1、H J S F X Y X B9 7应用型本科高校有机化学实验线上线下混合式教学模式的设计与实践龙德清,唐传球,周 新(汉江师范学院 化学与环境工程学院,湖北 十堰 4 4 2 0 0 0)摘 要 坚持“任务为主线、教师为主导、学生为主体”教学理念,根据建构主义学习理论,从教学目标、教学方法、教学流程、教学时间和教学资源等五个方面对应用型本科高校有机化学实验线上线下混合式教学模式进行设计,以乙酸乙酯的制备实验为例对这一教学模式的实践应用进行探究.关键词 线上线下;混合式教学模式;有机化学实验;教学研究 d o i1 0.1 9 5 7 5/j.c n k i.c n 4 2-1 8 9 2/g
2、 4.2 0 2 2.0 6.0 2 3 中图分类号G 6 4 2;O 6 2 文献标识码A 文章编号2 0 9 63 7 3 4(2 0 2 2)0 60 0 9 70 6 线上线下混合式教学模式是一种应用互联网技术、网络教学平台和教学场所将现代网络教学(线上)模式与传统课堂教学(线下)模式相结合的新型教学模式.这种教学模式具有时空灵活、资源共享、交流便捷、反馈及时、评价客观等优点,既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用,又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性1.随着现代教育体制的不断革新和信息化、数字化技术的迅猛发展,疫情防控常态化的需要,特别是青年学生的认知水平快速
3、提高、接受知识的渠道更趋于多元化和智能化2,混合式教学模式在实验教学领域越来越受到人们的关注3-5.有机化学实验是高校化学、应用化学等专业的主干实验课程,也是生物、医药、环境 及 材 料 等 相 关 专 业 的 基 础 实 验 课程6,在培养学生的操作技能、思维方法、实验习惯及增强安全生产与管理能力等方面都具有重要作用7.2 0 1 9年以前,本课程几乎全部采用线下教学模式,教学效果一直不太理想,究其原因,还是传统教学模式本身在在的一些问题,比如,自学资源不丰富,学生预习不积极、不充分,预习的质量不高,预习报告照搬教材8,看不懂的问题难于交流;教学流程单一,课堂讲授与操作演示似乎“照本宣科”,
4、学生实验还存在“依葫芦画瓢”“照方抓药”现象;学生从教材里“东拼西凑”写好实验报告9,考核要素不全面,“过程成绩”评分中主观因素稍多,等等,这种教学模式不利于提高学生的学习积极性、学生的创新性思维和自主学习习惯的养成.为了适应新形势、新常态和新要求,从2 0 2 0年下半年开始,有机化学实验课程采用混合式教学模式,课程组在总结线上实验教学、线下实验教学各自的优势和不足的基础上,精心设计了应用型本科高校有机化学实验课程混合式教学模式,并进行实践探索与研究,取得了良好的教学效果.1 有机化学实验混合式教学模式的设计 有机化学实验混合式教学模式设计的基本思路是,坚持“任务为主线、教师为主导、学生为主
5、体”教学理念,基于建构主义学习理论1 0,线上完成实验预习、交流讨论、知识讲授、提问抢答、辅导答疑等任务,线下完成操作演示、动手实验、巡回指导、报告撰写等任务,实现两种教学模式的优势互补,促进知识的内化与拓展.1.1 教学目标设计 知识与技能目标,即结果性目标:掌握有机化学实验基础知识,并能应用这些知识解释和解决人们日常生活、工农业生产等领域中的一般性问题;掌握有机化学实验基本操作和实验技术,为从事业化学教学、化学化工及相关行业的生产等打好坚实基础.2 0 2 2年1 2月汉江师范学院学报D e c.2 0 2 2第4 2卷第6期J o u r n a l o fH a n j i a n g
