MOOC與PBL課堂教學融通途徑
——基于有機化學實驗教學

＊楊緒紅 高濤 曾志剛

（湖北科技學院核技術與化學生物學院 湖北 437100）

1.前言

提高本科教學質量始終是高校的中心工作，也是高校的立足之本。新時代全國高等學校本科教育工作會議指出，教學方法要首先在本科創新，教學質量要首先在本科顯現。因此，改革和創新教學方法是加強新時代本科教學的需要，也是培養新時代高質量發展所需人才的迫切要求。有機化學實驗是化學化工類專業、生物類專業、醫學類專業等開設的一門必修課，分為基本操作、有機合成、提取分離、綜合實驗四大模塊，在上述相關專業的學生知識體系構建中，具有不可或缺的地位。有機化學實驗的教學目的，不僅是驗證、鞏固和加深課堂所學的基礎理論知識，更重要的是培養學生實驗操作能力、綜合分析問題和解決問題的能力，培養學生自主設計實驗的基本能力以及嚴謹的科學態度和初步的科學研究能力。按照傳統模式教學,教師普遍反映教學形式單調，教學效果不明顯，而學生學起來也比較枯燥，容易產生厭學情緒。因此，探尋一種教學形式活潑、學生接受度高的教學模式，對提高本課程教與學的成效，具有非常重要的意義。

以問題為導向的教學方法（Problem-based Learning，PBL），是基于現實世界的以學生為中心的教育方式，目前已成為國際上較流行的一種教學方法[1]。PBL教學法于2000年左右引入我國，不僅在醫學教育領域得到長足發展和應用，而且在化學等其他專業教育領域也得到有益嘗試[2-3]。雖然PBL教學法近年在國內各高等院校得到積極實踐，但仍處于探索階段。另外，PBL教學法也存在一些短板，如課堂教學時間有限，而PBL教學法往往需要更多的時間與學生交流討論。大規模在線課程慕課（Massive Online Open Course，MOOC），是以網絡為載體的一種信息化教學方法，近年來風靡全球[4]。作為信息時代的教學方法，MOOC以網絡作為師生間的交流媒介，打破了課堂時間約束，讓老師與學生能更好地開展交流與討論，同時還可以獲取海量的信息資源。2020年，中國教育開始了大規模在線教育實戰演練，為廣大師生順利開展“停課不停學”工作做出了貢獻[5]。雖然MOOC教學具有知識的多樣性與豐富性，但往往容易導致知識學習的盲目性與無目的性。因此，統籌PBL與MOOC教學，將二者有機結合，取長補短，將實現二者教學的最大功效。

目前，國內已有高校開展了這方面的工作，并取得了一定的成績[6-9]，但在研究的廣度與深度方面，特別是在PBL與MOOC教學模式無縫對接層面上仍有進一步挖掘的空間。本研究擬針對MOOC與PBL教學的特點，結合有機化學實驗課程特性及教學現狀，通過解決PBL教學法的時間與MOOC靶向性之間的不足，深入探索MOOC與PBL課堂教學的融通途徑，為進一步提高本科教學質量提供參考。

2.MOOC與PBL課堂教學融通途徑

MOOC與PBL相結合的教學模式，打破了傳統的課堂界限。基于有機化學實驗MOOC資源以及教學平臺實際，根據PBL教學設計原理，從課前預習、課堂實踐及課后評價等幾個方面開展MOOC與PBL課堂教學融通模式研究（圖1）。

