農(nóng)林院校有機化學線上教學模式的探索和實踐

趙影，劉卉閔，王俊敏，劉偉華，楊秀敏

(河北農(nóng)業(yè)大學理學院，河北 保定071000)

0 引言

有機化學課程是農(nóng)、林院校本、?？粕匾幕A(chǔ)課程，它與農(nóng)、林類各專業(yè)課程相關(guān)聯(lián)，與現(xiàn)代思想相適應(yīng)，突出了能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，并適合于學生個性發(fā)展、理論與實踐相結(jié)合的一門課程。為了不斷提高有機化學課程的教學質(zhì)量，使有機化學的教學內(nèi)容、教學體制適用于當前全國農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，近年來課程組在有機化學理論課的教學中一直在進行著教學改革。當2020年春季學期受到新冠肺炎疫情的影響時，我校積極響應(yīng)教育部提出的“停課不停教、停課不停學”要求[1]，經(jīng)過課程組老師們的不斷摸索與實踐，形成了學習通+騰訊會議+QQ的有機化學線上教學模式。

1 課程教學思路與教學目標

1.1 課程教學思路

我校的有機化學課程線上教學改革思路秉持以學生為主體，讓學生深度參與學習的每一個環(huán)節(jié)，圍繞課前準備—在線教學—課后歸納、總結(jié)、反思—成績評定四個環(huán)節(jié)展開循環(huán)式教學活動，依托學習通平臺設(shè)計多種類課堂活動輔助教學。結(jié)合案例，進行思政融入。利用科研成果和軟件技術(shù)激發(fā)學生學習好奇心和學習動力，最終達到學生能夠自主學、自主管理、自主評價以及師生角色互換的目的。

1.2 課程教學目標

有機化學的教學堅持以學生為主體，堅持創(chuàng)新能力、結(jié)合專業(yè)特色的教學理念。教學目標主要體現(xiàn)：

(1)知識目標：能夠準確描述有機化學基礎(chǔ)知識，熟悉基本理論和基本技能，了解有機化學前沿新知識、新理論和新方法。

(2)技能目標：能夠用有機化學知識分析問題、解決問題，具備批判性思維能力和創(chuàng)新能力。

(3)素養(yǎng)目標：通過“互聯(lián)網(wǎng)+”培養(yǎng)學生自主學習的能力，以及科學的思維方法、科學品質(zhì)和科學精神，塑造具有高度社會責任感的專業(yè)人才。

2 有機化學課程資源建設(shè)

依托超星學習通平臺，建立了有機化學在線資源，重新制定線上教學要求和內(nèi)容，主要包括教學視頻、教學PPT、題庫、章節(jié)測試題和拓展內(nèi)容。每章配有重點難點講解和相應(yīng)的討論主題，構(gòu)建了一套相對完備的在線資源體系。拓展內(nèi)容主要包含與章節(jié)相關(guān)的拓展資料，以及課程思政的育人案例、育人知識點，以激發(fā)學生的學習興趣，樹立正確的價值觀。

3 線上教學實施

疫情期間，師生無法返校，針對有機化學課程內(nèi)容多且雜，既需要理解又需要記憶，且前后知識銜接緊密的特點，將有機化學課程的在線教學分為4個環(huán)節(jié)：課前準備—在線教學—課后歸納、總結(jié)、反思—成績評定，整個環(huán)節(jié)中教師全程答疑。

3.1 課前準備

課前教師在學習通平臺導入學生名單，發(fā)布開課通知，提醒學生了解線上知識內(nèi)容結(jié)構(gòu)和學習要求。課前一周：每周日學習通、QQ群同步發(fā)布下周學習公告，包括下周學習綱要，線上教學活動安排，提交作業(yè)時間等。要求學生把相關(guān)知識點記到筆記本上，自主學習相關(guān)知識，并完成學習綱要里面的思考題，做到心中有數(shù)，這樣可以提高學生的聽課效率和質(zhì)量。思考題是比較基礎(chǔ)的知識點，一般1～2道題。這樣學生可以在預習時完成，同時起到內(nèi)化知識的效果。

