BOPPPS模塊構(gòu)筑的有機化學(xué)實驗線上直播教學(xué)的實踐探索

孫靖文，王海君，卜 明，王 靜，陳 頌，劉 磊

（齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

在教育部“停課不停教、停課不停學(xué)”的要求和指導(dǎo)下[1]，2020年春季學(xué)期新冠肺炎疫情防控期間，齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院積極開展線上教學(xué)。其中，有機化學(xué)實驗課是藥學(xué)及相關(guān)專業(yè)必修的基礎(chǔ)實踐課程。教學(xué)團隊充分整合已有教學(xué)資源，為學(xué)生設(shè)計了一種BOPPPS模塊構(gòu)筑的線上直播教學(xué)模式。線上進行有機化學(xué)實驗教學(xué)無疑是一項極富挑戰(zhàn)而又艱巨的任務(wù)，主要存在師生家里沒有化學(xué)儀器設(shè)備和試劑藥品；學(xué)生無法動手進行實際操作技術(shù)的鍛煉；師生實時交流、互動受限；教師不能及時掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)效果等困難。對此，教學(xué)團隊多次通過線上會議策劃、調(diào)研和探討，制訂、設(shè)計了以學(xué)生為中心的線上教學(xué)方案，使有機化學(xué)實驗課程得以在線上順利開展。在兩個多月的教學(xué)實踐中，該教學(xué)模式得到了不斷改進，目前已日趨完善，教學(xué)效果得到了學(xué)生的積極評價。

1 教學(xué)平臺的構(gòu)建

教學(xué)團隊根據(jù)學(xué)院人才培養(yǎng)目標和專業(yè)特點，前期對課程進行了系統(tǒng)整合，目前已經(jīng)建設(shè)成一門相對成熟的有機化學(xué)實驗綜合實踐課程。整合后的課程內(nèi)容與其他院校存在差異，因此利用慕課平臺進行混合式異步教學(xué)難度較大。而錄播授課則存在耗時長、互動難、答疑少等缺陷。因此，教學(xué)團隊經(jīng)多次研討，設(shè)計了以線上直播授課為主的教學(xué)模式。根據(jù)理論課上積累的線上直播授課經(jīng)驗，選定網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定、教學(xué)功能齊備的“釘釘群”作為組織學(xué)習(xí)和直播授課平臺；選擇操作簡單、統(tǒng)計便捷的“問卷星”作為測試和問卷調(diào)查平臺；利用“金山文檔”制作考核表，在線協(xié)作完成學(xué)生形成性考核成績的錄入。其中，“釘釘群”為直播授課和學(xué)習(xí)交流平臺，主要利用“學(xué)習(xí)圈”“直播”“作業(yè)”“文件”“投票”“直播回放”等功能，具體見圖 1。

圖1 “釘釘群”教學(xué)功能示意圖

2 線上教學(xué)設(shè)計

有機化學(xué)實驗課程內(nèi)容涵蓋了性質(zhì)實驗、基本操作實驗、分離技術(shù)實驗、天然小分子藥物的提取、分離與純化實驗、小分子藥物合成實驗等。通過有機化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生掌握研究有機化合物的基本方法和實驗操作技能，為后續(xù)專業(yè)實踐課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提高學(xué)生參與度，如何將枯燥的實驗方法和抽象的操作技術(shù)直觀、生動地展現(xiàn)在學(xué)生面前，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果、培養(yǎng)學(xué)生實踐能力需要重點解決的問題。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為每個實驗項目精心設(shè)計了案例、問題等進行導(dǎo)課；為調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和參與度，設(shè)計了彈幕、投票、連麥等互動環(huán)節(jié)，制訂了形成性考核方案；為讓實驗儀器、設(shè)備與操作技術(shù)直觀、生動地展現(xiàn)在學(xué)生面前，在每個實驗項目的教學(xué)課件中設(shè)計了相應(yīng)實物圖片展示，并且提供每個實驗項目的實驗內(nèi)容與基本操作相應(yīng)微視頻。采用起源于北美高校教學(xué)技能培訓(xùn)機構(gòu)的BOPPPS模塊[2-3]，構(gòu)筑了線上直播這一重頭教學(xué)環(huán)節(jié)，對6個模塊和教學(xué)方法進行了精心設(shè)計。

