有機化學“雙線”混合式教學的探索

張 威，張 璐，胡宇強，王亞琦，王麗英

(內蒙古工業大學 化工學院，內蒙古 呼和浩特 010051)

2020年初，新冠肺炎疫情的大規模蔓延打亂了全國各高校原本正常的春季教學計劃。為了響應教育部“停課不停學、停課不停教”的總體號召，任課教師們紛紛利用各類直播軟件和網絡平臺開展線上授課，并有條不紊的進行了一個學期[1]。在線教學也由之前的探索階段轉變為全體師生必須要面對的常態化模式[2]。但隨著國內疫情得到有效控制，學生陸續返校，生產生活秩序也逐步得到了恢復。而如何將線上教學的優勢及經驗融入到傳統課堂中，實現線上、線下教學的有效串聯，為學生創造更多元的學習模式，不斷改善教學效果，是當今值得我們探討的新課題[3-4]。

有機化學作為四大基礎化學課程之一，主要面向化學與化工、制藥、材料、環境工程、礦物加工等理工科專業學生，講授關于有機化合物的結構、反應性質、合成方法等知識，為后續專業課程的學習奠定基礎[5]。正因為有機化學涉及的內容錯綜復雜、反應數量眾多，學生普遍存在畏難情緒，再加上授課學時有限，不易實施大量習題訓練，導致學習效果不太理想。如今，隨著“互聯網+”技術的飛速發展，教育教學已經突破了傳統課堂時間和空間的限制[5]。而突如其來的疫情更是迫使各高校經歷了一輪全員網絡學習，這場危機也成為了推動線上教學發展的強力“催化劑”。因此，本文將結合作者自身經驗，探索雙線混合教學模式的應用策略，以期進一步提升有機化學課程的教學質量。

1 在線教育的優勢與不足

2018 年教育部印發的《教育信息化2.0 行動計劃》及2019 年中共中央、國務院印發的《中國教育現代化2035》文件都指出了信息技術對現代教育變革的重要作用[5-6]。特別是在疫情防控大背景下，在線教育的優勢得到了更加充分的體現，比如：(1)形式便捷，可以不受時空局限；(2)靈活掌控進度，對于重點、難點部分能反復回看；(3)輕松實現一對多或多對多的互動交流；(4)學習資源豐富，有利于培養學生自主學習的能力；(5)方便記錄教學活動和反饋信息。但是，臨危受命的大規模網絡學習也不可避免的暴露出一些問題，比如：(1)網絡不時有卡頓現象，導致音頻視頻流暢度降低；(2)沒有群體學習氛圍，部分學生自控能力較差，學習積極性難以長期維持；(3)教師不易感受學生情緒和注意力變化，無法及時調整授課節奏；(4)網絡資源與學生需求不匹配，對不同專業、不同層次的學生針對性不強；(5)連續線上授課會對師生的身心健康產生不良影響。

對于有機化學來說，在線教育的優劣勢都很突出。例如，由于課程知識點密集且大部分內容都極為抽象，僅通過短時間的講授，學生往往掌握的并不是很好。而利用在線平臺的錄課功能，學生就可以在課后反復回看教學視頻，有助于重難點的復習與鞏固。但是這也會讓一些學生產生依賴心理，“課上開個小差沒有關系，課后我看回放補上就是了”。事實上，課堂學習與課后自學的效果是完全無法比擬的。長此以往，學生會逐漸跟不上教學進度，到最后甚至有可能會放棄學習。其實，出現這種情況還有另外一個重要原因，即進行在線授課時，限于當前的技術問題，教師無法及時準確的觀察到每一個學生的狀態，也就不能進行有針對性的提醒；同時，學生均在各自獨立的環境中，自控力較差的學生就會放松對自己的要求。例如：在講授化合物反應機理時，由于內容本身難度較大，在傳統課堂中教與學也十分吃力，需要教師和學生不斷互動探討以推進反應，才能達到良好的學習成效。而直播課堂中，首先無法保證全員開啟攝像頭和麥克風，即便可以實現，課堂秩序也比較混亂，無法完成高效、高質量地教學。