3.2 在線教學

基于學習通平臺資源，且騰訊會議可以支持多人同時發(fā)言、操作簡單、白板當黑板、支持數(shù)位板、邊講解邊書寫、方便回放等特點，線上直播采用騰訊會議講解重難點知識，線下討論主要在QQ群和學習通主題討論中進行。由此有機化學課程的線上授課形成了以“學習通+騰訊會議+QQ組合”的教學的模式。

由于網(wǎng)上教學全程直播，學生比較容易疲勞，也容易導致部分同學全程打開設(shè)備、人不在學習狀態(tài)。為了讓學生主動學習，線上教學主要是以老師答疑和講授拓展知識為主，其他時間留給學生，讓學生參與到課堂活動中來，通過讓學生“忙”起來的教學活動，激發(fā)學生的學習熱情和學習主動性。首先，教師進行案例導讀講解，進而引出本節(jié)課育人要素及章節(jié)內(nèi)容。其次，給學生20分鐘左右時間自主學習本次課程的重難點。再次，教師通過學習通選人功能，隨機選擇學生回答自主學習中的相關(guān)問題，使用搶答功能，激發(fā)學生回答問題的積極性。通過發(fā)布隨堂小測的課堂活動檢測學生對知識的掌握程度，也可根據(jù)課程內(nèi)容采用線下翻轉(zhuǎn)課堂模式，通過學習通選人功能，由學生來講解部分知識點，讓學生成為課堂的主人。最后，教師對課前學生自主學習的問題進行答疑。

3.2.1 教師在線直播，引出思政育人要素及章節(jié)內(nèi)容

教師以案例導讀或者問題導入，引入新課內(nèi)容，并慢慢引入思政元素。具體實施情況以第五章旋光異構(gòu)體第一節(jié)為例，首先教師通過案例導讀講授“反應(yīng)停事件”悲劇?！胺磻?yīng)停事件”也稱“沙利度胺事件”，化學反應(yīng)合成的沙利度胺實際上是外消旋化合物，其中S-沙利度胺干擾胎兒的發(fā)育，造成畸胎，而R-異構(gòu)體并不致畸。當時全世界僅有中國與美國幸免于難，中國當時沒有引入該藥物，而美國則是因為一位FDA的審批員弗朗西絲的一次次以實驗數(shù)據(jù)不足拒絕批準。人們經(jīng)常評價弗朗西絲一生只做了一件偉大的事情，便是堅守本職，不讓實驗數(shù)據(jù)不足的沙利度胺進入美國。借此教育學生要科學嚴謹?shù)貙Υ龑嶒灁?shù)據(jù)，引導學生在以后的科研過程中，一定要堅守職業(yè)操守與道德底線，胸懷對國家、對人民負責的態(tài)度，科學容不得半點馬虎。

案例導讀加強了人們對手性或者消旋化合物作為藥物的認識。由此引出本章知識要點，即旋光異構(gòu)、手性碳、手性分子、對映體、外消旋體、內(nèi)消旋體等概念。

3.2.2 學生自主學習

按照教學安排，學生通過觀看視頻和ppt課件自主完成規(guī)定的學習內(nèi)容和知識要點，并結(jié)合課前學習綱要做筆記，期間隨時在QQ群提問。然后教師對學習通的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，根據(jù)各個學生學習的時間、反芻比、預估學生對知識的掌握程度。與未完成人員進行溝通，找到問題及解決辦法。

3.2.3 教師直播答疑

教師課前收集學生反饋問題，以及學生自主學習時弄不明白的內(nèi)容，有針對性地進行答疑解惑。例如為了解釋“手性”的概念，即一些有機分子從原子組成看一模一樣，但其空間結(jié)構(gòu)完全不同，他們構(gòu)成了實物和鏡像的關(guān)系，和人照鏡子一樣，也可比做左右手的關(guān)系。學生單靠想象不好理解，課程組老師自己動手，用彩泥和牙簽做了球棍模型給學生演示(圖1)。為了讓學生加深理解，又課后發(fā)動主題討論讓學生自己親手做模型(圖2)來輔助解題。這個方法既讓學生通過實踐加深了對知識的理解，又通過創(chuàng)意手工緩解了壓力和緊張情緒，師生都樂在其中。這一方法獲得老師們的一致推廣。

