有机化学实验课程线上教学的措施及反思

黎卓熹 成燕琴 王有娣 关冠恒 徐娟娟（通讯作者） 广州新华学院药学院

● 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。

表1 有机化学实验课堂实施方案

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。

表2 小组任务

第四步，成果展示。在完成了上一环节的课外小组任务后，全体学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。

表3 评价考核方案

●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，而内容交互及人机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。