線上與線下融合的《基礎化學實驗》教學探索*

唐小蘭，趙 穎，龔淑華

(華南農業大學材料與能源學院，廣東 廣州 501642)

基礎化學實驗是我校大一學生的一門重要的基礎課程，面對全校近30個專業開課，基礎性強、受益面大，對后續專業課程的學習有較大的影響。目前，我校的化學實驗室尚未配置多媒體設備，在實驗課程上采取的還是傳統的教學方式，學生在上課前看教材書寫預習報告，教師講解原理與示范操作，學生課后完成數據處理及分析討論。存在的主要問題有：(1)學生預習存在只是應付式的照抄書現象，對實驗原理與步驟缺少深入思考，對于教師的提問，有些學生根本不知出是何處；(2)實驗操作講解過程中，因為實驗架臺的影響，導致學生有效觀看教師操作示范的空間有限，因此，對于有些繁瑣的操作示范，有些同學反映，根本看不清老師的操作細節，或者太多，看了也忘記了；(3)因為預習簡單應付，導致較多學生實驗只是照方抓藥，對實驗方案缺乏探索性的思考，有些步驟較多的實驗，學生因忙于完成實驗，操作粗糙，難于達到規范操作的標準，也存在一定的安全隱患。因此，針對教學中存在的問題，利用我校的在線教育平臺，運用有效的線上資源，同時借助微信和其他網絡交流方式，對基礎化學實驗課程進行了線下與線上融合的信息化教學的探索與實踐，并與傳統教學方式進行了對比研究。

1 線上教學的可行性與優越性

信息化教學應用于實驗教學通常是以多媒體設備為基礎，可以有效地將視頻、音像、動畫等資料在線上平臺或者在實驗室實時展現給學生；疫情發生之后，教師們已經嘗試在實驗教學中采用線上線下相結合的教學模式，積累了一些經驗。與線下傳統教學相比，線上教學具有以下顯著優勢：(1)教師演示性操作的視頻每個學生都可以反復觀看，克服了課堂上由于場地限制，部分學生無法很好觀摩的弊端；(2)可以提高學生的參與性，讓其對整體實驗流程有較完整的理解；(3)可以拉近學生與教師之間的距離，以網絡教學平臺為依托，實時進行答疑解惑、互動討論等[1]。有了線上課程資源，學生利用手機端優慕課APP，可以有效地運用課后空余時間來學習線上資源，此外微信、QQ等其他網絡交流方式可加強師生之間多時空、多方式的線上課外交流，促進教學效果的提高[2]。

2 線上與線下融合教學的實施過程

2.1 在線教育平臺的教學資源的準備

在線教育綜合平臺是我校唯一公認免費使用的教學平臺，在線教育綜合平臺支持傳統課程教學、移動教學、研究型教學、精品課程建設與展示等多種類型教學模式。要展開線上與線下融合教學，首先，需要把相應的線上教學資源準備好。在開課前，我們需要用錄屏軟件將講課PPT以及對應的實驗操作示范錄制成微課視頻，微視頻技術是一種重要的多媒體教學技術，這是一種更直觀、更清晰便捷的教育技術輔助，每一段視頻均可重復播放與觀看，學生可以對課堂上沒有看清楚的操作示范進行再次學習鞏固，及時自主解決學習時遇到的問題[3]。表1中所示則是本課程中我們給學生制作的操作視頻。

表1 本實驗課程中制作的操作示范視頻

我們將微課視頻時間控制在15分鐘左右，這樣就不會因時間太長，而不能保證學生有效看完。接下來，我們把編輯好的預習檢測題上傳到在線平臺的在線測試欄目里，預習檢測題為單項選擇題，題量控制為5個題，答題時間控制在10分鐘。最后，把有關這門課程的課程介紹，包含教學目標和教學內容、課程類型和學時學分、教材與參考書目、教學大綱等內容輸入平臺。

2.2 線上與線下融合教學的教學實施

下面我們以乙酰水楊酸的合成實驗為例，說明一下線上與線下融合教學的實施。首先，將擬開展信息化教學的教學班級名單導入在線平臺，并建立微信群或QQ群。我們在QQ群提前一周通知學生登陸在線平臺，觀看實驗原理講解及操作視頻，并在課前進行預習檢測測試；為了培養學生自主學習能力，我們把班級學生分成八個組，要求每組同學通過查閱文獻，提交一個與教材合成方案不一樣的實驗方案，然后提交到在線平臺的課程活動中的答疑討論欄目中，根據學生提交方案，教師指導學生對反應條件進行優化處理。

乙酰水楊酸的合成實驗屬于成酯反應，有相關文獻已詳細討論了它的合成條件[4-5]，通常認為反應原料配比對產率的影響較大，所以選擇水楊酸與乙酸酐物質的量之比(水楊酸∶乙酸酐)作為考察的主要因素之一，催化劑濃硫酸的用量、反應時間及反應溫度也會影響合成效果，故把這3個因素也同時作為考察因素，通過線上討論指導學生怎樣研究反應條件對實驗結果的影響，最后，將學生分成8組分別按以下8種方案開展實驗，見表2所示。

表2 乙酰水楊酸合成條件的影響因素

學生根據查閱的文獻，選擇一種想實際進行的實驗方案并寫出預習報告上，實驗前教師主要講解學生預習時存在疑惑的問題，然后針對反應條件的探討進行分組介紹以及強調一下實驗中的安全問題和要求；學生選擇實驗組后，開展實驗，教師巡查，糾正錯誤操作，并就可能出現的問題進行指導。實驗后，學生將自己的實驗記錄(包括實驗人員、每一步的實驗現象和相應數據及可能的實驗失誤)寫在實驗報告上，并且分析歸納大家的實驗結果，綜合分析后寫出實驗研究報告上傳到平臺。

