有機化學全線上BOPPPS教學模式實踐

姚琳，姜茹，辛春艷，聶慧芳，周鋼，王平安,*

1中國人民解放軍空軍軍醫大學藥物化學與藥物分析學教研室，西安 710032

2中國人民解放軍空軍軍醫大學藥學系教學辦，西安 710032

2020年伊始，突發的新型冠狀病毒肺炎疫情對教學工作帶來了重大影響，在教育部《關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》[1](以下簡稱《指導意見》)的指導下，所有教學活動都轉為線上進行。經過各大高校教學管理層及一線教師的不懈努力，順利開展了在線教學，達到“停課不停教，停課不停學”。但同時，完全線上的教學模式不同于傳統的課堂教學或線上線下混合式教學模式，對于教師和學生來說都是一場全新的“課堂革命”，是教與學不得不應對的挑戰，也是未來課程改革的一個良好契機。

經過近三個月的教學實踐，我們在本校四年制藥學專業的有機化學教學中，通過調查問卷學情分析→教學模式設定與嘗試→在線平臺+學生調查問卷反饋實效→教學模式調整的積極探索與實踐，形成了一種適應于當前完全線上的有機化學教學模式，即全線上的BOPPPS教學模式，充分利用線上教學資源豐富、學習自主化及教學效果易評價等優勢，同時彌補線上教學互動缺乏、課堂不生動的缺陷，實現了在線教學的有效互動，取得了良好的教學效果。

1 BOPPPS教學模式

BOPPPS教學模式[2]包含六大教學結構，分別是導言(Bridge-in)、目標(Objective/Outcome)、前測(Pre-assessment)、參與式學習(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)和總結(Summary)。該模式注重教學流程的完整性，融入“以學生為中心”的教學理念，以參與式學習活動為核心，引導學生進行自主學習，有助于激發學生的主動學習動機，突破灌輸式教學與學習的局限，有效提升學生的學習效果[3]。我們認為，BOPPPS教學模式非常契合當前疫情背景下的完全線上教學的現狀。通過合理利用線上資源與網絡工具，在整體教學設計中，采用BOPPPS教學模式將極大促進線上教學效果提升。

2 有機化學全線上BOPPPS教學模式實踐

有機化學是我校四年制藥學專業的一門專業核心課程，該門課程突出的特點是內容多且雜、反應機理生澀難懂、知識更新速度快、實踐性強。同時，還存在內容多、課時少的突出矛盾。在實施線上教學前，我們通過調查問卷，分析了學生的學情。首先，對于官能團化合物學習中的幾大模塊的難易程度進行了調查，如我們所料，大多數學生認為最難理解的是化學性質及反應機理，而化合物的結構、命名及物理性質等則較易掌握；其次，我們設定了三種教學模式，即“所有知識點直播講授”“所有知識點錄播自學+直播答疑”及“簡單知識點錄播自學+重難點直播講授”，大多數學生認為“簡單知識點錄播自學+重難點直播講授”的方式更有助于提升學習效果(圖1)。

圖1 學生學情調研及分析

基于上述課程特點及學情分析，在全線上教學背景下，我們以學生為中心，以達到線上教學與傳統課堂教學實質等效為目標，逐步探索形成了基于超星學習通[4]和 QQ直播兩個線上平臺的全線上BOPPPS教學模式(圖2)。將知識點進行拆解，相對簡單的知識點(即官能團化合物的分類、命名及物理性質)通過課前錄播引導學生自學，而利用直播課堂著重講述重難點內容(即官能團化合物的結構、化學性質、反應機理及制備)。將BOPPPS教學模式貫穿于整個課前、課中、課后的教學活動中，形成了具有一定特色的有機化學完全線上教學的新模式。依托線上教學平臺的優勢，加強對課前、課中、課后學習活動的監控與評價。該線上教學模式充分凸顯了學生的主體地位和教師的主導作用，推動了線上教學活動的有效、高效開展，取得了較為良好的教學效果。下面，以醇、酚、醚章節第一節內容醇的教學為例，介紹如何基于超星學習通和 QQ直播平臺開展有機化學全線上BOPPPS教學模式。

