線上線下結(jié)合的有機(jī)化學(xué)實驗課程教學(xué)模式改革

摘 要 文章對有機(jī)化學(xué)實驗課程進(jìn)行了一系列教學(xué)方法和教學(xué)模式的改革：利用信息化教學(xué)技術(shù)，制作了一系列線上教學(xué)資源，建立了線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式；對課前預(yù)習(xí)作業(yè)進(jìn)行考核，并設(shè)立了進(jìn)入實驗室的考核標(biāo)準(zhǔn)，有力地保證了預(yù)習(xí)的效果，為學(xué)生高質(zhì)量地完成實驗操作奠定了基礎(chǔ)；評價方式更加多元，增加了對實驗過程的評價點(diǎn)，使過程考核更加客觀，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；將部分驗證性實驗改編成研究性小課題，采用研究性教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的基本科研素養(yǎng)和創(chuàng)新思維，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞 有機(jī)化學(xué)實驗；教學(xué)模式改革；線上線下相結(jié)合

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.02.031

New Models of Teaching about Combining Online-Offline for the Course"of Organic Chemistry Experiment

CUI Yuezhi， TIAN Yan， TAO Furong

（College of Chemistry and Chemical Engineering， Qilu University of Technology（Shandong Academy of Sciences）， Jinan， Shandong 250353）

Abstract In this paper， the information technology has been utilized"to create a series of online teaching resources， and a new teaching model that combines online and offline teaching has been established; The assessment was conducted on preview assignments， and the assessment"criteria for entering the laboratory were established， which ensures the effectiveness of the preview; The evaluation methods are more diversified， with an increase in evaluation points for the experiment process， making the process assessment more objective; By adapting some experiments into small research topics， the research-based teaching methods was used， which cultivated the innovative thinking methods of the students.

Keywords organic chemistry experiment; teaching mode reform; combination of online-offline teaching

高校承擔(dān)著為國家和社會培養(yǎng)人才的重任，尤其是培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)的高水平人才[1-2]。然而，目前高等教育中普遍存在著注重知識傳授，忽略學(xué)生的創(chuàng)新精神及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的問題。因此，針對不同學(xué)科及課程優(yōu)化教學(xué)方法，實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教育目標(biāo)，具有十分重要的意義[3]。有機(jī)化學(xué)實驗課程是一門重要的實踐課程，主要教學(xué)目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生基本實驗操作，包括：基本實驗技術(shù)，各類有機(jī)反應(yīng)及反應(yīng)條件的控制，有機(jī)物的分離與純化、鑒別技術(shù)等。該課程是以有機(jī)化學(xué)理論為指導(dǎo)的實踐課程，要求學(xué)生在實驗過程中結(jié)合理論知識，通過實驗操作解決實際問題。實驗中學(xué)生為獨(dú)立操作的主體，因此本課程對學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有非常重要的意義。然而，傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中普遍存在如下問題[4-5]。①學(xué)生對課前預(yù)習(xí)不重視。本課程的課堂教學(xué)任務(wù)主要是進(jìn)行實驗操作訓(xùn)練，課堂上一般只抽出少量時間簡單闡述實驗?zāi)康?、實驗原理、操作步驟及注意事項等。要想課堂上獲得較好的實驗操作效果，課前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容。所以本課程對課前預(yù)習(xí)效果要求很高，要求學(xué)生課前預(yù)習(xí)相關(guān)的反應(yīng)原理、反應(yīng)條件、重點(diǎn)操作要求、重點(diǎn)實驗儀器和設(shè)備的使用方法等。然而現(xiàn)有教學(xué)模式對學(xué)生預(yù)習(xí)效果基本沒有考核，多數(shù)學(xué)生的預(yù)習(xí)報告是簡單照抄課本內(nèi)容，且雷同嚴(yán)重。②考核方式缺乏客觀性。本課程為考查課，教師一般根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)報告、實驗操作、實驗報告等評定成績。因為預(yù)習(xí)報告、實驗報告雷同嚴(yán)重，所以在以班級為單位的實驗教學(xué)中，一個指導(dǎo)老師要對每個人的具體實驗操作都給出客觀公正的評價比較困難。因此，現(xiàn)有的評價方式很難反映學(xué)生的真實水平。③學(xué)生缺乏興趣。大多數(shù)實驗為驗證實驗，課堂上教師先講述實驗原理、實驗步驟、實驗要求及注意事項等，然后學(xué)生開始動手完成實驗。這種照方抓藥的教學(xué)方式，使學(xué)生預(yù)先知道了實驗結(jié)果，因此對實驗沒有期待，也缺乏興趣。④實驗項目缺乏挑戰(zhàn)性。驗證性實驗中學(xué)生無須動腦思考，只需要按照既定流程操作一遍即可，不利于學(xué)生創(chuàng)新性思維的激發(fā)，也不利于培養(yǎng)學(xué)生動手解決實際問題的能力。針對上述問題，筆者對有機(jī)化學(xué)實驗課程進(jìn)行了一系列教學(xué)方法、教學(xué)模式以及教學(xué)內(nèi)容的改革。本文將對這些改革內(nèi)容及實施情況進(jìn)行詳細(xì)講述。