2.1 BOPPPS模塊設(shè)計

BOPPPS模塊分為6部分：導(dǎo)課（Bridge-in），學(xué)習(xí)目標（Objective），前測（Pre-assessment），參與式學(xué)習(xí)（Participatory learning），后測（Post-assessment），小結(jié)（Summary）。此類教學(xué)有助于實現(xiàn)“教”與“學(xué)”的雙向互動，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，從而提高教學(xué)效果。教學(xué)方案設(shè)計見表1。B（導(dǎo)課）：設(shè)置情境、復(fù)習(xí)對應(yīng)理論知識、說明制備化合物在藥學(xué)中的應(yīng)用等形式各異的導(dǎo)課，可以讓學(xué)生明確課程主題，引起學(xué)習(xí)興趣。O（學(xué)習(xí)目標）：指明學(xué)習(xí)目標可以讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)范圍。P（前測）：針對學(xué)習(xí)目標設(shè)計前測試題，了解學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、實驗原理等預(yù)習(xí)情況。P（參與式學(xué)習(xí)）：實時互動播放教學(xué)視頻講解實驗?zāi)康摹⒃?、步驟、操作技術(shù)及儀器使用等；將前測試題題目進行任務(wù)分解，組織各實驗小組進行討論與匯報；組織學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析。P（后測）：設(shè)置3～5個簡答題檢測學(xué)生對關(guān)鍵操作技術(shù)、注意事項等的掌握情況。S（小結(jié)）：進行知識點回顧及總結(jié)。

表1 有機化學(xué)實驗在線教學(xué)方案

2.2 教學(xué)方法設(shè)計

設(shè)計了與教學(xué)模式相匹配的“翻轉(zhuǎn)課堂”[4]和“討論式”[5]兩種教學(xué)方法。有機化學(xué)實驗的“翻轉(zhuǎn)課堂”由3個階段的學(xué)習(xí)活動組成。階段一，課前預(yù)習(xí)。首先成立實驗小組，每組2～3人；然后將實驗視頻、教學(xué)課件、電子教材等學(xué)習(xí)資料上傳至群文件共享給學(xué)生；學(xué)生根據(jù)“課前學(xué)習(xí)指南”獨立預(yù)習(xí)實驗。此階段學(xué)生獨立獲取知識。階段二，課堂學(xué)習(xí)與交流。即BOPPPS模塊構(gòu)筑直播課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。此階段學(xué)生和教師協(xié)作整合知識。階段三，課后作業(yè)與評價。學(xué)生獨立完成實驗報告，在釘釘學(xué)習(xí)圈進行交流及反思。此階段學(xué)生實踐知識得到內(nèi)化，形成解決問題的能力?！坝懻撌健苯虒W(xué)法主要滲透在上述的階段二和階段三部分。階段二線上直播授課的“參與式學(xué)習(xí)”模塊中，教師講解后學(xué)生進行“分組討論”，包括組內(nèi)成員的討論以及匯報時師生的討論。階段三線上答疑環(huán)節(jié)，師生可以在釘釘學(xué)習(xí)圈中的提問區(qū)和分享區(qū)進行課后討論。

3 線上教學(xué)實踐

以“溴乙烷的制備”實驗為例，詳細闡述BOPPPS模塊構(gòu)筑的有機化學(xué)實驗線上直播教學(xué)的具體實踐過程。階段一，課前。教師根據(jù)教學(xué)大綱和實際情況制訂線上教案、考核方案、教學(xué)日志等文件；根據(jù)教學(xué)目標和重點知識建立課前學(xué)習(xí)指南、前測、投票、后測試題庫，并將前測試題錄入問卷星平臺；制作適合線上直播授課的教學(xué)課件PPT文檔；將5個教學(xué)班每班分兩組，建立10個實驗組釘釘群，每組分8個討論小組，每小組2～3名成員；于實驗課前3天在群文件共享實驗視頻、教學(xué)課件、電子教材等學(xué)習(xí)資料。學(xué)生則根據(jù)課前學(xué)習(xí)指南獨立預(yù)習(xí)實驗。階段二，BOPPPS模塊構(gòu)筑線上直播課堂。教師課前10分鐘于實驗組群發(fā)起釘釘直播，選擇共享屏幕模式并選擇開啟攝像頭、支持連麥等功能，這樣遠程線上直播授課中，學(xué)生可以通過手機或電腦端清晰看到教師的共享屏幕、教師的影像，并可以通過連麥與教師進行影像、語音互動。

