王麗華 王月欣 莒曉艷 楊宇嬰

[摘 要] 為提高有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，利用學(xué)堂在線網(wǎng)絡(luò)資源和課程自建網(wǎng)絡(luò)資源，采用線上線下相結(jié)合，綜合運(yùn)用雨課堂、微課、翻轉(zhuǎn)課堂、合作學(xué)習(xí)等多種教學(xué)方法，形成了一套混合式教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 混合式教學(xué)模式;雨課堂;翻轉(zhuǎn)課堂;有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是高等工科院?；ゎ悓W(xué)生的一門重要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，培養(yǎng)學(xué)生掌握有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，印證有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論知識并加深學(xué)生對理論知識的理解，提高學(xué)生分析和解決實(shí)驗(yàn)中所遇到問題的思維能力和動手能力，同時培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)和良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。該課程對學(xué)生后續(xù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文的順利進(jìn)行下學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著非常重要的作用[1-3]。尤其是在工程教育認(rèn)證背景下，對學(xué)生知識與能力要求的提升，更需要加強(qiáng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

隨著MOOC的發(fā)展和現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，混合式教學(xué)模式的探索和應(yīng)用也越來越廣泛[4-11]。在學(xué)時壓縮[12-14]，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱的背景下，我們通過幾年的教學(xué)改革實(shí)踐，利用學(xué)堂在線網(wǎng)絡(luò)資源和課程自建網(wǎng)絡(luò)資源，采用線上線下相結(jié)合、雨課堂、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)方法綜合運(yùn)用，形成了一套混合式教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。

一、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

1.學(xué)生基礎(chǔ)薄弱。通過問卷調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在高中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)中，注重理論知識的學(xué)習(xí)，而忽視實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。例如對2017級化工類學(xué)生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有30.3%的學(xué)生動手進(jìn)行過有機(jī)實(shí)驗(yàn);4.6%的學(xué)生獨(dú)立完成過有機(jī)實(shí)驗(yàn);22%的學(xué)生觀看過老師的演示實(shí)驗(yàn);19.3%的學(xué)生通過電子資源觀看過有機(jī)實(shí)驗(yàn)過程，28.4%的學(xué)生既沒動手操作過，也沒看到老師演示或電子資源展示。這充分說明學(xué)生對有機(jī)實(shí)驗(yàn)室和有機(jī)實(shí)驗(yàn)過程缺乏必要的認(rèn)知，實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱。

2.學(xué)時壓縮，實(shí)際操作時間減少。隨著高校教育教學(xué)改革的不斷進(jìn)行，傳統(tǒng)課程的學(xué)時壓縮成為普遍采用的方法。我校在學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃持續(xù)壓縮學(xué)時的情況下，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)由50學(xué)時壓縮至40學(xué)時，同時1學(xué)時由50分鐘壓縮至45分鐘。在現(xiàn)有的學(xué)時條件下，若想既訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，又鍛煉學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，僅靠傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，已無法達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。

3.學(xué)生對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)熱情不高。在學(xué)前調(diào)查中，我們了解到學(xué)生對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的重要性認(rèn)識不深，對實(shí)驗(yàn)中的安全問題存有顧慮，學(xué)習(xí)積極性和主動性普遍不高。

通過以上分析，我們深刻地認(rèn)識到有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行教學(xué)改革的必要性和重要性。近幾年，我們對有機(jī)化學(xué)理論課進(jìn)行混合式教學(xué)改革和實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。我們把理論課的教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)推廣到有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，經(jīng)過三年的持續(xù)改進(jìn)，摸索出一套適合實(shí)驗(yàn)課程的混合式教學(xué)模式，既解決了上述問題，又提高了教學(xué)質(zhì)量。

二、混合式教學(xué)模式的實(shí)施過程

根據(jù)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容，我們把課程內(nèi)容分為四個模塊，根據(jù)不同模塊的特點(diǎn)，采用不同的教學(xué)模式（表1）。以下我們將根據(jù)四模塊進(jìn)行具體介紹。