1" 線上線下相結(jié)合的有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)改革實踐

1.1" 整合實驗項目，體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性及挑戰(zhàn)性

本課程實驗包含25個實驗項目，分為四個層級：①安全教育。包含實驗室使用安全規(guī)范、藥品使用及存儲安全、廢品處理、意外事故處理（燙傷、割傷、中毒、火災(zāi)）等。這類實驗項目的設(shè)立至關(guān)重要，是實驗課程順利進(jìn)行的安全保障，也使得學(xué)生在心中樹立安全實驗的理念。②基本實驗操作。包含10個常用的有機(jī)化學(xué)實驗基本操作，如化合物物理性質(zhì)測試技術(shù)（熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、折光率、吸光度）、化合物分離技術(shù)（蒸餾、過濾、萃取、層析分離）、干燥技術(shù)等項目。③典型的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。選取每一類化合物最具代表性的化學(xué)反應(yīng)合成有機(jī)物，訓(xùn)練學(xué)生搭建有機(jī)反應(yīng)裝置、控制反應(yīng)溫度、物料混合、產(chǎn)物的分離與提純等方法，從而培養(yǎng)學(xué)生基本的有機(jī)合成能力。④綜合實驗。本課程開設(shè)了三個綜合實驗，均為多步反應(yīng)，包含無水無氧操作、多步連續(xù)萃取、柱色譜分離等難度較高的操作，對學(xué)生的實驗操作能力是一個挑戰(zhàn)。這類實驗項目也培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用多種有機(jī)合成操作合成有機(jī)物的能力。這四個層級的實驗內(nèi)容按照“安全常識―基礎(chǔ)知識―單元操作―綜合操作”開展，實驗項目的難度逐步提升，學(xué)生的操作能力也逐步提升。

1.2" 線上教學(xué)資料的制作

信息化技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使枯燥乏味的理論知識以多媒體、動畫、音頻、視頻等形式展示出來，使內(nèi)容更加生動形象，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[6-7]。近年來，筆者制作了如下的有機(jī)化學(xué)實驗線上教學(xué)資源。①課程PPT課件的制作。制作了包含視頻、動畫等形式的PPT課件，課件內(nèi)容力求系統(tǒng)、生動，重點(diǎn)突出，顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。②錄制教學(xué)視頻。每一個實驗項目都錄制了完整的教學(xué)視頻，包含實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟及現(xiàn)象、數(shù)據(jù)處理等部分，目前已經(jīng)錄制了22個教學(xué)視頻。③建設(shè)線上習(xí)題庫。本項目根據(jù)每個重點(diǎn)、難點(diǎn)，建設(shè)了包含200個左右關(guān)于有機(jī)實驗習(xí)題的題庫，習(xí)題主要形式為選擇題、判斷對錯題、問答題等，表達(dá)方式為文字描述或圖片。

