有机化学“双线”混合式教学的探索

张 威，张 璐，胡宇强，王亚琦，王丽英

(内蒙古工业大学 化工学院，内蒙古 呼和浩特 010051)

2020年初，新冠肺炎疫情的大规模蔓延打乱了全国各高校原本正常的春季教学计划。为了响应教育部“停课不停学、停课不停教”的总体号召，任课教师们纷纷利用各类直播软件和网络平台开展线上授课，并有条不紊的进行了一个学期[1]。在线教学也由之前的探索阶段转变为全体师生必须要面对的常态化模式[2]。但随着国内疫情得到有效控制，学生陆续返校，生产生活秩序也逐步得到了恢复。而如何将线上教学的优势及经验融入到传统课堂中，实现线上、线下教学的有效串联，为学生创造更多元的学习模式，不断改善教学效果，是当今值得我们探讨的新课题[3-4]。

有机化学作为四大基础化学课程之一，主要面向化学与化工、制药、材料、环境工程、矿物加工等理工科专业学生，讲授关于有机化合物的结构、反应性质、合成方法等知识，为后续专业课程的学习奠定基础[5]。正因为有机化学涉及的内容错综复杂、反应数量众多，学生普遍存在畏难情绪，再加上授课学时有限，不易实施大量习题训练，导致学习效果不太理想。如今，随着“互联网+”技术的飞速发展，教育教学已经突破了传统课堂时间和空间的限制[5]。而突如其来的疫情更是迫使各高校经历了一轮全员网络学习，这场危机也成为了推动线上教学发展的强力“催化剂”。因此，本文将结合作者自身经验，探索双线混合教学模式的应用策略，以期进一步提升有机化学课程的教学质量。

1 在线教育的优势与不足

2018 年教育部印发的《教育信息化2.0 行动计划》及2019 年中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》文件都指出了信息技术对现代教育变革的重要作用[5-6]。特别是在疫情防控大背景下，在线教育的优势得到了更加充分的体现，比如：(1)形式便捷，可以不受时空局限；(2)灵活掌控进度，对于重点、难点部分能反复回看；(3)轻松实现一对多或多对多的互动交流；(4)学习资源丰富，有利于培养学生自主学习的能力；(5)方便记录教学活动和反馈信息。但是，临危受命的大规模网络学习也不可避免的暴露出一些问题，比如：(1)网络不时有卡顿现象，导致音频视频流畅度降低；(2)没有群体学习氛围，部分学生自控能力较差，学习积极性难以长期维持；(3)教师不易感受学生情绪和注意力变化，无法及时调整授课节奏；(4)网络资源与学生需求不匹配，对不同专业、不同层次的学生针对性不强；(5)连续线上授课会对师生的身心健康产生不良影响。

对于有机化学来说，在线教育的优劣势都很突出。例如，由于课程知识点密集且大部分内容都极为抽象，仅通过短时间的讲授，学生往往掌握的并不是很好。而利用在线平台的录课功能，学生就可以在课后反复回看教学视频，有助于重难点的复习与巩固。但是这也会让一些学生产生依赖心理，“课上开个小差没有关系，课后我看回放补上就是了”。事实上，课堂学习与课后自学的效果是完全无法比拟的。长此以往，学生会逐渐跟不上教学进度，到最后甚至有可能会放弃学习。其实，出现这种情况还有另外一个重要原因，即进行在线授课时，限于当前的技术问题，教师无法及时准确的观察到每一个学生的状态，也就不能进行有针对性的提醒；同时，学生均在各自独立的环境中，自控力较差的学生就会放松对自己的要求。例如：在讲授化合物反应机理时，由于内容本身难度较大，在传统课堂中教与学也十分吃力，需要教师和学生不断互动探讨以推进反应，才能达到良好的学习成效。而直播课堂中，首先无法保证全员开启摄像头和麦克风，即便可以实现，课堂秩序也比较混乱，无法完成高效、高质量地教学。

