有機化學實驗混合式教學模式實施策略研究與實踐

王麗華 王月欣 莒曉艷 楊宇嬰

[摘 要] 為提高有機化學實驗教學質(zhì)量，利用學堂在線網(wǎng)絡(luò)資源和課程自建網(wǎng)絡(luò)資源，采用線上線下相結(jié)合，綜合運用雨課堂、微課、翻轉(zhuǎn)課堂、合作學習等多種教學方法，形成了一套混合式教學模式，取得了良好的教學效果。

[關(guān)鍵詞] 混合式教學模式;雨課堂;翻轉(zhuǎn)課堂;有機化學實驗

有機化學實驗是高等工科院?；ゎ悓W生的一門重要基礎(chǔ)實驗課，培養(yǎng)學生掌握有機化學實驗的基本操作技能，印證有機化學基礎(chǔ)理論知識并加深學生對理論知識的理解，提高學生分析和解決實驗中所遇到問題的思維能力和動手能力，同時培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、嚴謹求實的實驗作風和良好的實驗素養(yǎng)。該課程對學生后續(xù)專業(yè)實驗和畢業(yè)論文的順利進行下學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著非常重要的作用[1-3]。尤其是在工程教育認證背景下，對學生知識與能力要求的提升，更需要加強有機化學實驗教學質(zhì)量。

隨著MOOC的發(fā)展和現(xiàn)代化教學技術(shù)的廣泛應(yīng)用，混合式教學模式的探索和應(yīng)用也越來越廣泛[4-11]。在學時壓縮[12-14]，學生基礎(chǔ)薄弱的背景下，我們通過幾年的教學改革實踐，利用學堂在線網(wǎng)絡(luò)資源和課程自建網(wǎng)絡(luò)資源，采用線上線下相結(jié)合、雨課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學方法綜合運用，形成了一套混合式教學模式，取得了良好的教學效果。

一、有機化學實驗教學中存在的問題

1.學生基礎(chǔ)薄弱。通過問卷調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，學生在高中階段的化學學習中，注重理論知識的學習，而忽視實驗技能的培養(yǎng)。例如對2017級化工類學生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有30.3%的學生動手進行過有機實驗;4.6%的學生獨立完成過有機實驗;22%的學生觀看過老師的演示實驗;19.3%的學生通過電子資源觀看過有機實驗過程，28.4%的學生既沒動手操作過，也沒看到老師演示或電子資源展示。這充分說明學生對有機實驗室和有機實驗過程缺乏必要的認知，實驗基礎(chǔ)薄弱。

2.學時壓縮，實際操作時間減少。隨著高校教育教學改革的不斷進行，傳統(tǒng)課程的學時壓縮成為普遍采用的方法。我校在學生培養(yǎng)計劃持續(xù)壓縮學時的情況下，有機化學實驗由50學時壓縮至40學時，同時1學時由50分鐘壓縮至45分鐘。在現(xiàn)有的學時條件下，若想既訓練學生的基本操作技能，又鍛煉學生的綜合實驗能力，僅靠傳統(tǒng)的實驗教學模式，已無法達到教學目標的要求。

3.學生對有機化學實驗課的學習熱情不高。在學前調(diào)查中，我們了解到學生對有機化學實驗課的重要性認識不深，對實驗中的安全問題存有顧慮，學習積極性和主動性普遍不高。

通過以上分析，我們深刻地認識到有機化學實驗課進行教學改革的必要性和重要性。近幾年，我們對有機化學理論課進行混合式教學改革和實踐，取得了較好的教學效果。我們把理論課的教學改革的經(jīng)驗推廣到有機化學實驗教學中，經(jīng)過三年的持續(xù)改進，摸索出一套適合實驗課程的混合式教學模式，既解決了上述問題，又提高了教學質(zhì)量。