圖1 教師制作的模型

圖2 學生制作的模型

再比如：如何判斷一個分子是否具有“手性”的方法？直觀的方法是制作該分子的實物和鏡影兩個模型，觀察它們是否能夠完全重疊(不現(xiàn)實)。在有機化學中，一般根據(jù)分子的對稱性(對稱面和對稱中心)來判斷有機分子是否具有手性。

學生思考題中出現(xiàn)錯誤比較多的原因是找不到對稱面或?qū)ΨQ中心，這時可以把GaussView量子化學軟件應(yīng)用到有機化學的教學中(圖3)。該軟件可以使立體構(gòu)型360°旋轉(zhuǎn)，動態(tài)演示。通過立體構(gòu)型演示使分子結(jié)構(gòu)可視化，可以使學生更易于直觀接受，給在線教學增加了趣味性。

圖3 GaussView 軟件構(gòu)建的對映體

3.2.4 隨堂小測

教師答疑解惑后，可以限時發(fā)布隨堂小測以檢驗學生的學習情況。比如為了檢驗剛剛學習過的第五章第二節(jié)課的學習情況，教師在學習通發(fā)布限時隨堂小測，結(jié)束答題后，根據(jù)學習通統(tǒng)計功能可以分析學生對每個知識點的掌握情況。

3.2.5 線上討論

參照美國著名的視聽學習專家埃德加戴爾的學習金字塔理論，在學習通討論區(qū)以發(fā)布主題形式讓學生參與討論，并收集學生反饋的問題，鼓勵學生發(fā)現(xiàn)問題，提出問題和解決問題。比如在第五章立體異構(gòu)章節(jié)結(jié)束后，教師在學習通發(fā)布主題討論——查找資料，了解沙利度胺事件的始末，并尋找你生活中的手性分子。請同學們查閱資料：(1)人造奶油的主要成分是什么？為什么熔點會明顯升高？(2)反式脂肪酸會怎么回事？有什么危害？讓學生發(fā)現(xiàn)生活中處處有化學，化學來源于生活，要有發(fā)現(xiàn)化學的眼睛。

線上以積分形式鼓勵學生積極回帖，讓學生體會到分享的快樂，形成互幫互助的班級學習氛圍。學生在解答問題的同時，加深了對知識的理解。

3.3 課后歸納、總結(jié)、反思

根據(jù)有機化學屬于歸納性學科而非演繹性學科的特點，給學生的學習建議是從結(jié)構(gòu)和機理角度找規(guī)律，多進行比較與歸納和適當練習。因此課后要求學生自己整理歸納筆記，教師對每章筆記采取抽查方式并一一打分，作為過程考核的成績。

每章教學完成以后，課程組會在周四下午安排學生進行章節(jié)測驗，檢驗學生對所學知識的掌握情況，要求學生在規(guī)定時間內(nèi)完成答題，學習通給出成績。教師根據(jù)學習通統(tǒng)計功能，發(fā)現(xiàn)學生的知識薄弱環(huán)節(jié)，再次回到課前答疑階段；章節(jié)講解結(jié)束，主講教師在學習通發(fā)布互評作業(yè)任務(wù)，教師給出作業(yè)書寫標準和互評標準，學生按照要求提交作業(yè)。借助學習通互評模式，讓學生轉(zhuǎn)變角色，從被動學習轉(zhuǎn)化為主動學習，發(fā)揮了學生的主觀能動性，在批閱過程中取長補短，加深了學生對問題的理解。