3.1 導(dǎo)課（Bridge-in）

一個良好的開端對于課堂教學(xué)至關(guān)重要，“溴乙烷的制備”導(dǎo)課模塊包括兩部分。首先，設(shè)置學(xué)習(xí)情境。簡介溴乙烷在藥物合成中的應(yīng)用案例，即溴乙烷是解熱鎮(zhèn)痛藥物非那西丁的合成原料，展示其合成路線。其次，復(fù)習(xí)相關(guān)理論知識，回顧鹵代烴結(jié)構(gòu)、溴乙烷的理化性質(zhì)和制備方法，切實起到讓學(xué)生明確課程主題，引起學(xué)習(xí)興趣的目的。

3.2 目標（Objective）

依據(jù)實驗教學(xué)大綱中要求掌握的理論知識、基本操作技術(shù)以及具體儀器的使用方法，為學(xué)生制訂學(xué)習(xí)目標，明確學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)范圍?！颁逡彝榈闹苽洹睂嶒灥膶W(xué)習(xí)目標為掌握乙醇為原料制備鹵代烷的實驗原理和方法，熟悉低沸點蒸餾的基本操作，了解分液漏斗的使用方法。

3.3 前測（Pre-assessment）

為了解學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、實驗原理、實驗內(nèi)容和操作等預(yù)習(xí)情況，歸納實驗項目中重點與難點知識，按不同難易程度分層次設(shè)置10個單選題目，考查學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握情況。課前于問卷星平臺發(fā)布考試并生成二維碼，課上學(xué)生手機掃描二維碼，進行答題。提交試卷以后，教師可以第一時間在后臺看到學(xué)生的前測試題完成情況。課堂上對于錯誤率較高的知識點可以側(cè)重講解。例如“溴乙烷的制備”前測試題中“制備溴乙烷時，反應(yīng)原料加入時說法錯誤的是（）A、先加濃硫酸，B、先加乙醇和水，C、加硫酸時將反應(yīng)瓶置于冰水浴中，D、加濃硫酸時應(yīng)緩慢振蕩”。此題主要考查溴乙烷制備實驗中投加原料的知識點。教師通過問卷星后臺數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)選項B的錯選率較高，知道了學(xué)生對于投料順序的理解不清晰，于是在后續(xù)參與式學(xué)習(xí)中討論環(huán)節(jié)著重進行強調(diào)、深化。

3.4 參與式學(xué)習(xí)（Participatory learning）

參與式學(xué)習(xí)是線上直播課堂的核心模塊。（1）教師共享屏幕利用PPT文檔詳細講解實驗原理、實驗步驟、操作技術(shù)及儀器使用等。各環(huán)節(jié)均合理設(shè)計并制作PPT，讓課件能清晰、直觀地展現(xiàn)在學(xué)生視野中，便于抽象事物具體化、形象化。如將溴乙烷的制備實驗步驟繪制成流程圖，彩色標記投料的順序與用量，達到著重強調(diào)的效果；儀器與裝置以標注名稱的實物圖片進行展現(xiàn)，同步詳細介紹使用方法；講解操作技術(shù)時播放實驗操作視頻，關(guān)鍵點或注意事項暫停播放后，設(shè)置“投票”來與學(xué)生互動強化知識點。（2）將前測試題進行任務(wù)分解，組織各實驗小組進行討論，小組在各自小組群討論所有前測試題的正確答案、原因及相關(guān)知識點，結(jié)束后將討論過程截圖發(fā)至群文件相應(yīng)文件夾作為討論環(huán)節(jié)的評分依據(jù)，接著各小組代表以和教師“連麥”的方式匯報討論結(jié)果，教師進行引導(dǎo)和反饋。（3）組織學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析。由于學(xué)生沒有實際制備的產(chǎn)物，所以可以設(shè)置與結(jié)果密切相關(guān)的題目讓其進行分析。例如，溴乙烷理論產(chǎn)量是多少，如何計算？分析實驗中溴乙烷產(chǎn)率的影響因素有哪些？經(jīng)教師啟發(fā)分析思路后，學(xué)生獨立在學(xué)習(xí)筆記上完成計算和分析過程，手機拍照發(fā)至釘釘群由教師進行點評。