二、混合式教學模式的實施過程

根據(jù)有機化學實驗課的內(nèi)容，我們把課程內(nèi)容分為四個模塊，根據(jù)不同模塊的特點，采用不同的教學模式（表1）。以下我們將根據(jù)四模塊進行具體介紹。

1.實驗室安全與概況的教與學。針對學生對實驗室基本概況了解不深、實驗安全知識儲備不足的現(xiàn)狀，在課程開始之前，我們利用學堂在線課程資源暨南大學于沛教授主講的《生物醫(yī)藥實驗室的安全知識》中的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合我校實驗室的基本概況，通過雨課堂發(fā)給學生進行自學。利用雨課堂開展基礎(chǔ)知識測試，進行考核。達到考核要求的可以進實驗室進行實驗，達不到要求的要重新進行學習和測試。這種學習和考核方式，既節(jié)約了課內(nèi)時間，又提高了學生的學習積極性。有91%的學生認為這種學習方式能夠加強自習的主動性、自覺性和有效性。

2.實驗基本技能與知識的教與學。實驗基本技能與知識，是知識型和技能型知識的結(jié)合，是進行綜合性實驗的基礎(chǔ)。通過分組學習、翻轉(zhuǎn)課堂的方式進行這部分知識的學習。具體實施方法如圖1所示。

我們把單個實驗操作錄制成小視頻，放在課程網(wǎng)站讓學生學習。同時，針對這部分理論知識，以分組合作學習的方式進行課下學習。每組完成一份學習筆記。

翻轉(zhuǎn)課堂上，要求每三組為一大組，全班兩大組，進行知識競賽。把實驗基本技能和知識分為六大部分，每大組抽取三部分內(nèi)容，所在各小組輪流對同一部分知識提出3個不同問題，即每一部分9道題，每組整理三部分27道題的答案。最后由兩大組隨機指定對方學生對其所在組的知識隨機抽題號進行作答，答題情況作為小組的考核成績（圖2）。通過這種方式，加深了學生對實驗基本技能的學習和記憶。

通過課堂討論與組間競賽，發(fā)現(xiàn)學生學習中存在的問題，再進行知識的重點和難點的凝練，同時梳理知識體系，讓學生課后完善課前的小組學習筆記。經(jīng)過翻轉(zhuǎn)課堂和課后的再梳理，再利用雨課堂軟件進行學習測試，與小組競賽成績一起作為本階段的評價成績。有91.7%的學生認為小組學習有利于加深理解;94.5%的學生認為小組競賽的方式有利于學生及時復習鞏固。

3.制備性、綜合性實驗的教與學。制備性、綜合性實驗是對學生綜合實驗能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，也是教學過程中的重點。在以往的學習中，學生常常“照方抓藥”，對于實驗書上具體實驗的設(shè)計沒有深入思考。沒有思考就無法把知識轉(zhuǎn)化為能力。

在本環(huán)節(jié)，我們采用三步走的方式，2人一組進行教與學。第一步，根據(jù)實驗內(nèi)容，以問題提綱的形式要求學生進行實驗預習，并撰寫實驗預習報告。每個實驗從實驗原理、目的、過程、設(shè)計、基本技能、注意事項等方面提出10個問題。讓學生對一個具體合成實驗有系統(tǒng)的認識。對不同的實驗為什么采用不同的反應(yīng)裝置、不同的分離方法，如何純化，如何進行結(jié)構(gòu)表征的選擇等，有一個清晰的理解和認識。這個過程是學生對前一階段基本實驗技能與知識學習的具體應(yīng)用，也是學生后續(xù)專業(yè)課實驗和畢業(yè)論文進行實驗設(shè)計的重要鍛煉過程。第二步，讓學生觀看實驗全流程操作錄像，規(guī)范各個基本操作，梳理實驗過程，使學生對動手操作有更加直觀的感受，提高學生的實驗效率。第三步，動手實驗，完成實驗過程，撰寫實驗報告。在此環(huán)節(jié)中，2人一組進行實驗操作。教師在實驗過程中進行記錄和糾錯、提問等工作。