6、N o r m a lU n i v e r s i t yV o l.4 2 N o.6 收稿日期2 0 2 2-0 6-2 9 作者简介 龙德清(1 9 6 5-),男,湖北房县人,汉江师范学院化学与环境工程学院教授,理学硕士,主要从事有机化学教学及精细有机合成研究.H J S F X Y X B9 8过程与方法目标,即程序性目标:了解有机化学实验知识形成的过程并“亲历”探究,熟悉科学实验基本流程;学会有机化学实验问题的发现、分析和解决的方法,在学习知识的基础上做实验(学中做),在做实验的过程中学习有机化学实验知识并进行反思(做中学),掌握实验探究方法.情感态度和价值观目标,即体验性目标:
7、培养学生辩证唯物主义观点、团队协作意识和能力,促进学生养成良好的科研习惯和科研态度,形成积极进取的学习态度、健康向上的人生态度,具有科学精神和正确的世界观、人生观和价值观,成为有社会责任感和使命感的合格人才.1.2 教学方法设计1.2.1 任务驱动法 教师提前上传有机化学实验学习资料,明确学习任务,学生紧紧围绕有机化学实验任务活动中心,在强烈的问题动机的驱动下,通过对学习资源的积极主动应用,进行自主探索和互动协作的学习,通过带着问题自主预习,学习压力和学习动力有效增强,目的更加明确,兴趣更加浓厚.1.2.2 交流讨论法 当学生接受到学习资料后,简单的实验内容和问题可能一看就懂,对于比较复杂的实
8、验内容和问题,教师要善于引导学生开展讨论和交流,充分发挥学生的能动性和积极性,启发学生思维,促进学生弄通弄懂.1.2.3 课堂讲授法 有机化学实验的各个实验项目中虽然文字不多,但有些实验原理及实验步骤等很难理解,仅靠学生自学和交流还存在一定困难,因此需要教师在课堂上进行重点讲解、有意提示,讲授时可以借助分子模型、实验视频、实验动画等辅助教学.1.2.4 实验探究法 有机化学实验知识是人们进行长期实践研究的成果,因此探究实验原理、规则、现象及其知识的构建过程显得十分重要,教师要针对某一个具体实验项目,根据有机化学基本理论或规则引导学生进行有计划、有步骤的实验,学会观察实验现象、发现实验问题以及如
9、何解释这些现象和问题,从而得出科学结论.1.2.5 巡回指导法 大多数有机化学试剂是易燃、低毒的物质,有的实验装置安装还比较复杂,随时都有可能造成密闭体系或漏气现象,再加上学生初次进行有机化学实验缺乏安全知识和经验,因此,在学生实验中,教师要来回指导,引导学生规范操作,发现错误要及时纠正,出现问题要随时解决,确保学生在安全的前提下实验.1.3 教学流程设计 在混合式教学模式下,有机化学实验教学流程分为课前预习、课中实验和课后辅导三个阶段.课前预习有利于学生自主学习实验内容,提前熟悉实验流程,在课前预习阶段,主要进行线上教学,教师在线上进行导学,推送教学资料,学生在线上预习教学资料,交流讨论;在
10、课中实验阶段,主要进行线上线下混合式教学实验,教师讲授、演示实验,学生完成实验;在课后辅导阶段,主要进行线上线下混合式教学辅导,教师批改实验报告、组织辅导和考核,学生撰写实验报告、参与教学评价,具体教学流程如表1所示.表1有机化学实验混合式教学流程安排表课前(线上)课中(线上+线下)课后(线上+线下)教师线上导学整理教学资料(教学进程表、教学课件、实验视频、简答题等)上传教学资料,布置学习任务参与学生交流讨论讲授实验内容解答实验简答题演示实验操作指导学生实验推送实验选择题批改实验报告进行实验总结查看学生反馈进行个别辅导组织期末考核检查预习实验报告学生线上预习学习教学资料,观察实验视频初步使用M
11、L a b s进行模拟实验思考实验简答题进行交流讨论学习实验内容理解实验简答题观看操作演示动手实验做好实验记录撰写实验报告反馈教学建议参加期末考核完成教学评价撰写预习实验报告龙德清,唐传球,周 新:应用型本科高校有机化学实验线上线下混合式教学模式的设计与实践H J S F X Y X B9 91.4 教学时间设计 应用型本科高校的有机化学实验课程一般分为基本知识、操作技术和制备三个部分,第一部分包括有机化学实验基本知识、基本操作和实验技术中的部分理论知识,并进行安全培训,以线上教学为主,每个实验计划3学时;第二部分包括加热、干燥、搅拌、蒸馏、萃取、重结晶等基本操作和实验技术,强调在教师演示操作