2 网络学习与传统课堂的双线融合

疫情来袭，学生无法按时返校，这使得传统实体课堂的短板显露无遗。同时，作为应急措施的网络教学，在经历了一个完整的学期后，其不足之处也被显著放大[7]。教育部高等教育司吴岩司长曾表示：“我们再也不可能、也不应该退回到疫情发生之前的教与学状态。”因此，传统课堂与网络教学的双线深度融合，各自取长补短、互联互通，才是未来我国教学发展的新趋势[8]。双线融合模式将“教”与“学”过程划分为三个环节：课前准备、课中学习、课后答疑。课前，利用网络学习不受时空局限的特点，引导学生自主开展预习，了解章节背景、掌握基础理论，同时将遇到的问题上传到讨论区；课中，充分发挥传统课堂面对面的优势，教师讲授重难点内容，梳理知识的逻辑关系，并为学生答疑解惑；课后，借助线上平台发布作业，提供优质课外资源，拓展学习边界。

3 双线混合模式在有机化学课程中的探索

图1 有机化学课程双线教学模式设计方案

3.1 预习阶段

首先，教师对每个章节的内容进行统筹整理，把其中的通识知识点分别录制为10分钟左右的短视频，同时还要精选网络资源，酌情融入前沿动态和课程思政的内容，并配套自测题目。将这些学习资料上传到网络平台后向学生推送预习通知。由于录课内容精炼易懂，学生可以充分利用零碎时间开展学习。教师通过后台系统实时监测预习情况，及时根据统计结果调整线下教学方案。

以“烯烃化合物”这一章为例，我们分别录制了烯烃简介、结构特点、命名与构造异构、反应性质概述这4段视频，也根据不同专业分享了如“我国煤制烯烃技术的发展”、“乙烯作为水果催熟剂的价值”、“烯烃在医药领域的应用”等延伸资源。在线下授课前两天，网络系统会自动发布预习任务，提醒学生自主开展课前学习环节。通过教师端分析完成情况，我们发现学生回看第三段视频的次数最多，说明这部分内容对学生掌握起来有一定难度。所以，我们在后续授课中也会再详细讲解。另外，反应性质是有机化学的重点，预习只作为先导，在教学中我们会根据不同专业的要求，对讲授的深浅程度适当把控。

3.2 授课阶段

在课堂教学中，我们将时间划分为三个模块。第一个模块预计用时10分钟，教师会点名让学生汇报预习内容，其他同学做提问和补充发言；此模块主要检验学生的预习情况，同时有助于教师进一步发现问题。第二个模块预计用时20分钟，首先教师根据学生的汇报情况进行小结并答疑；其次将预习中的先导内容，即化合物的反应性质展开讲解，此部分亦为重点掌握知识。第三个模块预计用时20分钟，此模块主要开展应用训练，引导学生共同完成例题解答。

同样以“烯烃化合物”为例，学生在预习时对具有立体异构现象的烯烃命名会存在较多问题，比如容易将“顺/反”与“Z/E”混淆或者将“顺”对应“Z”、“反”对应“E”，以及当双键碳原子连接较复杂基团时不会比较大小等。在授课中，我们就这些问题会先讲解概念，随后辅以大量例题进行巩固训练。为了便于学生解答烯烃命名题，我们提出了“两纵两横”的步骤，如图2(A)所示。对于一个给定的烯烃，先纵向比较一个双键碳连接的两个原子或基团是否一样，若一样则不存在立体异构，可以直接命名；若不一样就需要比较大小。然后再分析另一侧的纵向情况，如果也不同，就进一步横向看是否存在相同基团，若不存在则只能用“Z/E”标记；若有，既可以用“Z/E”也可以用“顺/反”来标记。本例题也表明 “顺/反”和“Z/E”标记法没有相互对应关系。此外，面向不同专业的学生，我们也将选择难度不同的题目进行训练。如图2(B)所示命名题，不仅考察双键立体异构的标注，也考察了学生对纽曼投影式的理解[9]。该题目综合性较强，适合于化学类专业的学生，但对于非化学专业就有较大难度，不太适用，授课时要更换其他简单题目。

