“互联网+”背景下基础化学实验基于TBL与PBL协同模式的教学改革研究

郭晋邑，任有良，李燕怡，屈佳，曹宝月

（商洛学院化学工程与现代材料学院，陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西 商洛 726000）

化学实验教学在化学学科的整个教学中起到关键性作用[1]。实验教学质量直接影响到整个化学教学的质量[2]。高校基础化学实验课是应用化学专业本科生必修的专业基础课程，在人才培养中占据重要地位。在实验教学中，学生需积极参与，具备问题意识和探索精神，熟练掌握基本操作技能，能主动发现、有效分析、准确解决问题，培养操作能力和深入理解观察能力，进一步巩固基本化学原理和专业理论知识，培养科学素养、创新精神，全面提升综合素质，为学生独立进行课题研究打下良好的基础[3]。

传统的基础化学实验授课以LBL（Lecture-Based Learning）教学模式为主[4]，课前学生依据课本预习实验课内容并撰写实验报告，实验课授课仍采用“照方抓药”的板书教学模式[5]，此类教学方式难以达到预期的实验效果，同时限制了学生实践动手、独立思考、分析解决问题的能力以及创新创造能力，影响学生对课程的兴趣及积极性，造成教学效果不理想，授课质量下降。因此，在“互联网+”背景下，需多措并举对传统教学方法进行改革，打通线上线下课堂，实现全方位优势互补，有效弥补传统LBL教学模式的先天不足，扭转学生从被动学习回归自主学习，以过程性评价构建一个较为科学、客观、公正的实验成绩评分体系。

1 实验教学改革思路

“互联网+”能够通过互联网与传统行业深度融合创造出新的发展生态[6]，将“互联网+”技术应用于高校理论和实践教学将成为一种必然的发展趋势[7]。慕课（Massive Open Online Course，MOOC）是互联网背景下一种大规模开放式在线学习模式[8]。将MOOC 作为一种即时共享资源和新型教学模式引入基础化学实验课中，以其高效便捷和生动形象大大提升了实验课程的教学质量和效果。与传统以教师课堂讲授为主的LBL模式相比，TBL（Target-Based Learning）教学是以学生为主体，PBL（Problem-Based Learning）教学是以问题为基础，两者协同遵循小组讨论模式作为核心的教学理念，开展提升学生创新思维和动手能力的教育教学方法[9-10]。

通过对应用化学基础实验教学的初步实践和探索，发现学生更乐意接受TBL、PBL 教学模式，在实验过程中表现得更积极、活跃，教学整体效果高于LBL 教学。通过实验激发学生的自主思维、实践能力和主观能动性，逐步实现应用型、高素质、创新型综合性人才培养的目标。经过实践并不断完善，形成了实验教学新模式，如图1所示。

图1 实验教学新模式

2 TBL 与PBL 协同模式在基础化学实验教学中的应用

“互联网+”背景下基于TBL 与PBL 协同教学模式，辅以全方位开放实验室管理模式以及多元化的成绩认定考评机制，打通线上线下课堂，实现优势互补，补齐传统LBL 教学模式的短板，扭转学生从被动学习回归自主学习，助推教师授课模式从“大水漫灌”式向基于引导、探究的“精准滴灌”式转变，有利于由个人漫无目的“单打独斗”向以问题导向、通力合作的小组结构为主体的自由课堂讨论模式转变，旨在通过内生性的激励措施，充分调动学生的学习积极性和主观能动性，增强学生的参与感、获得感，激发学习过程中的自主探索和创新创造力，较全面地考核学生的实验态度、方法、技能和综合素养。

2.1 基于TBL教学理念转变，提升学生能动性

通过TBL以学生为主体的教学理念指导下，统筹微信公众平台和MOOC系统，形成新型高效的网络学习生态。

微信作为当代大学生最主要的交流工具，为教学信息的传播提供了平台支撑。学生只需订阅公众号，即可随时进行阅读，反复学习，且信息的即时性使学生可以随时随地利用碎片时间进行自主学习。同时，微信公众平台“一对多”的信息传播模式，让教师可以在公众号里及时掌握学生预习、复习的效果，查看学生对学习资料的点击情况、学习时长、频率、速度等，对问题学生可标注，及时交流纠偏。对优秀学生，鼓励其积极参加竞赛、拓展练习等，并根据学生学情进行有效管理，优化分组筛选当次实验组，提前完成预实验。通过微信公众平台发布实验目标和学习任务，实验组以涉及实验重难点为导向，结合自身学习进度，有针对性通过MOOC 系统进行资源收集、整理、吸纳。这种可视化模式改变了传统教学中学生通过书本预习，靠脑补实验画面的缺陷，同时配以仪器设备装置图片和文字说明，方便学生直观了解实物操作。

