有機化學實驗課程線上教學的措施及反思

黎卓熹 成燕琴 王有娣 關冠恒 徐娟娟（通訊作者） 廣州新華學院藥學院

● 問題的提出

目前，虛擬仿真實驗的免費使用，雖然實現(xiàn)了學生在線開展實驗項目、居家學習的想法，但還存在著不足。首先，線上操作過于簡單，學生動動手指點擊鼠標便可以完成虛擬實驗，一切都是程序化的設定，學生缺少思考。其次，無法觀察真實的實驗現(xiàn)象，電腦操作也無法讓學生掌握規(guī)范的實驗動作，將來學生面對真實的儀器可能不懂如何使用。再次，用時短，不能滿足教學方案的要求。按照筆者所在學院有機化學實驗課程的教學方案，每一次課有7個學時，而線上虛擬仿真實驗平均一個項目僅需時45分鐘。最后，單純的人機交互形式削弱了人與人之間的互動，教師無法及時發(fā)現(xiàn)問題并給學生提出建議。因此，筆者認為，有機化學實驗線上教學不能單純依靠虛擬仿真實驗，必須做出調(diào)整。

● 改革措施

針對上述問題，筆者提出了四個應對準則：

①眼見為實，教師提前錄制視頻供學生線上觀看，創(chuàng)設接近真實的體驗。

②加強互動，通過討論、問答等環(huán)節(jié)促進師生交流、生生交流。

③把控時長，增設小組任務保證教學質(zhì)量，滿足課時要求。

④以練督學，在習題中鞏固實驗知識點，在任務中學習拓展內(nèi)容。

1.課堂實施

根據(jù)以上準則，每一次有機化學實驗課都按照教師精講、學生自主學習、小組任務、成果展示、實驗小測五個步驟進行，具體細節(jié)如下頁表1所示。

表1 有機化學實驗課堂實施方案

第一步，教師精講?！爸辈?在線互動”模式是最受學生認可的一種在線教學模式[1]，利用QQ群直播、騰訊課堂、騰訊會議或其他直播平臺，任課教師詳細講授本次實驗的目的、原理、試劑、裝置及步驟。這與平常線下實驗課講授的內(nèi)容是相同的，教師必須向?qū)W生明確實驗的目的，闡明原理，介紹所有化學試劑的作用，強調(diào)每一步操作的注意事項。之后，播放實驗視頻，具體地描述實驗現(xiàn)象。由于大部分虛擬試驗項目僅僅提供模擬界面，學生無法看見實際的反應過程，所以提前錄制并播放實驗視頻非常有必要。通過視頻學生可以清楚地觀察溶液分層、反應液沸騰、產(chǎn)物析出等實驗現(xiàn)象。除了讓學生看到現(xiàn)象，教師還要描述其他更多細節(jié)，如“聞到了酸味”“容器外壁發(fā)燙”“20分鐘后才析晶完全”等，力求幫助學生“聽到”“摸到”“嗅到”實驗現(xiàn)象，調(diào)動學生的多個感官，讓他們仿佛置身于真實的實驗場景中。此外，學生平日在實驗室上課時，可能會因操作不當而狀況百出，教師也可以錄制一些異常情況的視頻，提醒學生注意規(guī)范操作。

第二步，學生自主學習。當任課教師講授完畢后，學生自行操作練習。以上兩個階段與線下實驗課的流程相似，學生登錄線上虛擬實驗平臺，按要求完成實驗項目，之后回答思考題，并在線提交實驗報告。如果遇到困難，學生可以立刻在網(wǎng)上發(fā)布討論貼，討論貼的內(nèi)容和對象都是公開的，所有教師和學生都有權發(fā)帖、回帖。上一階段的課堂組織者是教師，這一階段的主體則是學生個人。教師在后臺監(jiān)控每一個學生的學習情況，督促他們按時完成學習任務，同時回復討論帖，為學生提供個性化指導。

第三步，小組任務。以“乙酸乙酯的制備實驗”為例，每一個實驗小班的學生分成十個小組，分別負責對應的小組任務，如表2所示。任務的主題涉及實驗原理、藥品、操作等基本實驗知識，也包含實驗方案設計等拓展內(nèi)容。小組成員利用即時通信工具分配工作，討論意見，在網(wǎng)絡上搜集資料，再利用所有素材自主編排作品。此環(huán)節(jié)在課后完成，不僅不占用上課時間，還給予學生足夠的時間自由度，讓小組成員有充足的時間思考并且解決問題。利用即時通信工具，小組成員可以隨時隨地交換意見，在討論中互相學習，在合作中激發(fā)學習興趣。作品的形式不限，這有利于小組成員發(fā)揮各自的優(yōu)勢，創(chuàng)造性地編排出各具小組特色的作品。除了提交作業(yè)用于下一環(huán)節(jié)的匯報，每個小組還需要設計相關題目用作最后的小測。

