基于Blackboard与微课的《物理化学实验》教学改革与实践

李艳艳，章剑波，叶 飞

(南方科技大学 材料科学与工程系，广东 深圳 518055)

2016年中国正式加入国际工程教育《华盛顿协议》组织，标志着我国工程教育质量得到国际认可，此后，各大高校掀起工程教育认证热潮[1-2]。依据工程教育认证标准，对于学生评价部分，要求对于学生在整个学习过程中的表现进行跟踪与评估，并通过形成性评价保证学生毕业时达到毕业要求。形成性评价包括在教学过程中通过各种方式观察和评价学生的学习状态，发现问题进行及时纠正，并通过学生的反馈有针对性的改进教学。因此，对于课程教学建设提出新的要求，需要不断完善和健全教学环节建设，同时教师需要注重学生的反馈，据此开展教学，并加强学习评价体系建设。

我校材料科学与工程专业自成立以来，努力朝着工程认证的标准进行课程建设，按照“学以致用”的要求注重学生工程知识的学习及工程思维的培养。《物理化学实验》是一门基础实验课程，按照工程认证的要求，学生必须具备解决复杂工程问题所需数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够将这些知识用于解决复杂工程问题。作为基础课程应该加强辨别、表达和分析复杂工程问题能力的培养，以达到“解决复杂工程问题”的培养目标[3]。因此，对于学生基础工程知识能力的培养是基础课程，特别是实验课程教学的重点，此外，学生还需要通过课程的学习，形成自主学习的能力，并建立终身学习的意识，具备终身学习的思维和行动能力。

随着信息技术的发展，各种网络平台和智能化工具正逐步进入各大高校的课堂中，如Blackboard(以下简称BB)平台、Sakai系统、慕课、微课、雨课堂和翻转课堂等[4-5]。根据工程教育认证的要求，本文提出将BB平台和微课运用到《物理化学实验》课程中，主要应用于课前和课后的环节，并在课堂中辅助实验操作，通过分析其可行性，进行探索实践，并对于学生的满意度进行调查。

1 《物理化学实验》教学现状分析

《物理化学实验》是针对我系大二学生开设的一门基础实验课程，由于实验理论成熟，实验内容较为经典，实验类型以验证型为主，探究性为辅，着重学生实验过程中的规范技能训练、实验的数据处理以及实验报告撰写能力，培养学生认真严谨的实验作风、规范娴熟的实验技能、灵活创新的分析问题和解决问题的能力，为材料学综合实验课程的学习奠定坚实的基础。

传统的实验教学模式为上课前学生根据实验方案进行预习，并完成预习报告；上课时教师简单讲述理论并演示实验操作之后，学生根据实验方案和教师讲解开展实验，并记录实验数据；课后提交实验报告。教师根据学生预习、课堂表现以及实验报告给予评价，并进行成绩评定。这也是目前大多数高校采取的教学方式。笔者在近几年的教学实践中发现，这种教学模式存在如下问题，具体包括：

(1)课前对实验缺乏直观了解，并且缺乏反馈。学生在课前只是通过实验方案学习实验，对于实验设备及操作缺乏直观认识，无异于“纸上谈兵”，不利于实验课程的学习。并且由于缺乏交流，教师不清楚学生的预习情况，学生困惑之处也不能及时得到反馈，不利于教师有针对性地开展教学；

(2)学生按部就班完成实验，缺乏思考。课堂上学生根据实验方案中的步骤，一步一步完成实验，只是学习了实验操作，缺乏对于原理以及实验中可能存在问题的思考，不利于发现问题、分析和解决问题能力的培养；

(3)课后缺乏总结与讨论，学生根据实验方案内容，将实验数据处理及分析整理之后即可完成实验报告，缺乏对于实验的总结以及深入思考，教师批阅报告之后也未能及时将信息反馈给学生，这样学生不清楚自己实验报告的问题，不利于归纳总结及创新能力的培养。

因此，现有的教学方式已经很难适应新时代对于人才培养的需求，也很难满足工程教育认证基本的要求。为了提高教学质量，增强学生的学习效果，培养学生分析和解决问题以及创新能力，对于实验教学改革已是迫在眉睫。

2 Blackboard与微课辅助教学的可行性分析

2.1 Blackboard

BB平台为教师和学生创建了自主的网络学习环境，使教师和学生拥有个性化教与学的空间，其功能可覆盖整个教学过程。但实验课程与理论课程不同，实验操作训练是课程的核心，是任何网络课程都不能取代的，因此，BB平台可以通过丰富的应用工具来辅助实验教学建设。其主要功能包括课程建设、教学资源共享展示、教学互动及交流协作等。教师可通过BB平台有效地管理课程、设计教学、布置作业和评测反馈，这种灵活的教学方式有利于提高教学质量[6]。学生可以通过丰富的板块内容随时随地，根据自身需求获取教学资源，参与学习活动，使学习更主动，进而提高学习效果，养成自主学习的习惯。

2.2 微课

微课是以微视频为主要载体的新型教学资源，通过某一知识片段的讲解辅助学习活动。微课视频需要内容显著，重点突出，讲述学习过程中的一个知识点，或者一个问题的解决思路和方法等[7]。