我們的考核根據(jù)預習、操作、產(chǎn)品、報告、衛(wèi)生安全等五項內(nèi)容來進行綜合考評。學生在此階段學習之后，初步具備了實驗設(shè)計的思路、扎實的實驗技能，為后續(xù)階段的實施奠定了基礎(chǔ)。

4.設(shè)計性、開放性實驗的教與學。這一階段是對第三階段的提升。根據(jù)學生的需求和興趣，給出合適開放性的實驗題目，要求學生結(jié)合自己已有的知識，查閱相關(guān)文獻資料設(shè)計出實驗方案，交給指導老師審查。在課堂上進行專題討論，討論完善實驗過程與實驗步驟，再進行實驗驗證。學生自愿結(jié)組進行，考核按照實驗設(shè)計的可行性評價、實驗報告、實驗操作進行。具體實施如圖3所示。

此階段成績作為學生的附加成績，為學生參加化學實驗競賽和開放實驗提供參考依據(jù)。設(shè)計性實驗教學還原了實驗探究的本來面貌，能給學生一個較寬闊的思考空間和選擇余地。這一階段有利于增強學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，有利于培養(yǎng)學生堅韌不拔的意志品質(zhì)、實事求是的科學態(tài)度，對培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力有著非常重要的作用[15]。

三、混合式教學的實施效果

混合式教學在有機化學實驗課程中的實施，充分利用了精品課程網(wǎng)絡(luò)資源和學堂在線等在線開放課程的優(yōu)勢，結(jié)合雨課堂等教學軟件，線上線下相結(jié)合;教師課堂講授與學生自主學習、小組探究、討論、交流、組間知識競賽等相結(jié)合;課前活動、課堂活動與實驗室活動、課后活動相結(jié)合，依托翻轉(zhuǎn)課堂的實施，充分發(fā)揮教師在教學中的引導作用、學生在學習中的主體作用，促成學生從接受式學習向發(fā)現(xiàn)式學習的轉(zhuǎn)變，使學生主動學習、自主進行探究學習，加強學生合作互動。同時，在混合式教學的實施過程中，全過程的測試、小組競賽、綜合考評與反饋的評價方式更加客觀、全面，及時的評價反饋過程又能有效地幫助學生認識到自身的不足和存在問題，及時改進。我們對2017級學生進行的問卷調(diào)查表明，學生對混合式教學的效果表示了充分的肯定。其中，學生對有機化學實驗的課程學習時間投入平均增加了15學時，98%的學生認為混合式教學的實施提高了學習的自主性;95%的學生認為小組學習提高了學習的深度和參與度;94.6%的認為全過程的測試、評估與評價和反饋有利于及時發(fā)現(xiàn)不足，提高學習效果。

我們通過對未實施混合式教學的2015級、部分實施混合式教學的2016級和全面實施混合式教學的2017級學生參加學院化學實驗競賽的成績進行了對比，結(jié)果如表2所示。通過表2我們可以看出，實施混合式教學后，學生在實驗室安全常識、基本技能和綜合能力上均有一定的提高。

四、結(jié)語

經(jīng)過幾年的持續(xù)改進和實施，此模式在教學中取得了良好的效果。學生在天津市大學生化學知識與技能大賽中取得了優(yōu)異成績，學生的化學實驗技能和創(chuàng)新能力在專業(yè)課上得到了充分的體現(xiàn)。在混合式教學實施過程中，我們也積累了一定的視頻資料和課程錄像，為在線開放課程的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。盡管取得了一定的教學成績，但同時也存在一些問題。如學生在一門課上的課外投入時間相對增加，小組學習中合作學習的順利開展對組織者自身協(xié)調(diào)能力提出了一定的要求。評價過程的實施增加了教師的教學工作量，評價體系不夠完善，等等。今后，我們將細化考核標準和評價體系，進一步摸索學生合作學習的實施策略，提高實驗教學的質(zhì)量。

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