1.3" 立體化教材

筆者對重難點(diǎn)問題進(jìn)行視頻講解，并錄制成微課。將微課視頻生成的二維碼鑲嵌于講義中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中用手機(jī)掃描二維碼即可觀看視頻。這大大增強(qiáng)了教材的形象性和生動性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)教材過程中產(chǎn)生互動，降低了學(xué)習(xí)難度，便于學(xué)生預(yù)習(xí)及自學(xué)教材內(nèi)容。

2" 線上線下混合式教學(xué)的組織形式和實施

利用線上教學(xué)資源，本課程進(jìn)行線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式改革。線上教學(xué)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行，線下教學(xué)則在有機(jī)化學(xué)實驗室進(jìn)行。

2.1" 課前預(yù)習(xí)（線上）

教師提前3天將教學(xué)視頻、多媒體課件、預(yù)習(xí)作業(yè)等發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的學(xué)習(xí)資源里，學(xué)生根據(jù)教材及上述線上資源預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，并完成預(yù)習(xí)作業(yè)，預(yù)習(xí)成績合格后才有資格進(jìn)入實驗室進(jìn)行線下課程。預(yù)習(xí)成績不合格的學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)，可多次刷題，直至成績合格。將預(yù)習(xí)過程由線下轉(zhuǎn)移到線上，將枯燥的內(nèi)容視頻化，降低了預(yù)習(xí)難度，提高了學(xué)生預(yù)習(xí)的興趣；對預(yù)習(xí)成績設(shè)定合格線，將其作為進(jìn)入實驗室進(jìn)行操作訓(xùn)練的門檻，大大提高了學(xué)生的預(yù)習(xí)責(zé)任心和積極性，有力地保障了預(yù)習(xí)效果。

2.2" 實驗操作（線下）

實驗操作為線下環(huán)節(jié)，在實驗室中進(jìn)行。教師對本次實驗課程內(nèi)容進(jìn)行講解及演示，并回答學(xué)生預(yù)習(xí)中遇到的問題。然后學(xué)生開始進(jìn)行實驗操作。實驗過程中要求詳細(xì)記錄實驗步驟和實驗數(shù)據(jù)。實驗完成后，由老師檢查合格并簽字后離開。實驗過程中，除了完成操作，還要做好實驗記錄，并將實驗過程的重要節(jié)點(diǎn)、實驗結(jié)果的產(chǎn)品或數(shù)據(jù)等拍照備用。

2.3" 課后作業(yè)（線上）

實驗結(jié)束后，學(xué)生整理實驗報告，完成課后作業(yè)及思考題，并將這些材料提交到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。此外，學(xué)生還要提交實驗過程重要節(jié)點(diǎn)的照片（如實驗裝置圖、產(chǎn)品照片等）、重要過程的視頻（沸點(diǎn)測試過程中溫度計的變化過程、實驗過程中反應(yīng)現(xiàn)象的變化，產(chǎn)品的重量或體積的計量過程等）等。這些圖片及視頻很好地記錄了學(xué)生操作過程的重要節(jié)點(diǎn)，是作為評價其實驗操作成績的重要依據(jù)。

2.4" 課程評價（線上）

本課程每一實驗項目的考核成績由作業(yè)成績（預(yù)習(xí)作業(yè)及課后作業(yè)）、實驗操作成績、實驗報告成績組成。對實驗操作成績，除了依據(jù)課堂上實驗操作的總體表現(xiàn)（如實驗是否順利完成、有無重大操作失誤等）進(jìn)行評價外，還要根據(jù)學(xué)生提交的各個重要實驗節(jié)點(diǎn)或?qū)嶒炦^程的圖片、視頻等進(jìn)行評價。因此整個實驗過程的各個環(huán)節(jié)都得到了相對客觀公正的評價，學(xué)生的成績基本能夠反映其在學(xué)習(xí)過程中的真實水平。這一課程評價改革，保證了對實驗的預(yù)習(xí)、操作、課后作業(yè)等各個環(huán)節(jié)的客觀評價，提高了學(xué)生對課程的重視程度，并激發(fā)了他們認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。

