信息时代下有机化学实验教学方法的探索

关 玲， 马锴果， 边 磊， 徐烜峰

(北京大学 化学与分子工程学院，化学国家级实验教学示范中心，北京 100871)

0 引 言

有机化学实验是各高等院校化学化工专业以及近化学类专业的重要专业基础课程。它在加深学生对有机化学知识的理解，培养实验技巧和动手能力，提高分析问题和解决问题能力等方面起着不可替代的作用[1]。传统模式下的有机化学实验受制于有限的学时，难以系统讲解各个实验细节，加之实验操作演示空间有限，学生很难观察到，导致在实验中出现各种问题。实验课与理论课难以无缝衔接，学生常因理论知识的不足而对实验的理解不到位，难以达到理想的教学效果。此外，传统模式下的有机化学实验课教学方法呆板，互动性和生动性不够，并不能充分调动学生的学习兴趣。上述问题常导致有机化学实验课达不到预期的教学效果[2]。

我校化学与分子工程学院自2001年起开始使本院研究生参与本科生教学，目前研究生助教已经成为本科生实验教学的主力。有机化学实验课中，经实验课主讲教师培训的研究生助教直接指导本科生实验。由于研究生助教与本科生年龄相近，师生关系融洽，有利于课堂教学，同时对研究生助教自身也有多方面的能力培养。不过研究生助教自身也常存在一些问题，例如教学经验少，流动性大，个别助教对实验教学工作重视度不够，这些都会影响有机化学实验课的教学质量。主讲教师如何调动研究生助教的积极性、加强实验培训力度，以弥补研究生助教制度的不足一直是我们探索的目标[3-4]。

移动互联技术的成熟和发展，智能手机、PAD等移动终端的推广和升级，各种APP的方便获取，极大地拓展了学生群体的学习和生活方式，学生可以利用课间、行走、等候、睡前等众多的零散时间高效、快捷、方便地获取所需信息[5]。移动互联技术越来越在教学过程中体现出独特优势，使学生主动且随时学习有机化学实验相关知识并获取教学通知。

以化学国家级实验教学示范中心有机化学实验室为例，借助新信息技术手段对有机化学实验室传统有机化学实验教学模式进行了改进探索，以期调动学生主动学习的积极性，弥补传统实验教学模式的不足，达到提高教学质量的目的。

1 建立微信群，便于及时交流

微信是腾讯公司推出的一个为智能终端提供即时通信服务的应用程序。微信群功能可以在可控范围内群发课内通知、投票，学生容易及时获取最新通知，不易被众多的网络资源淹没。如，“XX级有机实验通知群”包含主讲教师、研究生助教、学生、实验室教辅人员等145人，所有实验相关人员都能参与到教学中。主讲教师做出指示，其他所有人员均能立即响应，群内发布实验内容说明及补充参考资料、学生实验数据汇总资料、实验报告总结讲评、实验图片和视频资料、优秀学生实验数据资料、有机实验知识总结资料及调查问卷等方面的信息，学生也可以通过微信群随时与主讲教师直接交流，不必受时间地点限制。各实验室助教也建立班级微信群，能及时解决教学中出现的问题，方便解答学生提出的疑问。

2 建立微信公众号，便于资料推送

微信公众号在学生中的使用度高，操作便捷、交流高效、形式丰富，支持移动学习。借助公众号，有机化学实验室可以推送学习资料，分享优秀范例及点评，也可以通过模块建设，搭建实验室介绍、实验室规章制度、基础操作知识、安全知识宣传、实验室最新信息等窗口，让学生迅速了解实验室最新的情况，快捷地找到需要的学习内容[6-9]。

3 建立微课，便于主动学习

微课是以微型视频为载体，针对某个知识点(重点、难点、疑点)或教学环节开展教学活动的新型教学形式。微课教学具有：①内容短小，针对性强，着重说明一个知识点的精华，时间在5～8 min之间，学生的注意力较容易集中。②以视频为载体，是教学内容的精华，有利于学生反复学习。

有机实验课内容较为琐碎，低年级学生接触的化学实验比较少，如果没有课前充分预习，只依赖于课堂上的讲解和演示，实验中难免会顾此失彼，即使做完也对一些实验操作、方法不够了解。如果将基础操作、仪器的使用方法、错误操作以及可能发生的危害等制作成微课，借助网络平台分享给学生，帮助学生有效预习和复习，可以更好地帮助学生规范实验操作和掌握实验技巧[10]。规范的实验操作也对实验结果起着至关重要的作用。

4 建立录播系统，便于教学的标准化

利用网络和多媒体技术搭建智能录播系统，将传统的演播室延伸到了普通实验室，用于常规实验教学。本系统高度自动化，不需要专业人员的辅助，教师自己可以很方便地将授课过程录制下来，并且同时转化为数字信号在网上同步直播[11-14]。

本实验室采用的智能录播系统由硬件及软件两部分组成，其中硬件主要包含高清录播一体机、视频图像采集设备、课堂教学音频采集设备，软件主要包括录播系统软件和教学资源管理平台(见图1)。

本校有机化学实验室的教学模式为1名主讲教师带领多名研究生助教组成教学团队，1位助教指导1间实验室约16名学生，多间实验室同步进行实验教学活动。主讲教师在录播实验室录制并同时进行网上教学直播，其他实验室可同时收看。当主讲教师发现实验中的共性问题，可以通过广播系统立即通知到每间实验室，统一解决问题。此外还可以利用录播系统录制教学视频，保存教学资料，供教师和助教观摩，提高教学水平，也为微课、MOOC等课程模式提供教学素材。不同实验室的学生可利用资源管理平台同时观看教学视频。学生可以登录资源管理平台点播教学视频，随时预习和复习教学内容。录播系统跨平台的设计支持学生在移动端和PC端学习，满足了移动学习和自主学习的需求。

图1 实验室录播系统框图

5 建立在线测试系统，便于考查学习情况

定期随堂测试和期末考试是考查学生有机实验技能掌握情况与教学效果的必要手段。由于纸质试卷较依赖人力，较难常态化进行实验知识与能力测试，也难以长期跟踪和统计学生的学习效果。在线测试与学习系统可以根据设置的评测指标随机组卷，生成全面或有侧重试题的电子试卷，适应常态化测试。同时依据标准化的试题建设，系统可以实时完成试题判卷和错题分析，并推送相关知识点或学习资料。此外，系统可以对收集数据进行统计和分析，教师及时了解学生的学习情况并调整教学内容，有利于实验教学的改进。系统为跨平台设计，学生随时使用手机或者电脑进行测试和学习，适应当前学生的学习特点[15]。

6 结 语

传统有机实验教学注重课堂讲授，忽视了学生学习能力和主动性的培养。实验教学方法应更加科学化，紧跟互联网+的步伐，将高速发展的信息技术手段应用到有机化学实验教学中。教学方法生动灵活、互动性强，能激发学生的学习兴趣，使学生更容易接受，不受时间地域限制，能加强学生对实验技术方法的掌握，能弥补助教在教学经验方面的不足，也能加强有机实验教学的统一规范管理。

教学中也应引导学生运用信息技术学习的意识，积极参与教学课件内容的制作，提出个性化的需求和建议。教学团队除了进行高水平的实验课程教学和制作高质量的化学实验教学资源，也要引入新技术、新理念和新的教学方式，推动信息化技术在有机化学实验教学中的应用。