近化学专业“物理化学”课程线上线下混合式教学的应用探索

[作者简介]（1976—），男，山西浑源人，博士，食品学院化学系系主任，副教授，主要从事计算化学研究；（1977—），男（朝鲜族），吉林珲春人，博士，食品学院副院长，副教授（通信作者），主要从事食品工程研究。

[中图分类号]G642.0 [文献标识码］A [文章编号]1674-9324（2025）14-0113-04 [收稿日期]2023-12-18

因“物理化学”课程对学生的微积分知识和物理知识要求较高，且因其较为抽象和枯燥，被公认为是比较难学的一门课。传统教学模式以课堂讲授为主，课程考核成绩主要由卷面考试决定，过于强调“知识学习”，不太容易激发学生的学习积极性。根据当前各专业培养方案，6个化学相关专业在学科教育基础课或专业基础课模块开设了“物理化学”课程，并设为必修课。首先，这些专业对学生的“物理化学”理论基础要求并不严苛，学生无需掌握看似繁杂枯燥的公式推导过程，专业更重视学生熟练应用“物理化学”结论解决专业问题的能力。其次，这些专业的学生的化学知识基础参差不齐。最后，由于“物理化学”不是专业课，部分学生不会认真对待，对本课程的关注程度基本取决于任课教师和课程教学方式的吸引力。

面对这种状况，近年来，笔者所在“物理化学”课程组在教学实践中逐渐形成了“价值导向”“能力培养”与“知识传授”三位一体的教学理念，并据此对课程教学方案进行了重新设计。这包括：根据OBE教育理念[1-2]修订教学内容、围绕课程知识点梳理思政教学内容以实现“价值引导”引进案例研究型团队教学模式[3-4]组织学生开展知识应用型学习活动实施“能力培养”通过建立自有SPOC在线课程结合翻转课堂实行线上线下混合式教学[5-6]以增强“知识传授”的教学效果等，并在强调形成性过程考核和能力考核的原则下，对课程考核模式进行了改革。通过这一系列全方位的教学改革，课程组充分调动学生的学习主动性，并增加因材施教的因素，进而帮助学生提高“知识学习”的效率，推进“三全育人”。

一、树立以学生为中心、“价值导向”“能力培养”与“知识传授”三位一体的教学理念

在课程建设过程中，课程组对各专业本科培养方案中的毕业生培养目标和学生在课程学习过程中遇到的困难进行了梳理。

（一）根据各专业培养方案的本科生培养目标和毕业生要求，课程需要为学生培养多方面的素养和能力

1.良好的人文素养。具备正确的价值观、高尚的职业素养、强烈的社会责任感和坚定的民族自信心，能够遵守相关的法律法规和行业规范，具备良好的职业道德。

2.自主学习习惯和能力。拥有终身学习意识，能通过继续教育或其他途径拓宽视野、增长知识，提升个人工作技能，以适应职业发展的需求。

3.能够与拥有不同学科背景的人员有效协作和沟通，在团队合作中能够承担个体、团队成员以及负责人的工作，并发挥相应的作用。

4.问题分析能力。能熟练运用专业思维和专业知识，具备分析与解决复杂工程问题的能力。能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达，并通过文献研究分析专业相关领域的复杂工程问题，以获得有效结论。

从中可以看出，目前各专业人才培养的共同目标都在于“价值导向”“能力培养”与“知识传授”三位一体的教学效果上，其中对“知识传授”的要求更多地倾向于“知识应用”而不是基础理论知识框架。

（二）根据课程组教师自身经历和对学生学习状态的调研了解，学生在学习过程中面临多方面困难

1.相对于其他课程，本课程对“高等数学”和“大学物理”课程的要求较高。

2.由于高考制度和大类招生的影响，这些专业中的不少学生的化学知识基础非常薄弱。

3.当前的本科教学环节，包括大学生科创、学科竞赛、社会活动等课外活动，很难要求每名学生都安排足够多的时间“埋头苦读”。

基于以上分析，课程组在教学实践中确立了“价值导向”“能力培养”与“知识传授”三位一体的教学理念，期望通过全方位的工作，提升学生的学习效果和课程教育质量。

通过思政育人，教师在培养学生专业情怀的同时，增强其文化自信与民族自豪感，塑造学生正确的科学观、团队意识、专业精神和社会责任感，实现“价值导向”；通过“案例研究型团队自主学习模式”，培养学生的科学研究素养，实现对学生的能力培养；通过将“线上线下混合式教学”和“案例研究型团队教学”相结合，并融入对分课堂和翻转课堂等教学方式的优点，教师在重点讲授经典知识点的同时，引入学科发展前沿知识和发散性知识内容，实现更好的知识传授。