1.實(shí)驗(yàn)室安全與概況的教與學(xué)。針對學(xué)生對實(shí)驗(yàn)室基本概況了解不深、實(shí)驗(yàn)安全知識儲備不足的現(xiàn)狀，在課程開始之前，我們利用學(xué)堂在線課程資源暨南大學(xué)于沛教授主講的《生物醫(yī)藥實(shí)驗(yàn)室的安全知識》中的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合我校實(shí)驗(yàn)室的基本概況，通過雨課堂發(fā)給學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。利用雨課堂開展基礎(chǔ)知識測試，進(jìn)行考核。達(dá)到考核要求的可以進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，達(dá)不到要求的要重新進(jìn)行學(xué)習(xí)和測試。這種學(xué)習(xí)和考核方式，既節(jié)約了課內(nèi)時間，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。有91%的學(xué)生認(rèn)為這種學(xué)習(xí)方式能夠加強(qiáng)自習(xí)的主動性、自覺性和有效性。

2.實(shí)驗(yàn)基本技能與知識的教與學(xué)。實(shí)驗(yàn)基本技能與知識，是知識型和技能型知識的結(jié)合，是進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。通過分組學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂的方式進(jìn)行這部分知識的學(xué)習(xí)。具體實(shí)施方法如圖1所示。

我們把單個實(shí)驗(yàn)操作錄制成小視頻，放在課程網(wǎng)站讓學(xué)生學(xué)習(xí)。同時，針對這部分理論知識，以分組合作學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行課下學(xué)習(xí)。每組完成一份學(xué)習(xí)筆記。

翻轉(zhuǎn)課堂上，要求每三組為一大組，全班兩大組，進(jìn)行知識競賽。把實(shí)驗(yàn)基本技能和知識分為六大部分，每大組抽取三部分內(nèi)容，所在各小組輪流對同一部分知識提出3個不同問題，即每一部分9道題，每組整理三部分27道題的答案。最后由兩大組隨機(jī)指定對方學(xué)生對其所在組的知識隨機(jī)抽題號進(jìn)行作答，答題情況作為小組的考核成績（圖2）。通過這種方式，加深了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)基本技能的學(xué)習(xí)和記憶。

通過課堂討論與組間競賽，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題，再進(jìn)行知識的重點(diǎn)和難點(diǎn)的凝練，同時梳理知識體系，讓學(xué)生課后完善課前的小組學(xué)習(xí)筆記。經(jīng)過翻轉(zhuǎn)課堂和課后的再梳理，再利用雨課堂軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)測試，與小組競賽成績一起作為本階段的評價成績。有91.7%的學(xué)生認(rèn)為小組學(xué)習(xí)有利于加深理解;94.5%的學(xué)生認(rèn)為小組競賽的方式有利于學(xué)生及時復(fù)習(xí)鞏固。

3.制備性、綜合性實(shí)驗(yàn)的教與學(xué)。制備性、綜合性實(shí)驗(yàn)是對學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，也是教學(xué)過程中的重點(diǎn)。在以往的學(xué)習(xí)中，學(xué)生常?！罢辗阶ニ帯保瑢τ趯?shí)驗(yàn)書上具體實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)沒有深入思考。沒有思考就無法把知識轉(zhuǎn)化為能力。

在本環(huán)節(jié)，我們采用三步走的方式，2人一組進(jìn)行教與學(xué)。第一步，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以問題提綱的形式要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，并撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。每個實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)原理、目的、過程、設(shè)計(jì)、基本技能、注意事項(xiàng)等方面提出10個問題。讓學(xué)生對一個具體合成實(shí)驗(yàn)有系統(tǒng)的認(rèn)識。對不同的實(shí)驗(yàn)為什么采用不同的反應(yīng)裝置、不同的分離方法，如何純化，如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征的選擇等，有一個清晰的理解和認(rèn)識。這個過程是學(xué)生對前一階段基本實(shí)驗(yàn)技能與知識學(xué)習(xí)的具體應(yīng)用，也是學(xué)生后續(xù)專業(yè)課實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要鍛煉過程。第二步，讓學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)全流程操作錄像，規(guī)范各個基本操作，梳理實(shí)驗(yàn)過程，使學(xué)生對動手操作有更加直觀的感受，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率。第三步，動手實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)過程，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在此環(huán)節(jié)中，2人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。教師在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行記錄和糾錯、提問等工作。