3.5 后測（Post-assessment）

設(shè)置3～5個簡答題檢測學(xué)生對關(guān)鍵實驗方法、操作技術(shù)、注意事項等的掌握情況。例如，低沸點蒸餾的裝置組成、各部分儀器的名稱、操作的注意事項；“分液”操作時的注意事項；粗產(chǎn)品中加入濃硫酸的目的何在？學(xué)生獨立在學(xué)習(xí)筆記上完成后測試題，然后通過手機拍照發(fā)布釘釘群里，教師評閱和指導(dǎo)。

3.6 小結(jié)（Summary）

主要進行知識點回顧及討論情況的總結(jié)。回顧重點知識溴乙烷制備的原理和方法，難點知識低沸點蒸餾與分液的基本操作技術(shù)。另外，對小組討論情況、互動情況、投票與連麥情況等進行分析總結(jié)。

階段三，課后。學(xué)生獨立完成實驗報告，并將實驗報告拍照上傳至釘釘作業(yè)；釘釘學(xué)習(xí)圈與教師和同學(xué)進行交流及反思；釘釘群觀看“直播回放”進行復(fù)習(xí)、鞏固。教師評閱實驗報告；釘釘學(xué)習(xí)圈給有問題的學(xué)生答疑；整理釘釘直播統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對學(xué)生進行評價，金山文檔協(xié)作完成考核表的填寫與成績的核算。

4 線上教學(xué)的總結(jié)與反思

憑借釘釘直播、問卷星和金山文檔搭建的遠程教學(xué)平臺，完成有機化學(xué)實驗的線上教學(xué)，對于師生來說都充滿了困難和挑戰(zhàn)，教學(xué)實踐可知線上教學(xué)取得了一些成績，也達到了預(yù)期的教學(xué)效果。172名線上學(xué)習(xí)的學(xué)生中145人參與了針對教學(xué)效果、教學(xué)方法和BOPPPS模塊教學(xué)的問卷調(diào)查。調(diào)查顯示，88.27%的學(xué)生能接受這種線上實驗課授課模式；64.14%的學(xué)生認為這種線上實驗課授課方式有親自做實驗的真實感；86.63%的學(xué)生課前可以自主預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容；大多數(shù)學(xué)生課后能主動觀看課程的直播回放；87.59%的學(xué)生通過翻轉(zhuǎn)課堂和討論式教學(xué)法的學(xué)習(xí)，能獨立準確地完成后測試題；93.8%的學(xué)生喜歡教師采用BOPPPS模塊教學(xué)。

BOPPPS模塊構(gòu)筑的有機化學(xué)實驗線上直播教學(xué)雖然得到了大部分學(xué)生的認可，但還存在很多不足，例如，學(xué)生認為在線學(xué)習(xí)自控能力較差，注意力不集中；直播網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，連麥卡頓、網(wǎng)絡(luò)有延遲；不能動手做實驗等。為在后疫情時期做好在線教學(xué)與課堂教學(xué)有效銜接與融合，線上教學(xué)方案還需進一步調(diào)整和完善。教學(xué)團隊將會進一步豐富有機化學(xué)實驗課程視頻資源，為充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，將進一步優(yōu)化導(dǎo)課案例和豐富導(dǎo)課形式，豐富課前學(xué)習(xí)指南、前測、投票、后測試題題庫等相關(guān)資源。