二、凸显学科特征，围绕“三位一体”理念，创新教学内容

教学内容的设定目标是体现教学理念和满足教学需求。在本课程的教学内容调整过程中，课程组主要开展了如下几个方面的工作。

（一）强化思政育人，实现价值导向

在知识传授的线下翻转课堂模块，课程组全面分析、收集并整理了课程知识体系中的思政元素，梳理提炼出课程知识与思政元素的结合点，在教学过程中融人，包括协作精神、社会责任感、创新精神等价值导向元素，将思政育人与知识传授相结合。

在案例研究型团队自主学习环节中，课程组引导学生通过文献调研、小组研讨、论文撰写和课程答辩等环节，增强其对所在专业相关领域的认识，加深其对本行业的发展现状和社会意义的了解，进而培养学生的绿色化学观念、专业精神和社会责任感，并且在整个学习过程中培养学生的团队合作精神。

（二）以“案例研究型团队自主学习模式”为载体，培养学生的基本科学素养和自主获取知识的能力

在“案例研究型团队自主学习模式”教学环节，任课教师引导学生结合课程知识点，以团队为单位，根据学生的兴趣点和查阅专业相关文献确定小组研讨主题。在此基础上，团队成员进行细化分工，确定个人研讨子题目。之后，学生分别开展文献查阅、小组讨论、论文撰写、小组汇编材料编制和学期末课程答辩等活动。其教学目标是引导学生通过“学以致用”的活动，切实体会理解“物理化学”课程知识点与学生所在专业的关系，在激发学生学习兴趣进而提升课程知识学习效率的同时，开展思政教育，培养学生的科学素养和自主获取知识能力。

学生在这个环节的学习过程中，教学内容很大程度上是由学生根据课程知识、个人专业兴趣和文献检索自主确定的，15个学期的教学实践证明，这个环节能够极大地开阔学生的视野，提升学生的自主学习能力。

（三）围绕专业学科，精简课程基础理论知识点的同时，引导学生获取发散性知识

1.知识教学内容调整。在知识教学过程中，将热力学第二定律数学表达式、热力学4个基本公式和8个推导公式、化学势计算公式、相律、克-克方程、杨-拉普拉斯公式、开尔文公式以及吉布斯吸附等温式等公式的推导过程全部设置为学生选学内容，但其结论和适用条件学生都必须熟练掌握，而且能熟练解决与这些公式相关的习题。

在精简基础理论知识的同时，所有重要知识点均被设计为与学生所在专业相关的例题或者教学案例，引导学生带着解决问题的思路进行学习。

2.依托专业相关教学案例，组织学生开展自主“知识应用”活动，围绕课程内容、学科历史、学科前沿和时事热点开展发散性知识传授。本课程中的“案例研究型团队自主学习模式”环节，在实践过程中要求学生必须明确在案例研究过程中应用到的“物理化学”课程的知识点。在充分调动学生学习主动性的同时，反过来帮助其提高知识学习的效率。

三、积极引进先进教学技术和教学方法

秉承教学改革理念，积极引进互联网、多媒体技术和新的教学方法，课程组根据自身情况积极开展了教学方式的改革。

在知识传授环节，课程组总体上采用翻转课堂和线上线下混合教学的策略，基本知识教学环节安排学生通过SPOC在线课程自主学习，学生的学习辅导、交流讨论和答疑解惑则在线下课堂中进行。

（一）依托智慧树平台，开发自有SPOC网站，开展在线自主教学

2019年，课程组根据调整后的教学内容，依托智慧树平台录制了在线课程。其中，录制教学视频92章节77份，总时长707分钟，课程题库录入超过1000道题目，目前仍在持续扩充并进行题目难度分类中。截至发稿时，本课程累计选课1754人，选课高校7所，学习互动10.26万人次。