通過隨堂小測、章節(jié)測驗和課后答疑環(huán)節(jié)，使教師能夠及時了解學生對知識的掌握情況，教師同時進行反思并相應(yīng)調(diào)整課堂教學進度和重點講解的知識點內(nèi)容，提高線上教學質(zhì)量。比如將章節(jié)測驗和考試答案解析調(diào)整為學生分享為主，老師教授為輔；筆記從課上記錄，調(diào)整為課前記錄要點，課上補充等形式；作業(yè)從老師評閱變?yōu)樯ピu等等。這些都是一次次教學反思的結(jié)果，一步步調(diào)整為以學生為中心的教學模式。

3.4 成績評定

線上教學的考核不同于以往線下的評價標準，依據(jù)學習通平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以對學生的學習過程進行分析、量化、反饋。經(jīng)過一學期小范圍的實驗班試點，最終將有機化學課程總成績分為過程成績和學期末試卷成績兩部分。期末試卷卷面分數(shù)占總成績的70%，由命名、選擇、完成反應(yīng)式、鑒別、推斷、合成、綜合七種類型的試題組成。和以往期末考試不同，為了考察學生的理論聯(lián)系實際水平，試卷新增了沒有標準答案的第七個題——綜合題。比如：通過學習材料了解如何消除微塑料對環(huán)境造成污染是迫切需要解決的問題，你認為怎樣才能降低微塑料污染，請列舉幾種減少微塑料污染的方法；請同學們結(jié)合以上資料，談一談你能為碳中和做些什么；你還能找到“碳中和”的實際應(yīng)用范例嗎。過程性考核成績占總成績的30%，其中自主學習在線課程占總成績的10%，課堂活動占總成績的5%，章節(jié)測驗占15%。學生和教師可以通過學習通查看過程性評價分值，教師了解學生的學習狀態(tài)，從而給出學習導向，引導學生深層次學習，提升教學質(zhì)量，體現(xiàn)了以學生學習效果為中心的教學理念。

4 線上教學成效

課程組根據(jù)線上教學的問題，按照上述課程體系的教學內(nèi)容與教學模式，進行了教學改革實踐，取得了良好的教學效果。

首先，學生學習的主動性和參與討論的積極性明顯提高。尤其是對知識點和與生活實踐結(jié)合的討論過程中，學生們積極參與并提出問題，同時，這些問題得到老師和同學們的即時反饋和積極評價。

其次，改革后的學期末，課程組在學習通發(fā)布有關(guān)課程學習的問卷調(diào)查，結(jié)果顯示，大部分同學對線上教學資源比較滿意，線上教學對自己幫助比較大，喜歡參與討論區(qū)的內(nèi)容。

最后，課程改革促進師生共同進步，教學相長。有機化學課程在2022年同時獲批我校課程思政優(yōu)質(zhì)課程和專創(chuàng)融合優(yōu)質(zhì)課程；結(jié)合線上教學體系改革，課程組教師修訂并編寫了新型態(tài)十三五普通高等教育國家級規(guī)劃教材。改革后學生參與到有機化學相關(guān)科研創(chuàng)新活動中的興趣也明顯提高，由團隊教師帶領(lǐng)學生獲2021年第一屆河北省大學生化學實驗創(chuàng)新設(shè)計競賽特等獎，2022年第三屆全國大學生化學實驗創(chuàng)新設(shè)計大賽“微瑞杯”華北賽區(qū)二等獎等。

5 結(jié)語

有機化學課程線上教學改革表明，課前準備—在線教學—課后歸納、總結(jié)與反思—成績評定的在線教學模式弱化了教師角色，提高了學生在教學中的地位，給學生提供了一個更加多維、更多感官參與的學習模式，讓學習過程變得更加有趣、更加立體。學會分享的主動學習模式訓練學生獨立思考的能力，內(nèi)化了知識結(jié)構(gòu)，增進師生和同學們的情感。過程性考核方式，改變了過去只由考試決定成績的方式，使學生平時就注重過程中知識的積累，這種教師引導、學生主導的在線教學模式充分發(fā)揮了學生的自主學習能力，保證了疫情期間的教學質(zhì)量。