2.2 基于PBL教学方式革新，激发学生创新性

基于PBL教学方式的课堂以问题为导向，学生作为课堂主体，教师为主导。当次实验由TBL教学模式筛选的实验组重点讲解实验，包括对整体实验介绍、预实验成果展示和注意事项等进行说明，并根据具体实验情况由组员为大家进行演示操作，其他组针对实验组成果进行讨论并进行最优方案认定。

同时，教师可以根据微信公众号后台提供的数据进行分析，引入“雨课堂”有针对性地进行讲解，学生可实时发送弹幕互动，表达观点、疑惑。教师通过学生的课堂反馈和小组讨论情况适时调整上课节奏，让学生进一步对实验成败的关键因素、具体注意事项等进行思考和讨论，总结实验影响因素并内化原理和操作步骤。最后将实验组学生分派至各个小组进行实验操作引导和纠偏。

通过PBL 教学模式，以“雨课堂”辅助观摩教学、分组讨论和实验组“点带面”模式开展教学，纠正学生在TBL 模式学习中遇到的误区、盲区，并对知识加强内化与应用，充分调动课堂气氛，激发学生学习兴趣和创新创造能力起到积极作用。

2.3 全方位开放实验室管理，加强学生主导性

高校实验室是人才培养的关键支撑平台，是培养学生实验技能、科学素养和有效科学研究的基础实践基地。开放实验室功能满足了学生开展技能培训和创新实践的需求。针对目前高校平台建设不完善、设备有效利用率低等问题，通过借助已有微信公众号搭建网络管理平台，向学生和教师实时发布动态，更新当前环境下开放实验室安全管理制度、开放时段，在保证正常教学活动下进行仪器错峰预约及使用维护、项目申请与进展等，提升开放实验室的共享水平，确保实验活动的可持续发展。

2.4 多元化考评机制，助推学生专业性

传统期末“一张卷”的考核方式已不再适应“互联网+”背景人才培养的要求，采用多模块、多元化考核评价学生实验成绩，以过程性评价构建一个较为科学、客观、公正的实验成绩考评体系，才能较全面地考核学生的实验态度、实验效果、实验技能和综合素质，有利于加强教学过程控制和学生的自主学习。学生总成绩分3 部分，表现成绩占20%，实验成绩占50%和期末成绩占30%。以TBL 模式下筛选实验组为例，共设以下10 个考评指标，如表1 所示。

表1 实验总成绩评定

通过以创新过程考评机制为核心，保证考核的全面性和科学性，突出强调了学生的综合素质和专业能力，对进一步提升学风、教风和教学质量影响深远。

3 应用效果评价

利用TBL与PBL协同教学模式初步探索实践后，为检验该模式的教学效果，通过问卷调查的方式，收集学生的反馈信息，结果见表2。

表2 学生问卷调查结果

通过TBL 与PBL 协同教学模式辅助学习，100%的学生认为对自己有帮助；68%的学生认为实验学习效果大大提高；84%的学生认为节省了时间；95%的学生希望其他实验课也使用公众号辅助学习。

以上调查结果表明，学生对TBL与PBL协同教学模式辅助实验教学高度认可。另外，有30%的学生希望教师课堂上讲解注意事项，26%的学生希望教师课堂上讲解操作步骤，16%的学生希望教师课堂上讲解实验原理。因为虽然经过自主学习和小组讨论，但均次课的信息量大，学生很难做到全面梳理和完全掌握，所以需要教师在课堂上再做进一步讲授。有16%的学生希望老师讲解方案设计过程，表明还有相当一部分学生具有强烈的求知欲和深入学习的意愿，教师应分类施教，积极引导学生进行知识的探索、创新。

4 结束语

“互联网+”背景下，本课题创造性构建TBL 与PBL协同教学模式，辅以全方位开放实验室管理模式和多元化成绩认定考评机制，充分利用现有MOOC 资源和“雨课堂”平台的优势功能，同时有效搭建更加完备的微信公众平台，打通线上线下课堂，实现全方位优势互补。实验课程将以TBL教学理念为指导，统筹微信公众平台和MOOC 系统形成新型高效的网络学习生态，并基于PBL教学方式的课堂以问题为导向，扭转传统LBL教学模式现状，以学生作为课堂主体，教师为主导，体现出学生为核心的先进理念。通过内生性的激励措施，充分调动学生的学习积极性和主观能动性，增强学生参与感、获得感，激发学生学习过程中自主探索和创新创造力，较全面地考核学生的实验态度、实验方法、实验技能和综合素养，并助推教师授课模式从“大水漫灌”式向基于引导、探究的“精准滴灌”式转变。

经过初步的探索与应用，TBL与PBL协同教学模式得到学生的高度认可，学生的学习效果、教师的教学效果和实验课堂氛围均得到显著提高。学生希望更多的实验课采用TBL与PBL协同教学模式来辅助学习，可见这种“互联网+”背景下的有效创新，基于TBL 与PBL 的协同教学模式在基础化学实验中值得推广应用。