图2 (a)烯烃命名步骤 (a)典型例题

3.3 课后阶段

每次授课完成后，我们会发布习题作业，类型包括选择、填空、推断、鉴别、合成等，要求学生在规定时间内完成作答。客观题通过学习平台自动批阅，主观题由教师手动批阅。其中的个别问题，学生在讨论区即可相互解答，互相帮助，而出错率较高的题目，我们会在下一次课堂授课时集中讲评。最后，习题讲解的录课视频也一并上传，帮助学生复习回看。另外，有机化学是很多理工学科依赖的重要基础，所以在完成本门课程的学习之后，会要求学生根据自己所学专业提交一篇小论文，探究有机化学在本专业的应用价值，以此培养学生学以致用的能力。

同时，为了提升学生的科学素养，我们也会不定时的录制一些如Chemdraw、Web of science、Scifinder、Origin等学术工具的使用视频上传到网络平台，供学生课后拓展学习。

3.4 评价机制

传统线下授课的考核方式主要采取平时成绩和期末卷面成绩的加权值作为学生的最终分数。其中，平时成绩一般包括出勤、课堂表现、单元作业等。这种方式不能全面考核学生，特别是课堂外的学习情况无从知晓；而且当班容量较大时，教师无法对每个学生的平时状态做到精准打分。线上线下混合的教学模式中，评价考核应贯穿教学的全过程，即三个环节和两个空间。具体来说，在课前预习环节，观看视频的完成度和自测题占比10%；在线下授课环节，小组汇报和有效发言占比10%；在课后学习环节，单元作业占比10%，参与有效互动占比5%；小论文占比10%，期末考试占比55%。线上空间的成绩可以完全由网络平台自动生成；而线下空间的成绩除小组讨论及主观测试题需要教师手动评分外，其余也可以利用平台进行统计。通过建立多角度的学习行为指标，实现学生全过程学习的动态监测，确保教学质量精准客观。

4 双线混合教学模式的反思

首先，教师在预习阶段提供给学生的网络资源须经过课程团队的反复研讨，应兼具专业性和趣味性；录课内容和自测试题要精炼适当、目标明确，避免反复出现同一知识点，既要起到引领学生预习的作用，又要避免过多占用学生时间。另外，网络平台所统计的线上学习记录并不能完全体现学习的有效性，有少部分学生存在临上课前突击刷视频的现象，会导致该部分教学评价不够客观。所以教师不能单纯依赖学习时长，要综合学习起止时间、回看次数、课堂汇报等指标。

其次，教师在课堂授课阶段应切实转变以往所处的中心地位，更多的是作为组织者和引领者参与学生的自主学习。为了保证教学效果，需要给学生施加一定学习压力，比如不提前确定预习汇报人，而是现场随机点名；课堂表现评价可以单列合格标准，决定期末课程综合成绩评定。当然，也不能因为增加了线上资源而完全忽略了某些知识点，线下课堂在当前仍然是学生学习的主阵地。

最后，课程团队成员相互听课、评课，在课后阶段及时总结和反思，交换教学经验，分析教学活动中的不足。教师也可以向授课班级发送匿名调查问卷，征求学生对课程的意见与想法，及时了解学生的学习需求，制定有针对性的教学设计。另外，在期末考试中，可以采用线上或线下的形式进行，线上形式需要借助网络平台的随机抽题组卷功能，而线下考试应适当提高主观题比例。

5 结语

突如其来的疫情打破了传统授课模式，但也为我们积累了宝贵的网络教学经验。有机化学作为一门理工科专业的重要基础课，包含的知识点繁多且具有一定难度，独立的实体课堂已经无法满足学生的学习需求。因此，线上模式仍然是开展教学活动的重要手段。二者深度融合、优势互补，不仅会显著提升学生在教学活动中的主体地位，也对综合素质的培养具有重要意义。在教学过程中，教师需要认真分析学情，灵活运用双线教学模式，正所谓“教无定法”，在实践中不断完善教学计划，打造让学生真正有收获、能成长的金课。