12、的基础上学生进行操作训练,每个实验计划3学时;第三部分是有机化合物的制备实验,以学生动手实验为主,大多数制备实验计划3学时,少数耗时较长的制备实验计划6学时.此外,由于混合式教学的需要,另需增加课前线上学习1 5或2 0 m i n,课后线上交流复习5 m i n,具体教学时间分配见表2.表2有机化学实验混合式教学时间分配表实验类别每个实验线上教学时间/m i n每个实验线下教学时间/m i n每个实验线上线下教学时间合计/m i n课内教学中线上与线下教学时长比有机化学实验的一般知识(1 5)+9 0+(5)4 51 3 5+(2 0)2:1基本操作和实验技术类实验(1 5)+4 5+(5)
13、9 01 3 5+(2 0)1:2有机化合物的制备类实验(3学时/个)(2 0)+3 0+(5)1 0 51 3 5+(2 5)1:3有机化合物的制备类实验(6学时/个)(2 0)+4 5+(5)2 2 52 7 0+(2 5)1:5 注:表中“(1 5)+9 0+(5)”指课前1 5 m i n+课中9 0 m i n+课后5 m i n,括号内数字指课外时间.1.5 教学资源设计 线上教学资源包括教学资料和网络教学平台两部分.有机化学实验课程线上教学资料主要有课件P P T、简答题、实验视频、ML a b s虚拟仿真实验室学习软件等.实验视频可以通过“外引内建”的方式获得,“外引”是指从中
14、国大学MOO C、国家精品课程或其它在线开放课程中直接下载,或者通过E V录屏软件进行选择性的录制;“内建”是指任课教师或实验教师在亲自做实验的 同 时 进 行 录 制.ML a b s软 件 可 从“M o o l s n e t大规模在线实验室”下载,利用ML a b s进行模拟实验,能把实验中复杂的、抽象的实验具体化,难以理解的实验原理变得简单具体,特别适合于有机化学实验中具有一定毒性的实验项目训练.网络教学平台也就是教师和学生之间的教学传递媒介,主要有超星学习通、腾讯会议、腾讯课堂、雨课堂、Q Q群、微信群等,若选择平台过多则势必零乱,造成教师和学生都不太适应,因此,有机化学实验线上教
15、学中只需选择班级QQ群和超星学习通就可以了.2 有机化学实验混合式教学模式的实施 以乙酸乙酯的制备实验为例2.1 课前线上预习 在班级QQ群上传教学资料,安排学习任务,教师和学生既可以在“群课堂”中集中交流,也可以“一对一”交流.在P P T的“实验步骤”中,设计有5个选择题,其题号按文献注释的方式标注在相应位置,在P P T的结尾部分布置3个简答题,暂时均不给出答案;实验视频选用通过E V录屏软件录制的西北农林科技大学实验教学视频.学生在预习的基础上完成如下学习任务:一是撰写预习实验报告,重点把握四个内容:写出乙酸和乙醇反应的脂化反应方程式、画出普通回流装置图、通过查阅文献整理“主 要 试
16、剂 及 产 品 的 理 化 性 质 及 常数”、画出乙酸乙酯的制备实验流程图;二是思考5个选择题和3个简答题,见表3.表3乙酸乙酯的制备实验课前线上预习问题选择题简答题1酯化反应中浓硫酸的作用是()A.反应物 B.催化剂 C.氧化剂 D.溶剂2 用小火加热、保持缓慢回流的原因是()A.降低反应速率 B.防止反应液冲出 C.防止反应物挥发 D.减少副产物生成3 在蒸馏时接受瓶用冷水冷却的原因是()A.产品不溶于冷水 B.产品易溶于冷水 C.产品及副产物的沸点低,防止挥发D.产品的密度小,防止分层4 在馏出液中加入饱和碳酸钠溶液的作用是()A.稀释馏出液 B.除去未反应的乙酸 C.除去未反应的乙醇 D.促进溶液分层5 馏出液的有机层用饱和氯化钙溶液洗涤的作用是()A.稀释有机层溶液 B.除去未反应的乙酸 C.除去未反应的乙醇 D.促进盐析1 酯化反应有什么特点,本实验如何创造条件使酯化反应尽量向 生 成 物 方 向 进行?2 本实验若采用醋酸过 量 的 做 法 是 否合适,为什么?3 蒸出的粗乙酸乙酯中 主 要 有 哪 些 杂质?如何除去?龙德清,唐传球,周 新:应用型本科高校有机化学实验
