农林院校有机化学线上教学模式的探索和实践

赵影，刘卉闵，王俊敏，刘伟华，杨秀敏

(河北农业大学理学院，河北 保定071000)

0 引言

有机化学课程是农、林院校本、专科生重要的基础课程，它与农、林类各专业课程相关联，与现代思想相适应，突出了能力和素质的培养，并适合于学生个性发展、理论与实践相结合的一门课程。为了不断提高有机化学课程的教学质量，使有机化学的教学内容、教学体制适用于当前全国农业科技的发展，近年来课程组在有机化学理论课的教学中一直在进行着教学改革。当2020年春季学期受到新冠肺炎疫情的影响时，我校积极响应教育部提出的“停课不停教、停课不停学”要求[1]，经过课程组老师们的不断摸索与实践，形成了学习通+腾讯会议+QQ的有机化学线上教学模式。

1 课程教学思路与教学目标

1.1 课程教学思路

我校的有机化学课程线上教学改革思路秉持以学生为主体，让学生深度参与学习的每一个环节，围绕课前准备—在线教学—课后归纳、总结、反思—成绩评定四个环节展开循环式教学活动，依托学习通平台设计多种类课堂活动辅助教学。结合案例，进行思政融入。利用科研成果和软件技术激发学生学习好奇心和学习动力，最终达到学生能够自主学、自主管理、自主评价以及师生角色互换的目的。

1.2 课程教学目标

有机化学的教学坚持以学生为主体，坚持创新能力、结合专业特色的教学理念。教学目标主要体现：

(1)知识目标：能够准确描述有机化学基础知识，熟悉基本理论和基本技能，了解有机化学前沿新知识、新理论和新方法。

(2)技能目标：能够用有机化学知识分析问题、解决问题，具备批判性思维能力和创新能力。

(3)素养目标：通过“互联网+”培养学生自主学习的能力，以及科学的思维方法、科学品质和科学精神，塑造具有高度社会责任感的专业人才。

2 有机化学课程资源建设

依托超星学习通平台，建立了有机化学在线资源，重新制定线上教学要求和内容，主要包括教学视频、教学PPT、题库、章节测试题和拓展内容。每章配有重点难点讲解和相应的讨论主题，构建了一套相对完备的在线资源体系。拓展内容主要包含与章节相关的拓展资料，以及课程思政的育人案例、育人知识点，以激发学生的学习兴趣，树立正确的价值观。

3 线上教学实施

疫情期间，师生无法返校，针对有机化学课程内容多且杂，既需要理解又需要记忆，且前后知识衔接紧密的特点，将有机化学课程的在线教学分为4个环节：课前准备—在线教学—课后归纳、总结、反思—成绩评定，整个环节中教师全程答疑。

3.1 课前准备

课前教师在学习通平台导入学生名单，发布开课通知，提醒学生了解线上知识内容结构和学习要求。课前一周：每周日学习通、QQ群同步发布下周学习公告，包括下周学习纲要，线上教学活动安排，提交作业时间等。要求学生把相关知识点记到笔记本上，自主学习相关知识，并完成学习纲要里面的思考题，做到心中有数，这样可以提高学生的听课效率和质量。思考题是比较基础的知识点，一般1～2道题。这样学生可以在预习时完成，同时起到内化知识的效果。

3.2 在线教学

基于学习通平台资源，且腾讯会议可以支持多人同时发言、操作简单、白板当黑板、支持数位板、边讲解边书写、方便回放等特点，线上直播采用腾讯会议讲解重难点知识，线下讨论主要在QQ群和学习通主题讨论中进行。由此有机化学课程的线上授课形成了以“学习通+腾讯会议+QQ组合”的教学的模式。