圖2 有機化學全線上BOPPPS教學模式

2.1 課前

在直播課前，我們錄制了兩個時長約10 min的學習視頻，并上傳至超星學習通平臺。其一為總概視頻，包括導入和說課兩部分內容，涵蓋了BOPPPS模式中的導入和目標兩個環節。其二為簡單知識點的自學視頻，也是課堂前測的基礎，有效銜接課前自學與課堂講授。

2.1.1 導入

導入部分時長約5 min，主要目的是引導學生關注即將學習的內容，引發學生的思考，喚起學生對課堂內容學習的興趣。比如，對于醇這一次課，我們從兩個層面導入課程，首先，從75%乙醇消毒、勤洗手等疫情防控期間大家的日常生活，拉近學生跟所學知識的距離。同時，借此就戰“疫”中體現出的中國力量、中國精神，融入課程思政教育，積極發揮專業課程價值引領作用；其次，鑒于是藥學專業的學生，我們還列舉了若干含有醇羥基的藥物或生物活性分子，包括紫杉醇、薄荷醇等，以加強學生的學科認同感，有助于提升學生的專業核心素養。

鑒于醇類化合物在藥物分子中的重要性，同時，醇類作為學生最先接觸的一類含C－O鍵的官能團化合物，對其結構及性質進行系統的學習，將對學生知識體系的建構及其他官能團化合物的學習打下堅實的基礎。

2.1.2 學習目標

說課部分時長約5 min，在說課部分，簡要介紹一次課的學習綱要，圍繞結構決定性質的主線，引導學生從醇的結構出發，去推導它可能發生的化學反應類型。同時，明確學習目標，以增強學生的學習動機，使其在直播課學習中做到心中有數。對于醇而言，學生需要了解醇的沸點、溶解度等物理性質；熟練醇的系統命名法；掌握醇的結構、化學性質及制備。

2.1.3 課前自學

在明確學習綱要和學習目標的基礎上，我們將官能團化合物中較易掌握的知識點，以學生課前自學為主展開。對于醇這一次課而言，是指醇的分類、命名及物理性質。需要注意的是，這部分內容雖然是學生較易掌握的知識點，但在錄制過程中也要做到結構相對完整、重難點突出。比如醇的系統命名法及物理性質，根據教學目標設定，是自學內容中需要學生了解和熟悉的內容，在講授中，需結合實例加深鞏固，如列舉不同結構類別的醇，進行系統命名。通過化合物沸點高低的比較與排序，讓學生理解醇羥基對于其物理性質的影響，這也是結構決定性質的重要體現。

同時，針對自學內容的重難點，我們還在超星學習通平臺預留了兩道作業題，分別為用系統命名法命名幾個醇類化合物及化合物沸點高低排序，并設定作業提交截止時間為直播課開始前的 4–5 h，作為前測的重要依據。一方面，方便教師掌握學生的自學與預習情況，梳理自學中普遍存在的問題，在直播課中進行點評與串講；另一方面，就學生反饋情況，及時調整直播課的教學設計。

2.2 課中

課中包括BOPPPS模式中的課堂前測和參與式學習兩個環節。課中的重點任務是針對重難點內容進行研討式學習。

2.2.1 前測

直播課開始后，在重難點內容的探討之前，利用約10 min的時間，根據設定的學習目標，進行自學情況點評，就學生反饋的共性問題，進行串講與練習鞏固。

從超星學習通后臺監測數據看，所有學生都完成了自學視頻的學習，而且通過反芻比看出有的學生反復觀看學習。從自學作業的完成來看，大多數學生對于自學內容基本能完全掌握，但個別學生還稍顯困難(圖3)。在醇的系統命名，特別是不飽和醇的命名中，有的學生還停留在前面章節所學烯烴或炔烴命名的原則，在選擇最長碳鏈及標注取代基位次時，習慣以不飽和鍵作為主官能團。針對此問題，我們在前測環節中進行適當串講，糾正存在的問題，加深學生的理解。