3" 研究性教學(xué)法的探索與實施

為加強(qiáng)對學(xué)生的創(chuàng)新能力及科研思維的培養(yǎng)，筆者對一部分實驗項目進(jìn)行研究型教學(xué)法的探索。選取部分驗證性實驗項目，將其改編為研究性小課題。首先對每一個項目提出要研究的問題，確定研究題目；其次通過改變實驗方法或者改變實驗參數(shù)設(shè)計出一系列研究方案，由全班同學(xué)分組承擔(dān)。如乙酸乙酯的制備實驗本身為驗證實驗，所有學(xué)生都按教材給定的同一條件依照既定步驟完成合成反應(yīng)。筆者將該實驗項目改編為“乙酸乙酯合成工藝優(yōu)化”的研究性小課題。該課題選取反應(yīng)物的投料比、反應(yīng)溫度、催化劑用量、反應(yīng)時間四個影響產(chǎn)物收率的因素，采用四因素三水平正交實驗法設(shè)計了9種實驗方案，確定各因素的最佳值。研究型教學(xué)法的實施流程如圖1所示。

如圖1所示，" 1、2、3、4等數(shù)字代表學(xué)生分組的編號。A、B、C……代表的是不同實驗方案?？梢钥闯?，1―4組執(zhí)行方案A，5―8組執(zhí)行方案B，等等。還可以看出，1、2、3、4組各自獨(dú)立地執(zhí)行相同的方案，這4組實驗結(jié)果的平均值即方案A的實驗結(jié)果，其他實驗方案的執(zhí)行也均由多組獨(dú)立完成。這樣設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是，可以避免不同的完成人在實驗過程中產(chǎn)生較大的誤差。實驗結(jié)束后，學(xué)生查閱資料并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析討論實驗結(jié)果等，最后完成實驗小論文。論文要求包括：題目、中英文摘要、前言、實驗部分、結(jié)果與討論、結(jié)論、參考文獻(xiàn)等。通過小論文的撰寫，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的思維方式及分析問題、解決問題的能力，并進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科技論文寫作能力。將驗證性實驗項目改編為研究性課題，對每個學(xué)生來說，所承擔(dān)的實驗操作過程與驗證性實驗相似，只是控制的實驗條件有所不同，因此改編后的科研小課題仍然承擔(dān)了訓(xùn)練學(xué)生基本實驗操作的任務(wù)。而全班同學(xué)的實驗結(jié)果綜合起來則完成了對該課題的研究，通過數(shù)據(jù)分析處理可得出研究結(jié)論。研究性教學(xué)法的實施，通過研究方案的設(shè)計、實驗數(shù)據(jù)的分析、實驗結(jié)果的討論、科研論文的整理等，培養(yǎng)了學(xué)生的研究性思維及科研方法，為后續(xù)的綜合實驗、開放性實驗以及畢業(yè)論文的高質(zhì)量完成奠定了扎實的基礎(chǔ)。

4" 結(jié)語

綜上所述，近年來筆者對有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行了一系列卓有成效的教學(xué)改革。建立了一套成熟的線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式；評價方式更加注重過程考核；采用研究性教學(xué)法，將部分驗證實驗改編成研究性小課題。通過本課程的培養(yǎng)，學(xué)生既接受了有機(jī)化學(xué)實驗的基本實驗操作的嚴(yán)格訓(xùn)練，又培養(yǎng)出了探究問題、解決問題的研究性思維，同時掌握了科研的一般方法，為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供了一種新的教學(xué)模式。

*通信作者：崔月芝

基金項目：" 2022年齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)項目“有機(jī)化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊”（2022JXTD020）；2022年度年齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）“黃大年式教學(xué)團(tuán)隊”建設(shè)項目（基礎(chǔ)化學(xué)團(tuán)隊）。

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