2 網絡學習與傳統課堂的雙線融合

疫情來襲，學生無法按時返校，這使得傳統實體課堂的短板顯露無遺。同時，作為應急措施的網絡教學，在經歷了一個完整的學期后，其不足之處也被顯著放大[7]。教育部高等教育司吳巖司長曾表示：“我們再也不可能、也不應該退回到疫情發生之前的教與學狀態。”因此，傳統課堂與網絡教學的雙線深度融合，各自取長補短、互聯互通，才是未來我國教學發展的新趨勢[8]。雙線融合模式將“教”與“學”過程劃分為三個環節：課前準備、課中學習、課后答疑。課前，利用網絡學習不受時空局限的特點，引導學生自主開展預習，了解章節背景、掌握基礎理論，同時將遇到的問題上傳到討論區；課中，充分發揮傳統課堂面對面的優勢，教師講授重難點內容，梳理知識的邏輯關系，并為學生答疑解惑；課后，借助線上平臺發布作業，提供優質課外資源，拓展學習邊界。

3 雙線混合模式在有機化學課程中的探索

圖1 有機化學課程雙線教學模式設計方案

3.1 預習階段

首先，教師對每個章節的內容進行統籌整理，把其中的通識知識點分別錄制為10分鐘左右的短視頻，同時還要精選網絡資源，酌情融入前沿動態和課程思政的內容，并配套自測題目。將這些學習資料上傳到網絡平臺后向學生推送預習通知。由于錄課內容精煉易懂，學生可以充分利用零碎時間開展學習。教師通過后臺系統實時監測預習情況，及時根據統計結果調整線下教學方案。

以“烯烴化合物”這一章為例，我們分別錄制了烯烴簡介、結構特點、命名與構造異構、反應性質概述這4段視頻，也根據不同專業分享了如“我國煤制烯烴技術的發展”、“乙烯作為水果催熟劑的價值”、“烯烴在醫藥領域的應用”等延伸資源。在線下授課前兩天，網絡系統會自動發布預習任務，提醒學生自主開展課前學習環節。通過教師端分析完成情況，我們發現學生回看第三段視頻的次數最多，說明這部分內容對學生掌握起來有一定難度。所以，我們在后續授課中也會再詳細講解。另外，反應性質是有機化學的重點，預習只作為先導，在教學中我們會根據不同專業的要求，對講授的深淺程度適當把控。

3.2 授課階段

在課堂教學中，我們將時間劃分為三個模塊。第一個模塊預計用時10分鐘，教師會點名讓學生匯報預習內容，其他同學做提問和補充發言；此模塊主要檢驗學生的預習情況，同時有助于教師進一步發現問題。第二個模塊預計用時20分鐘，首先教師根據學生的匯報情況進行小結并答疑；其次將預習中的先導內容，即化合物的反應性質展開講解，此部分亦為重點掌握知識。第三個模塊預計用時20分鐘，此模塊主要開展應用訓練，引導學生共同完成例題解答。

同樣以“烯烴化合物”為例，學生在預習時對具有立體異構現象的烯烴命名會存在較多問題，比如容易將“順/反”與“Z/E”混淆或者將“順”對應“Z”、“反”對應“E”，以及當雙鍵碳原子連接較復雜基團時不會比較大小等。在授課中，我們就這些問題會先講解概念，隨后輔以大量例題進行鞏固訓練。為了便于學生解答烯烴命名題，我們提出了“兩縱兩橫”的步驟，如圖2(A)所示。對于一個給定的烯烴，先縱向比較一個雙鍵碳連接的兩個原子或基團是否一樣，若一樣則不存在立體異構，可以直接命名；若不一樣就需要比較大小。然后再分析另一側的縱向情況，如果也不同，就進一步橫向看是否存在相同基團，若不存在則只能用“Z/E”標記；若有，既可以用“Z/E”也可以用“順/反”來標記。本例題也表明 “順/反”和“Z/E”標記法沒有相互對應關系。此外，面向不同專業的學生，我們也將選擇難度不同的題目進行訓練。如圖2(B)所示命名題，不僅考察雙鍵立體異構的標注，也考察了學生對紐曼投影式的理解[9]。該題目綜合性較強，適合于化學類專業的學生，但對于非化學專業就有較大難度，不太適用，授課時要更換其他簡單題目。