圖3 (A) 超星學習通平臺反饋學生對自學內容的學習情況；(B) 單個學生課程完成情況；(C) 自學內容對應作業成績分布

2.2.2 參與式學習

直播課重點討論醇的化學性質、反應機理及制備。首先，給學生約2 min時間，分析醇的結構特點，基于自身已有知識建構推導醇可能發生的化學反應。通過QQ群直播中的“排麥”功能，指定學生進行分析，該生也可“連麥”邀請同學進行補充完善，實現師生和生生之間的有效互動，體現學生的參與式學習和主導地位。通過討論，將醇的主要結構特點進行歸納：① 羥基直接與飽和碳原子(sp3雜化的碳)相連；② 氧原子為不等性的sp3雜化，其上有兩對未成鍵的孤對電子；③ C－O鍵和O－H鍵都為極性共價鍵?；诖私Y構特點，根據斷裂化學鍵的不同，醇主要有五大化學性質，即氫氧鍵斷裂體現的酸性及親核性、氧上孤對電子體現的堿性、碳氧鍵斷裂發生的親核取代反應、脫α-H的氧化反應及脫β-H發生的消除反應。教師主導，進一步將這五大化學反應進行凝練成五個時長約10–15 min (根據知識點難易程度，靈活安排時間)的微課，進行學習。這樣一方面更符合學生的聽講專注力規律，每隔10–15 min將學生重新“抓回課堂”。另一方面，也便于學生進行分組討論，加強線上教學的互動設計和學生的參與式學習。

比如，醇中碳氧鍵斷裂發生的親核取代反應，教師主導拋出問題：“碳氧鍵斷裂發生什么類型的反應？”“反應經歷了怎樣的中間體？”“形成的產物有何特點？”，給大家約2 min的時間思考，學生們可在QQ群展開討論，教師引導。以上三個問題也是我們學習一類反應的邏輯順序。對于親核取代反應而言，首先，碳氧鍵斷裂，一般需在酸性條件下，將羥基變為好的離去基團，其核心是形成碳正離子及因碳正離子穩定性導致的重排現象。在此基礎上，在教師主導下，進一步探討各類親核試劑進攻下的共性和個性問題，比如，不同氫鹵酸和伯、仲、叔醇的反應活性；亞硫酰氯作為親核試劑的獨特性及機理等。在每一類化學反應相關的知識點探討、歸納完成后，輔助以典型的隨堂練習題，即時檢驗學生的學習效果，鞏固強化所學知識，達到靈活運用。此外，我們在一類反應學習后，用一張幻燈片進行小結，完成一次微課式講授。

在整個知識點討論完畢后，為幫助學生對所學知識形成統一整體，進一步引導其從反應中間體著手進行知識點梳理。比如親核取代反應中有碳正離子形成，而醇脫β-H發生的消除反應中，因遵從E1消除機理，同樣經歷了碳正離子中間體，其中涉及的碳正離子的穩定性及重排是共性的，有助于學生提綱挈領，舉一反三。再比如，醇的分子內β-H消除和分子間脫水，是共存競爭關系，前者是消除反應，后者本質是親核取代，通過典型的例子，引導學生討論從反應機理角度分析，在具體情況下(不同類型的醇及反應溫度等)以哪種反應產物為主。

在直播課教學過程中，我們采用EVCapture錄屏軟件，將整堂直播課進行錄屏。在課后，及時回傳到超星學習通平臺，便于學生課后復習。

2.3 課后

課后主要是借助超星學習通平臺和QQ群等，進行教學效果的檢驗以及討論、答疑，并根據學生及平臺反饋的情況進行教學模式的反思、整改與完善。

除了在直播課堂中通過“連麥”“排麥”、QQ群討論、隨堂測驗等實時監測教學效果外。在課后，根據課標要求的學習目標，我們借助超星學習通平臺進行針對性的作業布置，以掌握學生的學習情況和學習目標達成度。通過對提交的作業進行分析，發現大多數學生掌握了醇的幾大模塊的內容。但個別學生在醇的化學反應學習中，對于β-H消除反應，只關注到消除產物遵循扎依采夫規則，而忽略了在個別特殊底物中，重排形成更為穩定的碳正離子并形成相應消除產物，或者以生成更穩定的共軛體系為主形成主要消除產物。這也體現了化學反應及其機理確實是學生在該門課程中學習的難點所在。針對類似的共性問題，我們都給予集中梳理，并在QQ群進行及時答疑解惑，以切實保障學生線上學習效果。