表2 小組任務

第四步，成果展示。在完成了上一環(huán)節(jié)的課外小組任務后，全體學生重新回到線上直播課堂中，向全班同學展示各自精心策劃的作品。小組任務著重于組內(nèi)成員交流溝通，而成果匯報則將互動的范圍擴大到小組與小組之間、教師與學生之間。小組成員陳述問題與解決思路，分享收獲，最后總結(jié)。其他學生也需要積極地參與，如提出自己的困惑、質(zhì)疑、爭辯等。與此同時，教師發(fā)揮組織協(xié)調(diào)作用，通過鼓勵，引導每一位學生大膽發(fā)表見解；通過提問，啟發(fā)每一位學生用心思考；通過點評，給予每一位學生反饋與建議。成果展示這一環(huán)節(jié)實現(xiàn)小組成員、學生個體、教師三方暢通平等的交流，能夠活躍課堂氛圍，提高學生的參與度，提升思辨、表達能力，有利于打破傳統(tǒng)大學課堂文化的困境。[2]此外，原本單一的實驗內(nèi)容得以延伸，學生可以學習到更多的課外知識，有效地提高了課堂利用率，改善了教學效果。

第五步，實驗小測。教師提前收集各小組設計的題目，錄入學習平臺。學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成小測題目，最后教師講解答疑。經(jīng)歷過上兩個環(huán)節(jié)的小組活動，學習的主體再次回歸到學生個體，通過在線小測檢驗每位學生的學習效果。至此，一次實驗課全部結(jié)束，合7個課時。

2.評價考核

在課堂教學實施方案做出變革的同時，對學生的評價考核也應該做出相應的變化。第一步教師精講環(huán)節(jié)，學生通過參與搶答、投票等課堂活動獲得分數(shù)。第二步自主學習的分數(shù)由虛擬實驗的成績、思考題和討論帖的作答情況以及實驗報告四部分組成。小組任務的質(zhì)量則交由學生自己、小組成員、全班其他同學以及教師分別評判。每位學生發(fā)言提問的數(shù)量都被計入課堂活動分數(shù)。最后加上小測分數(shù)，得到總分。如表3所示，評價涵蓋整個教學過程，每一項考核內(nèi)容都有具體的分數(shù)比例，提醒學生認真參與每個活動，有效避免了臨時抱佛腳的行為。學生也可以根據(jù)過程評價結(jié)果不斷反思總結(jié)，調(diào)整狀態(tài)在下一階段爭取更好的表現(xiàn)。

表3 評價考核方案

●反思

本文提出的教學方案的每一個環(huán)節(jié)都包含多種交互維度，通過在線課堂互動、討論帖、點評、講解答疑實現(xiàn)師生交互，通過小組任務、成果展示、提問爭辯實現(xiàn)生生交互，而內(nèi)容交互及人機交互則貫穿于整個線上教學過程。在后疫情時代，教師仍需要營造良好的交互環(huán)境，讓學生勇于表達、敢于質(zhì)疑、善于合作、樂于思考。

同時，教師要不斷學習新技術，創(chuàng)新教學方式，即使是相同的教學內(nèi)容，也可以設計成短視頻、彈幕、搶答、思維導圖等形式，讓學生獲得更好的內(nèi)容交互體驗，進而提高學習效率，改善教學效果。

①從知識傳播走向知識共享。在如今信息爆炸的時代，教師已不再是掌握知識的唯一權威，不能再像以往那樣“滿堂灌”，單向地向?qū)W生傳播知識。隨著在線學習的普及和“零零后”——一群從小在網(wǎng)上沖浪的弄潮兒——走入大學，教師可以發(fā)揮學生善用互聯(lián)網(wǎng)的特點，引導學生自行搜集、整理、共享信息，在線上線下進行一系列的知識交流活動。共享活動不僅能夠鍛煉學生的能力，還能拓寬學生的知識面，而且還能更新教師的信息庫，實現(xiàn)教學相長。

②靈活變通教學主體。如果將課堂比作知識海洋中的一艘船，那么教師就好比船上的舵手，學生好比槳手。如果只有舵手努力工作，船只會動力不足無法前行；而如果缺少了舵手，船只將在大海中迷失方向。因此，教師必須在課堂活動初期強調(diào)學習的目的和意義，設定航行目標。在精講環(huán)節(jié)后，主體從教師轉(zhuǎn)移至學生，可借用任務激發(fā)學生的學習動力，實現(xiàn)從領悟到知識遷移再到創(chuàng)新的過程，讓船走得更遠。在實驗課中增設小組任務可以發(fā)展學生深層次的思維品質(zhì)，促進共同成長。而為了避免小組活動時出現(xiàn)濫竽充數(shù)的現(xiàn)象，不僅小組整體要接受考核，個人也要完成測試。綜上所述，在教學實施過程中靈活變通教學主體，調(diào)動教師、學生個體、小組成員三方參與的積極性，將能力提升起來，這樣就能讓船只開得更快更遠。

③虛實結(jié)合，內(nèi)外結(jié)合。盡管學生最終會回到實驗室正常上課，但是虛擬仿真實驗依然可以繼續(xù)開展。因為它的操作成本低，能完成實驗室不能完成的實驗項目，彌補了傳統(tǒng)實驗教學的不足。若能輔以影音資料、實物模型，減少虛擬項目與真實實驗的差別，則能給學生帶來更好的體驗。同時，以授課項目為基礎，推進任務式學習，引導學生解決生活生產(chǎn)中的問題，將課內(nèi)課外有機結(jié)合，有助于拓展教學內(nèi)容的廣度和深度。