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有机化学实验课程线上教学的措施及反思

来源:用户上传      作者:黎卓熹 成燕琴 王有娣 关冠恒 徐娟娟

  摘要:作者针对有机化学实验线上教学提出建议,首先概括出“眼见为实、加强互动、把控时长、以练督学”四个应对准则,接着详述了教师精讲、学生自主学习、小组任务、成果汇报、实验小测五步课堂实施方法,并介绍相应的评价考核方法,最后总结反思,以期为实验课程的信息化教学进入常态化发展提供有益的思路。
  关键词:有机化学实验;虚拟仿真实验;线上教学;实验课程改革
  中图分类号:G434 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2023)01-0108-04
  问题的提出
  目前,虚拟仿真实验的免费使用,虽然实现了学生在线开展实验项目、居家学习的想法,但还存在着不足。首先,线上操作过于简单,学生动动手指点击鼠标便可以完成虚拟实验,一切都是程序化的设定,学生缺少思考。其次,无法观察真实的实验现象,电脑操作也无法让学生掌握规范的实验动作,将来学生面对真实的仪器可能不懂如何使用。再次,用时短,不能满足教学方案的要求。按照笔者所在学院有机化学实验课程的教学方案,每一次课有7个学时,而线上虚拟仿真实验平均一个项目仅需时45分钟。最后,单纯的人机交互形式削弱了人与人之间的互动,教师无法及时发现问题并给学生提出建议。因此,笔者认为,有机化学实验线上教学不能单纯依靠虚拟仿真实验,必须做出调整。
  改革措施
  针对上述问题,笔者提出了四个应对准则:
  ①眼见为实,教师提前录制视频供学生线上观看,创设接近真实的体验。
  ②加强互动,通过讨论、问答等环节促进师生交流、生生交流。
  ③把控时长,增设小组任务保证教学质量,满足课时要求。
  ④以练督学,在习题中巩固实验知识点,在任务中学习拓展内容。
  1.课堂实施
  根据以上准则,每一次有机化学实验课都按照教师精讲、学生自主学习、小组任务、成果展示、实验小测五个步骤进行,具体细节如下页表1所示。
  第一步,教师精讲。“直播+在线互动”模式是最受学生认可的一种在线教学模式[1],利用QQ群直播、腾讯课堂、腾讯会议或其他直播平台,任课教师详细讲授本次实验的目的、原理、试剂、装置及步骤。这与平常线下实验课讲授的内容是相同的,教师必须向学生明确实验的目的,阐明原理,介绍所有化学试剂的作用,强调每一步操作的注意事项。之后,播放实验视频,具体地描述实验现象。由于大部分虚拟试验项目仅仅提供模拟界面,学生无法看见实际的反应过程,所以提前录制并播放实验视频非常有必要。通过视频学生可以清楚地观察溶液分层、反应液沸腾、产物析出等实验现象。除了让学生看到现象,教师还要描述其他更多细节,如“闻到了酸味”“容器外壁发烫”“20分钟后才析晶完全”等,力求帮助学生“听到”“摸到”“嗅到”实验现象,调动学生的多个感官,让他们仿佛置身于真实的实验场景中。此外,学生平日在实验室上课时,可能会因操作不当而状况百出,教师也可以录制一些异常情况的视频,提醒学生注意规范操作。
  第二步,学生自主学习。当任课教师讲授完毕后,学生自行操作练习。以上两个阶段与线下实验课的流程相似,学生登录线上虚拟实验平台,按要求完成实验项目,之后回答思考题,并在线提交实验报告。如果遇到困难,学生可以立刻在网上发布讨论贴,讨论贴的内容和对象都是公开的,所有教师和学生都有权发帖、回帖。上一阶段的课堂组织者是教师,这一阶段的主体则是学生个人。教师在后台监控每一个学生的学习情况,督促他们按时完成学习任务,同时回复讨论帖,为学生提供个性化指导。
  第三步,小组任务。以“乙酸乙酯的制备实验”为例,每一个实验小班的学生分成十个小组,分别负责对应的小组任务,如表2所示。任务的主题涉及实验原理、药品、操作等基本实验知识,也包含实验方案设计等拓展内容。小组成员利用即时通信工具分配工作,讨论意见,在网络上搜集资料,再利用所有素材自主编排作品。此环节在课后完成,不仅不占用上课时间,还给予学生足够的时间自由度,让小组成员有充足的时间思考并且解决问题。利用即时通信工具,小组成员可以随时随地交换意见,在讨论中互相学习,在合作中激发学习兴趣。作品的形式不限,这有利于小组成员发挥各自的优势,创造性地编排出各具小组特色的作品。除了提交作业用于下一环节的汇报,每个小组还需要设计相关题目用作最后的小测。
  第四步,成果展示。在完成了上一环节的课外小组任务后,全体W生重新回到线上直播课堂中,向全班同学展示各自精心策划的作品。小组任务着重于组内成员交流沟通,而成果汇报则将互动的范围扩大到小组与小组之间、教师与学生之间。小组成员陈述问题与解决思路,分享收获,最后总结。其他学生也需要积极地参与,如提出自己的困惑、质疑、争辩等。与此同时,教师发挥组织协调作用,通过鼓励,引导每一位学生大胆发表见解;通过提问,启发每一位学生用心思考;通过点评,给予每一位学生反馈与建议。成果展示这一环节实现小组成员、学生个体、教师三方畅通平等的交流,能够活跃课堂氛围,提高学生的参与度,提升思辨、表达能力,有利于打破传统大学课堂文化的困境。[2]此外,原本单一的实验内容得以延伸,学生可以学习到更多的课外知识,有效地提高了课堂利用率,改善了教学效果。
  第五步,实验小测。教师提前收集各小组设计的题目,录入学习平台。学生在规定的时间内完成小测题目,最后教师讲解答疑。经历过上两个环节的小组活动,学习的主体再次回归到学生个体,通过在线小测检验每位学生的学习效果。至此,一次实验课全部结束,合7个课时。
  2.评价考核
  在课堂教学实施方案做出变革的同时,对学生的评价考核也应该做出相应的变化。第一步教师精讲环节,学生通过参与抢答、投票等课堂活动获得分数。第二步自主学习的分数由虚拟实验的成绩、思考题和讨论帖的作答情况以及实验报告四部分组成。小组任务的质量则交由学生自己、小组成员、全班其他同学以及教师分别评判。每位学生发言提问的数量都被计入课堂活动分数。最后加上小测分数,得到总分。如表3所示,评价涵盖整个教学过程,每一项考核内容都有具体的分数比例,提醒学生认真参与每个活动,有效避免了临时抱佛脚的行为。学生也可以根据过程评价结果不断反思总结,调整状态在下一阶段争取更好的表现。