由于課前學生在線上自學原理與操作視頻，教師在課前線上指導學生探討實驗條件，這樣，學生就有了足夠的時間來進行實驗探索，在課程中，有同學發現實驗結果與同組同學以及文獻有較大差異，因為時間充裕，可以開展2次實驗，在實驗中通過小組討論尋找出問題的原因，通過這樣的訓練，學生的自主學習能力、創新思維能力都得到了提升。

3 信息化教學與傳統教學的對比研究

3.1 傳統教學班與信息化教學班的對比教學設計

為考察線上與線下結合的教學方式與傳統線下教學方式的差別，我們進行了傳統教學班與信息化教學班的對比教學研究。我們首先對教學班進行了有針對性的選擇，傳統班和信息化班都是上過一個學期的基礎化學實驗課程(采用線下教學方式)，來自于同一專業不同班級，兩個班的平均成績分別為：84.2、84.6，兩個班的化學實驗基礎知識水平基本相近，都由同一老師授課，這樣就避免了因為專業基礎不同，學生素質的差異等非考察因素給研究結果帶來的影響；研究中，傳統班還是繼續采用傳統的線下教學方式，而信息化班則結合線上平臺在課前進行預習檢測和實驗原理以及操作視頻的觀看，由平臺提供檢測成績記錄和在線學習的記錄。

3.2 傳統教學班與信息化教學班的學習效果對比

線下課程結束后，采用線上測試方式對本學期所開實驗涉及的主要原理以及操作規則進行測試；將傳統教學班與信息化教學班的測試與實驗成績進行對比分析。同時采用調查問卷的形式對線上教學內容合理性、檢測試題的合適度以及線上與線下教學模式的認可度等方面進行了調查統計分析。

對實驗班與傳統班的成績統計結果表明，在5%的顯著性水平下，評估學生成績是否存在顯著性差異；實驗班均值為87.51，傳統班為86.01，實驗班成績稍有提高，但實驗班的總成績評定包含預習檢測和觀看視頻的成績，由此說明實驗總成績還要受到其他非考察因素的影響，因此不具備可比性。而對兩個班的實驗操作成績統計發現，實驗班均值為86.6，傳統班為83.94，利用方差分析計算p值為0.03，見表3所示，說明實驗操作成績有顯著性差異。實驗操作成績的提高說明課前視頻的觀看，增強了操作講解的教學效果，同時在線即時的操作視頻參照，也大大減少了學生操作訓練的出錯率。

表3 傳統班與實驗班操作成績的顯著性差異檢驗結果

此外根據調查問卷調查的結果表明，在課前觀看原理與操作視頻對學習是否有幫助這個問題上，有58.38%的同學認為課前觀看原理與操作視頻有很大幫助，且35.68%的同學認為有較大幫助；說明課前的視頻觀看可以提前讓學生對實驗內容有一個更全面的認識，對實驗的順利開展打下了堅實的基礎；對于在課前進行預習檢測是否對學習有幫助這個問題上，有30.81%同學認為對自己實驗有很大幫助，有48.11%的同學認為有較大幫助；而在課前觀看視頻與以前不觀看視頻進行對比之后對實驗操作出錯率是否有變化這一問題上，有53.5%的同學認為實驗操作出錯率大大減少，其中有44.86%的同學認為有一定變化(改善)，說明課前預習檢測和操作視頻的觀看對學生的實驗起到了很好的指導作用，讓學生可以更清楚地了解實驗的操作過程，可以說，采用線上視頻進行輔助教學，使復雜而抽象的問題簡單化、形象化[6]，更便于學生的理解和掌握，學生的操作技能的訓練效果明顯提高；還有在實驗課結合線上視頻這種授課方式是否優于單純線下授課形式這個問題上，有62.7% 的同學表示非常贊同，還有28.65%同學表示一般贊同，僅5.41%的同學表示不認同。這個問題說明線上視頻與預習檢測結合線下教學這種方式得到了大多數學生的贊同和認可，是值得更進一步的推廣和應用。

4 結 語

我們在部分教學班級和教師中開展了線上與線下結合教學模式的教學試點，然后對試用教學試點的師生進行調查問卷和訪談，從調查問卷的統計分析和訪談的結果來看，我們得出如下結論：首先，采用試點的老師們普遍都認為，因為預習總用時一般在15分鐘左右，所以絕大數學生都能完成，學生對實驗原理和操作有了一定的先期了解，而老師將會根據學生的整體預習情況，有針對性地解決多數學生的有疑惑的問題，相對以前沒有看視頻，講解的內容更精簡了，也可以有更多的時間來引導學生探討一些有利于創新性思維的問題。此外，通過調查問卷的結果統計，我們發現課前觀看視頻，大大減少了學生操作出錯率，加強了學生操作技能的訓練，提高了教學效果；線上與線下結合的教學方式得到了大多數學生的贊同和認可。研究中存在的問題是，因為測試和觀看操作視頻是在個別班級中試行，線上預習測試在實驗課程成績中所占的比例不好確定，導致有個別學生不太重視，或者沒有發時間去認真觀看，就會影響到學生實驗的順利開展，所以下一步課程組將探討如果全面推廣線上與線下融合教學模式，應該如何設立統一的考核標準，才能有效地發揮線上測試和觀看原理與操作視頻在實驗課程中的指導作用。