学生通过课程网站进行完全自主在线学习和讨论，课程组通过开学前设定的在线学习考核规则规范学生的学习活动，并通过参加互动讨论引导学生进行学习交流以及答疑解惑。

（二）结合翻转课堂等教学方法的先进经验，开展线下课堂教学

在课程的线下课堂中，任课教师结合对分课堂教学法的先进经验，开展三部分工作。

1.学习指导和学习任务布置。每个章节在线学习开始前，任课教师会安排一节线下课，对本章节的知识内容在专业问题中的应用情况和知识提纲进行介绍，并布置本章节在线学习过程中要完成的学习任务。此环节中，任课教师以思维导图的形式对知识结构进行梳理，主要以课堂讲授为主。

2.学习讨论和重点难点讲解。章节在线学习完成后，在接下来的一节线下课中，任课教师将根据学生在线课程互动问答或通过其他途径提交的问题，以及课程每学期末的教学目标达成度分析结果，组织课堂讨论，并对学习重点和难点进行深人解析。

在实际课堂教学过程中，任课教师一般先设定若干讨论题目；然后组织学生开展20分钟的课堂讨论，让学生自行总结分析学习收获和存在的问题；接着组织各小组之间就组内讨论结果进行交流；最后由任课教师根据讨论情况选择共性难点问题进行深入讲解。

3.案例研究型自主学习指导和答辩汇报。学期初，课程会专门安排两次线下课，分别进行案例研究型自主学习指导，以及传授文献检索技巧和论文撰写基本知识。学期末最后一次或者两次线下课，任课教师专门安排各小组进行自主学习汇报答辩。一般情况下，任课教师会邀请专业负责人、辅导员、资深教师或者学校教学研究人员来一起担任评委并进行指导。

四、强化形成性过程考核和能力考核，优化课程考核方式

传统教学模式的课程考核中，一般以卷面考试为主，有的课程会辅以平时作业、出勤、小论文等形式。这种考核模式的明显缺陷在于：一方面，学生容易养成平时放松、考前突击的坏习惯；另一方面，它重在考查学生的解题能力，而忽视了对学生综合应用能力的培养，不利于学生的成长。

针对传统课程考核模式的缺陷，在突出形成性考核和期末考核相结合、能力培养考核与知识考核相结合的基础上，本课程在教学实践中逐渐探索出一套新的课程考核模式。该考核模式的目标是在引导学生加强平时自主学习的同时，更全面地衡量学生的课程学习成绩。

在当前的课程考核模式中，形成性考核（在线课程自主学习、课后作业）占 4 0 % ，能力考核（案例研究型团队学习、论文阅读撰写和汇报答辩）和知识考核（闭卷考试）分别占 3 0 % 。其中，在线课程自主学习由智慧树平台自动统计全学期学生的学习进度、学习习惯、互动讨论、测试和在线课程期末考试情况，并按照预定规则自动形成成绩；案例研究型团队自主学习的成绩则通过整体评分表和个人评分表考查学生在整个学期中的表现。因此，在这种考核模式中， 70 % 的成绩都来自对学生全学期学习行为的评价，而非过分依赖卷面考试成绩。其中，案例研究型团队自主学习模式的考核会分别考查每名学生的团队表现和个人表现。

教学方法改革的推动极大地激发了教学团队教师的教学研究积极性。自2017年以来，本课程先后被评为校级精品课程和一流本科课程，并获得市重点建设课程资助。

教学方法的改革得到了广大师生和学校的认可，从2017年至今，课程组教师共获得4人次校级“最受学生欢迎的好教师”称号。线上线下混合式教学也得到了学生的认可。截至目前，自2019学年上线以来，累计与学生互动人数已经达到10.25万人次。

教学效果在学科竞赛中得到了很好的体现。

自2016年以来，项目组指导我校24名近化学专业学生参加市大学生化学实验竞赛，共获得一等奖2项、二等奖6项、三等奖10项、优秀奖2项，获奖比例超过 8 3 % 。