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  反思
  本文提出的教学方案的每一个环节都包含多种交互维度,通过在线课堂互动、讨论帖、点评、讲解答疑实现师生交互,通过小组任务、成果展示、提问争辩实现生生交互,而热萁换ゼ叭嘶交互则贯穿于整个线上教学过程。在后疫情时代,教师仍需要营造良好的交互环境,让学生勇于表达、敢于质疑、善于合作、乐于思考。
  同时,教师要不断学习新技术,创新教学方式,即使是相同的教学内容,也可以设计成短视频、弹幕、抢答、思维导图等形式,让学生获得更好的内容交互体验,进而提高学习效率,改善教学效果。
  ①从知识传播走向知识共享。在如今信息爆炸的时代,教师已不再是掌握知识的唯一权威,不能再像以往那样“满堂灌”,单向地向学生传播知识。随着在线学习的普及和“零零后”――一群从小在网上冲浪的弄潮儿――走入大学,教师可以发挥学生善用互联网的特点,引导学生自行搜集、整理、共享信息,在线上线下进行一系列的知识交流活动。共享活动不仅能够锻炼学生的能力,还能拓宽学生的知识面,而且还能更新教师的信息库,实现教学相长。
  ②灵活变通教学主体。如果将课堂比作知识海洋中的一艘船,那么教师就好比船上的舵手,学生好比桨手。如果只有舵手努力工作,船只会动力不足无法前行;而如果缺少了舵手,船只将在大海中迷失方向。因此,教师必须在课堂活动初期强调学习的目的和意义,设定航行目标。在精讲环节后,主体从教师转移至学生,可借用任务激发学生的学习动力,实现从领悟到知识迁移再到创新的过程,让船走得更远。在实验课中增设小组任务可以发展学生深层次的思维品质,促进共同成长。而为了避免小组活动时出现滥竽充数的现象,不仅小组整体要接受考核,个人也要完成测试。综上所述,在教学实施过程中灵活变通教学主体,调动教师、学生个体、小组成员三方参与的积极性,将能力提升起来,这样就能让船只开得更快更远。
  ③虚实结合,内外结合。尽管学生最终会回到实验室正常上课,但是虚拟仿真实验依然可以继续开展。因为它的操作成本低,能完成实验室不能完成的实验项目,弥补了传统实验教学的不足。若能辅以影音资料、实物模型,减少虚拟项目与真实实验的差别,则能给学生带来更好的体验。同时,以授课项目为基础,推进任务式学习,引导学生解决生活生产中的问题,将课内课外有机结合,有助于拓展教学内容的广度和深度。
  参考文献:
  [1]邬大光,沈忠华.我国高校开展在线教学的理性思考――基于6所本科高校的实证调查[J].教育科学,2020,36(02):1-8.
  [2]刘华锦.大学课堂文化:困境中的反思与重构[J].西南民族大学学报:人文社科版,2017(11):225-229.
  作者简介:黎卓熹,讲师,从事高等化学理论及实验教学工作。徐娟娟,通讯作者,副教授,从事有机化学及药物化学的教学及研究工作。
  基金项目:广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目(2018JP001),广州新华学院高等教育教学改革项目(2019J036,2022J029,2022J031)。

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