有了較大的提升。以生科大類的學生為例，近三年該課程的期末考試卷面成績不及格率都在10%以上，并且逐年上升大有越演越烈之勢，2018級學生的不及格率已經(jīng)達到“觸目驚心”的26.3%。開啟信息化教學改革之后，經(jīng)過師生的共同努力，2019級學生的不及格率僅為4.9%，成功的下降到5%以下的超低區(qū)間。

3.1.2 教改前后期末卷面成績高分段比較

從表1和表2的數(shù)據(jù)可以看出，無機及分析化學課程嵌入實踐性微課教學改革后，充分調(diào)動了學生的學習能動性，課程學習中歷年來固有的一些“頑疾”被清除了，學習成績整體顯著提升，年級平均優(yōu)良率從11.5%飛躍到49.2%。

表1 教改前生科大類學生期末卷面成績高分段統(tǒng)計表

表2 教改后生科大類學生期末卷面成績高分段統(tǒng)計表

3.2 基礎(chǔ)化學實驗教學效果

3.2.1 教師意見反饋

在學期末的總結(jié)座談會上，基礎(chǔ)化學實驗課程組的教師也反饋：教改前學生的主觀能動性發(fā)揮不夠；不能有效理解實驗原理；機械照搬實驗步驟；對實驗結(jié)論沒有科學認識；學生實驗報告雷同性高；更有甚者，實驗步驟混亂，實驗藥品添加隨意。兩門課程有機結(jié)合改革后，學生最明顯的變化是：實驗課程的學習態(tài)度端正了，積極主動性提高，規(guī)避了不少往屆學生常見的錯誤。學生不再是被動機械照搬書本實驗，而是目標明確地驗證前人科研成果；并且會主動對異常數(shù)據(jù)進行理性客觀的分析討論。

3.2.2 期末成績反饋

從表3中可以看出理論課與實踐課進行結(jié)合教改后，學生實驗成績整體提高，優(yōu)秀率顯著增加，學習態(tài)度與學習效果明顯改善。

表3 基礎(chǔ)化學實驗期末成績教改前后對比

3.3 學生意見反饋

兩門課程結(jié)束后，學生對該課程教學綜合評價為93.21分。學生在課程留言處踴躍留言，獲點贊最多的留言為“第一次發(fā)現(xiàn)實驗課程的重要性，還想多做一些實驗”。課程問卷調(diào)查顯示：92.59%的學生對課程總體滿意，尤其是新型平時成績考核辦法與建立課程QQ學習群兩項好評度占絕對優(yōu)勢。根據(jù)學生積極正面的反饋信息可以看出，理論課程與實踐課程有機結(jié)合這一舉措，順應學生的主流學習需求。

4 結(jié)語

利用現(xiàn)代網(wǎng)絡信息手段，在建構(gòu)主義思想指導下，將無機及分析化學與基礎(chǔ)化學實驗課程有機結(jié)合的教學改革思路，在我校農(nóng)科學生中的嘗試取得了預期的效果，得到了大多數(shù)學生的肯定與支持，為繼續(xù)深化課程教學改革積累了經(jīng)驗。

在目前“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的信息時代大背景下，依據(jù)“建構(gòu)主義”教學思想設(shè)計了無機及分析化學與基礎(chǔ)化學實驗課程有機結(jié)合的創(chuàng)新教學模式，補齊了目前理論教材方面普遍存在的短板，實現(xiàn)了“理論-實驗-理論”的教學構(gòu)思，確保理論課與實驗課程的相互融合促進。信息化教學改革有效地改善了暮氣沉沉的理論課堂氣氛，滿足了學生個性化學習的需要；讓實驗課程也真正發(fā)揮出其培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型人才的作用。