圖1 有機化學實驗MOOC與PBL課堂教學融通模式研究流程

(1)PBL指引、MOOC主導的課前預習

我校化學類專業有機實驗課以云南大學李霽良老師主編的《微型半微型有機化學實驗（第二版）》為主講教材，制定了相應的教學大綱。大綱指出，不追求合成實驗的最高產率，而是著眼于減少試劑用量，縮短反應時間以及采取某些措施取得滿意的產率和產量；不追求做過多的實驗，而是強調熟練掌握、深刻認識做過的每個實驗。通過本課程學習，使學生了解有機化學實驗規則和實驗室安全知識；了解常用儀器規格、性能、使用、清洗和干燥；了解有機化合物的特點和研究方法；熟悉有機實驗的預習、記錄和實驗報告的書寫格式，能寫出合格的實驗報告；了解和初步會查閱有機化學實驗參考資料及文獻。通過實驗使學生熟練掌握熔點測定、蒸餾和沸點測定、分餾、水蒸氣蒸餾、減壓蒸餾、萃取、重結晶提純法、薄層色譜法等基本操作。因此，授課教師只有不斷革新教學理念，努力提高個人教學能力與教學水平，在發揮傳統教學優勢的基礎上積極摸索PBL指引、MOOC主導的教學經驗，才能充分調動學生在MOOC環境下對有機化學實驗課程的學習積極性，進而提高教與學的效率。

基于上述原則，結合MOOC資源，授課教師根據本節課程需要掌握的基礎知識點、重點內容，設計與提出合理的問題，并在課前通過QQ課程群或雨課堂發布，引導學生在預習過程中認真觀看教學視頻，積極思考，對后續線下課堂實驗操作心中有數，做到有的放矢，克服邊看書邊做實驗的依賴心理，增強知識學習的目的性。同時，通過學生線上學習效果的反饋，授課教師可以有針對性地制定線下課堂教學策略。如“簡單分餾”實驗單元，雖然其操作與“蒸餾”大致相同，但由于課堂時間有限，要高質量完成實操，還需引導學生在MOOC學習中注意以下幾點。一是要控制蒸餾速度。分餾一定要緩慢進行，控制好恒定的蒸餾速度（1～2滴/秒），這樣可以得到比較好的分餾效果。二是要選擇合適的回流比，以使有相當量的液體沿柱流回至燒瓶中。通過設置相關問題，引導學生在操作中要注意讓上升的氣流和下降液體充分進行熱交換，使易揮發組分量上升，難揮發組分盡量下降，達到更好的分餾效果。三是必須盡量減少分餾柱的熱量損失和波動。可以引導學生積極思考，如何充分利用有限的實驗條件方便快捷地實現減少柱內熱量的散發，減少風和室溫的影響，使加熱均勻，促進分餾操作平穩地進行。如此，學生在“簡單分餾”MOOC學習中，能清晰抓住關鍵要領，不會因“簡單”而“忽視”，造成學習的盲目性與無目的性。

(2)MOOC協助、PBL主導的課堂實踐

課堂是一方沃土，教師在這片土地上耕耘，需要充分準備內容，精心設計思路。PBL教學法以學生為中心、以問題為導向，強調學生的主動性學習，注重培養學生的創新能力。因此，在教學過程中授課教師必須摒棄過往的填鴨式教學，而更加注重學生的學習過程。在前期MOOC學習中，學生對有機化學實驗操作單元已獲得一定的感性認識，授課教師有必要實時掌握和監督學生的學習情況，了解學生的學習難點，以便對課程設計進行針對性調整。例如，在“乙酸異戊酯的合成”實驗單元中，實驗要求學生熟悉酯化反應原理，掌握乙酸異戊酯的制備方法；掌握帶分水器的回流裝置的安裝與操作；熟悉液體有機物的干燥，掌握分液漏斗的使用方法；學會利用萃取洗滌和蒸餾的方法純化液體有機物的操作技術。對于制備乙酸異戊酯的反應原理，學生都比較熟悉，能夠理解，但是對具體操作環節往往容易“失誤”。因此，為進一步厘清實驗過程中的一些關鍵步驟，我們通過學生對前置MOOC內容預習完成情況的數據分析和課程討論情況，合理分組并設計具體情景問題導入新課。如針對反應原理，乙酸異戊酯中異戊基體積大，位阻大，難以生成容易水解，所以在反應過程中應盡可能去掉水分，而使用的儀器必須是干燥的；加濃硫酸時，要分批加入，并在冷卻下充分振搖，目的何在；為防止碳化并確保完全反應，回流酯化時有哪些注意事項，以及分水器內為什么事先要充有一定量水，等等。特別是后處理過程，生成的乙酸異戊酯中常混有過量的冰醋酸、未完全轉化的異戊醇、起催化作用的硫酸及副產物醚類，需要經過洗滌、干燥和蒸餾予以除去，很多同學在洗滌環節由于不甚清楚洗滌的目的以及洗滌后目標化合物所在的位置而“栽了跟頭”。因此，我們在教學過程中引導學生勾勒流程圖（圖2），對后處理中涉及到的水洗、堿洗、飽和食鹽水洗三次洗滌進行了充分的討論。通過對前置MOOC內容的感性認識以及具體操作過程中的理性分析，學生對乙酸異戊酯的制備實驗了然于心，一些細心的同學還根據“出水量”判斷了酯化反應的深度，實驗“失誤”大為減少。