2.4 總結

盡管直播課中，針對醇的每一類化學反應，通過微課式講授進行了相應小結。在此“以學生為中心”的線上教學模式下，為進一步提升學生的自主學習能力，我們課后要求學生在自身汲取知識的基礎上，繪制思維導圖(圖 4)，以讓學生充分梳理自己的學習所得，構建屬于自己的知識主體框架，取得具有實質性意義的學習。同時，為接下來另外兩類含C－O鍵的官能團化合物酚、醚的學習打下基礎。

圖4 學生以思維導圖形式總結醇的化學性質

根據學生在直播課中的參與情況及課后作業反饋，我們發現，在該教學模式下，學生通過課前任務的完成，在直播課中應對更為自如；通過前測環節的自學作業點評與評比，能夠有效激發學生的學習動力；將簡單知識點列為課前自學，較好地緩解了之前學生普遍反饋的該門課程內容多、學時少的矛盾，在直播課堂中有更多的時間進行師生互動、生生互動，以參與式學習為主對重難點內容進行深入探討；借助線上平臺，學生課后可通過我們在超星學習通平臺上傳的直播課的錄屏視頻，及時復習，并通過超星學習通的討論板塊和QQ群，進行問題討論及答疑。

通過這種教學模式，針對不同官能團化合物的特點，教師可以靈活選取課前、課中的學習內容，豐富課前、課中和課后的組織形式，并通過挖掘不同線上平臺的功能與優勢，進行資源調配，以更大程度地發揮線上教學中學生的主體作用和在教學中的參與度。這也是我們今后線上課程教學改革中需要繼續深入探討的問題。

3 教學效果評價

在完全線上的教學背景下，通過BOPPPS教學模式中的六個環節，串聯起課前導入及自學、課中直播研討及課后教學效果檢驗及總結，將整個線上教學過程連貫成一個有機整體。同時，借助線上平臺的優勢，對課前、課中、課后教學過程進行有效監控。學生普遍覺得“找到了線上學習的感覺”“有利于自主發揮，直播課有的放矢”。

在整個教學過程的實施中，通過課前自學練習、課中互動提問、隨堂測驗及課后作業來看，學生們能夠熟練命名不同結構的醇類化合物。能夠把握結構決定性質的主線，對于醇的各類化學性質掌握得較為理想，并能夠從反應機理著手對相應的反應進行分析，比如不同試劑的反應難易及快慢等，并能寫出反應主要產物，基本達到我們課前對于本章節內容學習的既定目標。

為了更好地了解學生對于這種教學模式的反饋情況，我們在課后設置了調查問卷，調查結果見圖5。由圖 5可看出，大多數學生認為：這樣的教學模式，能夠有效促進課前預習(82%)，激發學習興趣(72%)，增加課堂互動(82%)，加強知識點掌握(91%)，通過課前預習和直播課講授，基本消化所學知識點，減輕課后復習壓力(78%)。此外，通過課前自學及課后思維導圖繪制，提升了自主學習能力(73%)。由此可見，大多數學生認同接受這種全線上教學模式。

圖5 學生對教學模式認同度的調查問卷結果

4 結語

一場疫情掀起了線上教學的浪潮，但是基于網絡的教學模式卻是未來教學改革的必修課，這段時間在線課程的建設及實踐無疑是加快教學改革的一個很好的契機。針對現階段線上教學碰到的問題，積極思考，統籌整合各類教學工具及資源，創設線上教學的互動情景，激發學生的學習興趣，探索線上教學成效的評價手段，確保線上教學的“實質等效”，將對“互聯網+”時代的教學改革具有重要的意義。在教學中，我們通過融入BOPPPS模型的六要素，合理規劃課前、課中、課后三個環節，通過借助線上平臺，無形中延伸了課堂，使教與學更富有自主化，豐富了教學互動的形式，促進了學習效果的提升。該教學模式也為我們后續有機化學線上課程教學改革及“金課”建設奠定了基礎。