高校有機化學實驗在混合式教學中的實踐
——以常壓蒸餾實驗為例

首都師范大學 化學系 北京 100048

隨著“互聯網+”時代教學主體、教學資源與教學媒介等要素的變革與發展,勢必會在高等學校教育教學改革中掀起一股新的浪潮[1,2]。傳統教學模式將教師與學生形成主客對立的關系,在授課中學生的差異性被忽視,無法培養學生自主學習能力,不能滿足不同層次學生的個性化需求。大規模在線開放課程(Massive Open Online Course,MOOC,簡稱“慕課”)教學模式[3]作為一種教學方式改革的全新模式,完全網上在線學習模式嚴重缺乏教師的主導與監管,使得教學效果遠遠偏離期望值。因此,傳統課堂教學模式與MOOC教學模式實現優勢互補,“線上”(網絡教學)+“線下”(面授教學)混合式教學模式應運而生。這種全新的教學模式通過構建情境、交互、體驗、反思為一體的深度學習,來增強學生的自主學習意識,培養創新精神,提高實踐能力,獲得了事半功倍的效果。相比較慕課是面向網絡上所有的選課學生,小規模限制性在線課程(Small Private Online Courses,SPOC)是面向某校某班的學生[4]。主要以微視頻的形式組成課堂教學的核心,它將與其它教學主題相關的課件、教材、測試等輔助性教學資源以不同的形式呈現一個主題式的混合式教學內容。

Graham將混合式教學分成三大類：發生型混合、促進型混合、改變型混合[5]。

發生型混合式教學是針對不同類型的學生為相同的教學內容提供不同形式的教學材料,供學生選擇合適的學習方式。促進型混合式教學是通過在線學習對傳統課堂教學進行補充,教學方法并未發生實質性的改變。改變型混合式教學是將在線學習和面對面學習進行充分融合,從而使教學理念和課程設計發生徹底變化,并逐漸向以學生為中心發生轉變。

圖1 有機化學基礎實驗在線課程封面

高校中的有機化學實驗課程主要面向化學、材料、生物、化工等專業的學生,是很多高校中的必修專業課,在整個本科培養過程中對學生專業技能和動手能力培養中扮演著重要角色。該課程涉及知識點多、操作繁瑣、反應機理復雜、實驗現象多變,一直被學生視為比較難學的課程。所以,作者在近兩年對有機化學實驗課程進行了較為系統的混合式教學的課題研究,主要選擇了化學師范本科專業作為混合式教學的主要試點專業。主要是因為該專業對于合成化學的知識基礎要求較高,學生學習的主動性較強。我們在教學形式上以SPOC為主要形式讓同學們進行線上學習(見圖1),在正式上課之前在所在班級群中對即將上課的內容進行提問和討論,學生可以通過在線課程上的課件和講解了解實驗內容和實驗原理,將每節課的重要知識點逐個講解(圖2a,2b),然后又將每一個重點操作進行分解,以每一個不超過5分鐘的小視頻為學生進行操作展示(圖2c),幫助同學們在進入實驗室之前就能夠清晰了解并熟悉所做的實驗內容,并且在這個過程中能夠讓學生及時了解到實驗內容的核心知識點以及在實際操作中應該重點注意的地方。授課老師可以通過在線課程后臺隨時關注學生的預習情況(圖2d),從而提升了線上學習效率,很好地避免了那種不學或是少學的情況出現。學生通過在線學習相關內容后,授課教師就可以將講解部分的時間縮減,將省出的時間重點關注每一位學生的實際操作和實驗過程可能發生的各種問題,并隨時對學生實驗操作過程的錯誤進行更正,也可以與學生一起討論實驗原理和實驗現象,從而增加了很多課堂上的師生互動,在教學中充分做到以學生為主體,將在線學習和面對面學習充分融合和相互促進,力求達到改變型混合式教學的效果。

圖2 常壓蒸餾在線課程主要內容截圖

我們以有機實驗教學中的“常壓蒸餾”內容為例,為大家展示我們對混合式教學方法的運用。首先,通過微視頻的方式對整個實驗內容進行講解,我們將這節課的內容共拆分成3-5個知識點(圖2a),并分別錄制相關微視頻(圖2b)。講授的主要內容包括：蒸餾的定義和蒸餾的原理、常壓蒸餾的適用條件、儀器裝置的搭建等內容(圖2c)。在儀器搭建環節還需重點介紹鐵架臺和雙頂絲的正確使用方法,溫度計的正確擺放位置,蒸餾燒瓶的選擇,冷凝管的使用方法以及接收裝置的相關要求。此外,還需重點強調拆裝儀器裝置的正確做法。在搭建儀器時,應該遵循“自下而上,從左到右”的基本原則；而拆卸裝置則應按照倒序的方法進行,即后裝的什么就先拆什么,這樣在避免打碎玻璃儀器的同時,能夠更好地提升拆裝效率,保證實驗又快又好地完成。這樣,同學們通過線上的學習就能夠充分了解到每一個實驗細節,為線下的實際操作打下良好的基礎。當學生進入實驗室后,老師可以通過提問的形式了解學生們線上學習的效果,再根據同學們的反饋進行查漏補缺,即比較熟悉的內容就少講或不講,問題較多的部分就重點講解,在合理支配時間的同時做到有的放矢。在同學們實際操作階段,授課老師應該隨時關注學生們的每一個動作,在發現問題的時候及時糾正,避免下次再犯。待實驗結束后,老師應該主動詢問每個學生的實驗結果以及實驗過程中發生的問題,重點關注在發生問題后學生是如何解決的,這樣能夠幫助學生鞏固本節課的內容,更好避免“做完就忘”的情況,也為后面知識的學習提供保障。

綜上所述,利用混合式教學手段教學效果良好,主要得益于以下兩點：采用現代教育技術手段,填補了很多傳統教學方式的不足；通過線上學習,打破了時間和空間的限制,很好地節約了課堂教學時間,從而提高了教學效率；不斷整合校內外資源并進行即時更新,線上線下很好地實現了優勢互補、相互融合。但老師們應該不斷在混合式教學過程中總結和摸索經驗,進一步豐富教學手段和內容,使線上教學形式更加多樣化,從而提升學生學習興趣,使同學們由被動轉向主動學習。總之,在實驗教學過程中應該大力推廣混合式教學,有機結合線上、線下相結合的教學手段,能給學生提供更加豐富的教學資源和更加廣闊的學習空間,從而有利于學生自主學習能力和課堂教學效果的提高。