我們的考核根據(jù)預(yù)習(xí)、操作、產(chǎn)品、報(bào)告、衛(wèi)生安全等五項(xiàng)內(nèi)容來進(jìn)行綜合考評。學(xué)生在此階段學(xué)習(xí)之后，初步具備了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路、扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能，為后續(xù)階段的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。

4.設(shè)計(jì)性、開放性實(shí)驗(yàn)的教與學(xué)。這一階段是對第三階段的提升。根據(jù)學(xué)生的需求和興趣，給出合適開放性的實(shí)驗(yàn)題目，要求學(xué)生結(jié)合自己已有的知識，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，交給指導(dǎo)老師審查。在課堂上進(jìn)行專題討論，討論完善實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)步驟，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生自愿結(jié)組進(jìn)行，考核按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性評價、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行。具體實(shí)施如圖3所示。

此階段成績作為學(xué)生的附加成績，為學(xué)生參加化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽和開放實(shí)驗(yàn)提供參考依據(jù)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)還原了實(shí)驗(yàn)探究的本來面貌，能給學(xué)生一個較寬闊的思考空間和選擇余地。這一階段有利于增強(qiáng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌不拔的意志品質(zhì)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，對培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力有著非常重要的作用[15]。

三、混合式教學(xué)的實(shí)施效果

混合式教學(xué)在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)施，充分利用了精品課程網(wǎng)絡(luò)資源和學(xué)堂在線等在線開放課程的優(yōu)勢，結(jié)合雨課堂等教學(xué)軟件，線上線下相結(jié)合;教師課堂講授與學(xué)生自主學(xué)習(xí)、小組探究、討論、交流、組間知識競賽等相結(jié)合;課前活動、課堂活動與實(shí)驗(yàn)室活動、課后活動相結(jié)合，依托翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施，充分發(fā)揮教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用、學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，促成學(xué)生從接受式學(xué)習(xí)向發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生主動學(xué)習(xí)、自主進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生合作互動。同時，在混合式教學(xué)的實(shí)施過程中，全過程的測試、小組競賽、綜合考評與反饋的評價方式更加客觀、全面，及時的評價反饋過程又能有效地幫助學(xué)生認(rèn)識到自身的不足和存在問題，及時改進(jìn)。我們對2017級學(xué)生進(jìn)行的問卷調(diào)查表明，學(xué)生對混合式教學(xué)的效果表示了充分的肯定。其中，學(xué)生對有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程學(xué)習(xí)時間投入平均增加了15學(xué)時，98%的學(xué)生認(rèn)為混合式教學(xué)的實(shí)施提高了學(xué)習(xí)的自主性;95%的學(xué)生認(rèn)為小組學(xué)習(xí)提高了學(xué)習(xí)的深度和參與度;94.6%的認(rèn)為全過程的測試、評估與評價和反饋有利于及時發(fā)現(xiàn)不足，提高學(xué)習(xí)效果。

我們通過對未實(shí)施混合式教學(xué)的2015級、部分實(shí)施混合式教學(xué)的2016級和全面實(shí)施混合式教學(xué)的2017級學(xué)生參加學(xué)院化學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽的成績進(jìn)行了對比，結(jié)果如表2所示。通過表2我們可以看出，實(shí)施混合式教學(xué)后，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室安全常識、基本技能和綜合能力上均有一定的提高。

四、結(jié)語

經(jīng)過幾年的持續(xù)改進(jìn)和實(shí)施，此模式在教學(xué)中取得了良好的效果。學(xué)生在天津市大學(xué)生化學(xué)知識與技能大賽中取得了優(yōu)異成績，學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力在專業(yè)課上得到了充分的體現(xiàn)。在混合式教學(xué)實(shí)施過程中，我們也積累了一定的視頻資料和課程錄像，為在線開放課程的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。盡管取得了一定的教學(xué)成績，但同時也存在一些問題。如學(xué)生在一門課上的課外投入時間相對增加，小組學(xué)習(xí)中合作學(xué)習(xí)的順利開展對組織者自身協(xié)調(diào)能力提出了一定的要求。評價過程的實(shí)施增加了教師的教學(xué)工作量，評價體系不夠完善，等等。今后，我們將細(xì)化考核標(biāo)準(zhǔn)和評價體系，進(jìn)一步摸索學(xué)生合作學(xué)習(xí)的實(shí)施策略，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

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