圖2 (a)烯烴命名步驟 (a)典型例題

3.3 課后階段

每次授課完成后，我們會發布習題作業，類型包括選擇、填空、推斷、鑒別、合成等，要求學生在規定時間內完成作答。客觀題通過學習平臺自動批閱，主觀題由教師手動批閱。其中的個別問題，學生在討論區即可相互解答，互相幫助，而出錯率較高的題目，我們會在下一次課堂授課時集中講評。最后，習題講解的錄課視頻也一并上傳，幫助學生復習回看。另外，有機化學是很多理工學科依賴的重要基礎，所以在完成本門課程的學習之后，會要求學生根據自己所學專業提交一篇小論文，探究有機化學在本專業的應用價值，以此培養學生學以致用的能力。

同時，為了提升學生的科學素養，我們也會不定時的錄制一些如Chemdraw、Web of science、Scifinder、Origin等學術工具的使用視頻上傳到網絡平臺，供學生課后拓展學習。

3.4 評價機制

傳統線下授課的考核方式主要采取平時成績和期末卷面成績的加權值作為學生的最終分數。其中，平時成績一般包括出勤、課堂表現、單元作業等。這種方式不能全面考核學生，特別是課堂外的學習情況無從知曉；而且當班容量較大時，教師無法對每個學生的平時狀態做到精準打分。線上線下混合的教學模式中，評價考核應貫穿教學的全過程，即三個環節和兩個空間。具體來說，在課前預習環節，觀看視頻的完成度和自測題占比10%；在線下授課環節，小組匯報和有效發言占比10%；在課后學習環節，單元作業占比10%，參與有效互動占比5%；小論文占比10%，期末考試占比55%。線上空間的成績可以完全由網絡平臺自動生成；而線下空間的成績除小組討論及主觀測試題需要教師手動評分外，其余也可以利用平臺進行統計。通過建立多角度的學習行為指標，實現學生全過程學習的動態監測，確保教學質量精準客觀。

4 雙線混合教學模式的反思

首先，教師在預習階段提供給學生的網絡資源須經過課程團隊的反復研討，應兼具專業性和趣味性；錄課內容和自測試題要精煉適當、目標明確，避免反復出現同一知識點，既要起到引領學生預習的作用，又要避免過多占用學生時間。另外，網絡平臺所統計的線上學習記錄并不能完全體現學習的有效性，有少部分學生存在臨上課前突擊刷視頻的現象，會導致該部分教學評價不夠客觀。所以教師不能單純依賴學習時長，要綜合學習起止時間、回看次數、課堂匯報等指標。

其次，教師在課堂授課階段應切實轉變以往所處的中心地位，更多的是作為組織者和引領者參與學生的自主學習。為了保證教學效果，需要給學生施加一定學習壓力，比如不提前確定預習匯報人，而是現場隨機點名；課堂表現評價可以單列合格標準，決定期末課程綜合成績評定。當然，也不能因為增加了線上資源而完全忽略了某些知識點，線下課堂在當前仍然是學生學習的主陣地。

最后，課程團隊成員相互聽課、評課，在課后階段及時總結和反思，交換教學經驗，分析教學活動中的不足。教師也可以向授課班級發送匿名調查問卷，征求學生對課程的意見與想法，及時了解學生的學習需求，制定有針對性的教學設計。另外，在期末考試中，可以采用線上或線下的形式進行，線上形式需要借助網絡平臺的隨機抽題組卷功能，而線下考試應適當提高主觀題比例。

5 結語

突如其來的疫情打破了傳統授課模式，但也為我們積累了寶貴的網絡教學經驗。有機化學作為一門理工科專業的重要基礎課，包含的知識點繁多且具有一定難度，獨立的實體課堂已經無法滿足學生的學習需求。因此，線上模式仍然是開展教學活動的重要手段。二者深度融合、優勢互補，不僅會顯著提升學生在教學活動中的主體地位，也對綜合素質的培養具有重要意義。在教學過程中，教師需要認真分析學情，靈活運用雙線教學模式，正所謂“教無定法”，在實踐中不斷完善教學計劃，打造讓學生真正有收獲、能成長的金課。