对于实验课程，学生单纯地通过实验方案进行预习，毕竟是“纸上得来终觉浅”，对于实验仪器和实验操作欠缺直观的了解，而通过教师制作的实验操作微课，则可以清晰明了地了解实验仪器，以及学习实验操作，特别是对于一些实验细节的掌握有很大的帮助。微课对于实验教学的意义主要包括：利于学生预习时了解实验设备并掌握规范化操作，有助于课堂上学生基本实验技能的训练，促进学生实验数据处理能力的提升。通过将微课应用于课前、课堂和课后，保证教学活动和学习活动的连贯性，完善教学环节建设。但微课由于缺乏平台监督，需要学生高度配合，若学生不能积极主动学习，则对于实验的学习意义不大，因此微课的实施需要网络平台予以辅助。

因此，结合BB平台与微课的特点，将两者结合应用到实验教学中具有充分的理论可行性。

3 基于Blackboard平台与微课融合的教学设计与实践

针对《物理化学实验》教学中存在的问题，将BB平台和微课优势互补，探索将其融合应用到实验课堂教学建设中，完善课前和课后的教学环节，改善实验教学的质量。以“粘度法测定聚合物的相对分子质量”为例进行阐述。

图1 基于Blackboard平台与微课的教学设计

3.1 课前教学建设

3.1.1 制作实验微课

根据实验内容将高聚物分子溶液的配制、纯溶剂流出时间的测定和溶液流出时间的测定利用高清摄像机录制成视频，实验数据处理利用录屏软件录制成视频，然后通过“快剪辑”软件对视频进行处理，如添加字幕、剪切视频等，制作成简短、高质量的微课视频。每个视频讲解一个知识点，言简意赅，利于学生对于实验操作及数据处理的学习。

3.1.2 基于Blackboard平台的设置

对于BB平台的课程建设，通常可以采用“以资源为中心”和“以学习活动为中心”进行建设，为了充分体现“以学生为中心”的教学理念。我们尝试将两者结合，以“学习活动”为主，“资源”为辅，进行课程建设。课程建设将分四步走：

3.1.2.1 课程信息设置

课程通知部分在课前将课程的上课时间、地点、内容及预习要求等通过“创建公告”的形式进行设置，让学生对于课程提前了解；教师简介部分，将授课教师的基本信息，联系方式等设置；课程简介部分，对于本实验的学习目的、基本原理、实验操作等进行简单说明。

3.1.2.2 课程内容设置

通过创建项目，说明内容信息，并将实验方案作为附件上传文件，学生可以在课前下载进行预习；通过创建文件，将微课视频进行上传，方便学生提前下载观看学习；同时，通过查找一些与课程内容相关的优秀文字及视频资源，将其上传至BB平台，供学生学习参考。

3.1.2.3 互动专区

首先组建课程小组，对于实验预习中的问题，以小组形式进行交流讨论，并展示自己的答案或者成果进行资源共享。

3.1.2.4 学习评价

课前学生将预习报告上传，教师及时进行批改并给出反馈意见，学生可以及时改正，教师可以掌握学习预习情况，并据此开展教学。同时，对于学生的预习情况给予评价。

3.2 课堂授课及实验操作

教师针对预习中的问题，有针对性地简单讲解理论及实验操作部分，学生根据教师的讲解以及实验微课，进行实验操作，节省熟悉仪器时间，解决操作易错的问题，实验过程中若有疑惑或者问题可以随时交流讨论，教师将学生的问题进行汇总。此外，教师根据学生的实验操作及交流讨论给予评价。

3.3 课后复习

教师将学生预习和课堂中讨论的问题进行汇总制作复习资料，并上传至BB平台。学生根据复习资料进行复习，完成测验题目，归纳总结之后完成实验报告，并上传至BB平台。教师及时批阅试题及实验报告，并给出反馈意见，师生和生生可以针对实验中的问题进行进一步的讨论，达到深度学习的目的。通过分析、总结实验中的问题，养成勤于思考、善于总结的良好习惯，并为解决复杂工程问题奠定基础。教师根据学生的实验报告及交流讨论情况给予评价。

因此，将BB平台与微课融合应用到《物理化学实验》课程中，既能让学生学习规范的实验操作技能，又能解决课前预习和课后复习中存在的问题，完善教学环节建设，形成合理的评价体系。通过一个学期(32学时)的教学实践，对学生发布调查问卷，结果表明，近80%学生认为采取网络辅助教学的形式，有利于实验课程的学习。

4 结语

针对《物理化学实验》教学中存在的课前及课后教学环节建设不完善，以及学生在学习过程中的评价不全面的问题，基于工程教育认证要求，通过将Blackboard与微课融合应用到《物理化学实验》课程的课前预习，课堂操作及课后复习环节，进一步完善了课堂教学建设，强化了学习评价体系。实现了从传统课堂到新型课堂的转变，从知识课堂向能力课堂的转变，从填鸭式教学到互动式教学的转变，从教师讲授为主到学生学习为主的转变，从而深化了实验教学建设，提升了教学质量。