圖2 乙酸異戊酯制備流程

(3)MOOC與PBL共同主導的課后評價

教學評價貫穿整個教與學的過程，對調控教學活動具有重要作用[10]。根據實施時間與功能的不同，教學評價可分為診斷性評價、形成性評價和總結性評價。課后評價兼具形成性評價和總結性評價的特征。一方面，課后評價能為教師提供階段性的反饋意見；另一方面，課程評價可對學生階段性學業做出基本判斷，為制定新的教學目標提供依據。

基于MOOC與PBL相結合的教學模式，我們在課后評價中突出了對實驗過程的評價，即更加注重學生學習過程的考核，引導學生主動利用MOOC等網絡學習資源進行自主學習。每次考核過程中，重點將各小組成員MOOC學習總結以及PBL案例討論情況作為加分點，力求改變以往單一的書面預習報告和實驗報告評價模式。首先，抓好回顧小結。對已完成的實驗回顧討論相關節點，重點就其中的“得與失”錄制視頻，并在線上發布，用身邊鮮活的實例鼓舞、鞭策后續的學習。其次，抓好實操報告。以實驗操作單元為切入點，引導學生做好相關MOOC學習總結與PBL案例討論記錄，串聯好課前預習、課堂實踐、課后小結這條主線，點線面結合完成線下實操報告，杜絕照抄課本實驗內容的現象。第三，抓好反饋評價。MOOC學習強調學生的自主性，在有機實驗MOOC學習過程中，參與程度越高的同學往往對學習成效的評價也越積極，能更多地發現MOOC與PBL融通的樂趣。然而，與傳統學習方式類似，在MOOC學習過程中由于時間碎片化等因素的影響，也存在學生不愿意自主學習的現象。因此，基于MOOC重塑的學習環境以及教師與學生的角色，必須從實驗基礎理論與實操內化鞏固角度出發，統籌做好教學效果反饋評價。總之，通過線上線下“虛實”結合的考核方式，學生對有機化學實驗學習的積極性與主動性得到提升，特別是全方位知識訓練的意識大為增強。

3.結語

MOOC的興起與蓬勃發展，對當今教學方式方法產生了革命性的影響，對教師的課堂組織、知識把控等方面提出了更高的要求，同時在一定程度上也磨礪了學生的自主學習習慣和個人綜合素養。MOOC教學法課堂時間靈活，能夠彌補PBL教學法交流討論不足的短板，在提供平臺供師生交流討論的同時，也提供了大量的信息資源，讓學生能更好的獲取知識。而PBL教學法以問題為導向，彌補了MOOC教學方法的盲目性，讓學生在豐富的網絡資源面前有的放矢開展學習。在MOOC與PBL教學法的融通途徑下，學生自主在線學習與教師課堂講授得到有機融合，教育形式與教學層次實現了多樣化，師生之間“互動”增加，“被動”減少，學生從單純聽從老師講授，過渡到獨立思考，有所創新，獲得感進一步增強，從而產生更大的學習興趣和熱情。