由于网上教学全程直播，学生比较容易疲劳，也容易导致部分同学全程打开设备、人不在学习状态。为了让学生主动学习，线上教学主要是以老师答疑和讲授拓展知识为主，其他时间留给学生，让学生参与到课堂活动中来，通过让学生“忙”起来的教学活动，激发学生的学习热情和学习主动性。首先，教师进行案例导读讲解，进而引出本节课育人要素及章节内容。其次，给学生20分钟左右时间自主学习本次课程的重难点。再次，教师通过学习通选人功能，随机选择学生回答自主学习中的相关问题，使用抢答功能，激发学生回答问题的积极性。通过发布随堂小测的课堂活动检测学生对知识的掌握程度，也可根据课程内容采用线下翻转课堂模式，通过学习通选人功能，由学生来讲解部分知识点，让学生成为课堂的主人。最后，教师对课前学生自主学习的问题进行答疑。

3.2.1 教师在线直播，引出思政育人要素及章节内容

教师以案例导读或者问题导入，引入新课内容，并慢慢引入思政元素。具体实施情况以第五章旋光异构体第一节为例，首先教师通过案例导读讲授“反应停事件”悲剧。“反应停事件”也称“沙利度胺事件”，化学反应合成的沙利度胺实际上是外消旋化合物，其中S-沙利度胺干扰胎儿的发育，造成畸胎，而R-异构体并不致畸。当时全世界仅有中国与美国幸免于难，中国当时没有引入该药物，而美国则是因为一位FDA的审批员弗朗西丝的一次次以实验数据不足拒绝批准。人们经常评价弗朗西丝一生只做了一件伟大的事情，便是坚守本职，不让实验数据不足的沙利度胺进入美国。借此教育学生要科学严谨地对待实验数据，引导学生在以后的科研过程中，一定要坚守职业操守与道德底线，胸怀对国家、对人民负责的态度，科学容不得半点马虎。

案例导读加强了人们对手性或者消旋化合物作为药物的认识。由此引出本章知识要点，即旋光异构、手性碳、手性分子、对映体、外消旋体、内消旋体等概念。

3.2.2 学生自主学习

按照教学安排，学生通过观看视频和ppt课件自主完成规定的学习内容和知识要点，并结合课前学习纲要做笔记，期间随时在QQ群提问。然后教师对学习通的数据进行统计分析，根据各个学生学习的时间、反刍比、预估学生对知识的掌握程度。与未完成人员进行沟通，找到问题及解决办法。

3.2.3 教师直播答疑

教师课前收集学生反馈问题，以及学生自主学习时弄不明白的内容，有针对性地进行答疑解惑。例如为了解释“手性”的概念，即一些有机分子从原子组成看一模一样，但其空间结构完全不同，他们构成了实物和镜像的关系，和人照镜子一样，也可比做左右手的关系。学生单靠想象不好理解，课程组老师自己动手，用彩泥和牙签做了球棍模型给学生演示(图1)。为了让学生加深理解，又课后发动主题讨论让学生自己亲手做模型(图2)来辅助解题。这个方法既让学生通过实践加深了对知识的理解，又通过创意手工缓解了压力和紧张情绪，师生都乐在其中。这一方法获得老师们的一致推广。

图1 教师制作的模型

图2 学生制作的模型

再比如：如何判断一个分子是否具有“手性”的方法？直观的方法是制作该分子的实物和镜影两个模型，观察它们是否能够完全重叠(不现实)。在有机化学中，一般根据分子的对称性(对称面和对称中心)来判断有机分子是否具有手性。

学生思考题中出现错误比较多的原因是找不到对称面或对称中心，这时可以把GaussView量子化学软件应用到有机化学的教学中(图3)。该软件可以使立体构型360°旋转，动态演示。通过立体构型演示使分子结构可视化，可以使学生更易于直观接受，给在线教学增加了趣味性。

图3 GaussView 软件构建的对映体

3.2.4 随堂小测

教师答疑解惑后，可以限时发布随堂小测以检验学生的学习情况。比如为了检验刚刚学习过的第五章第二节课的学习情况，教师在学习通发布限时随堂小测，结束答题后，根据学习通统计功能可以分析学生对每个知识点的掌握情况。

3.2.5 线上讨论

参照美国著名的视听学习专家埃德加戴尔的学习金字塔理论，在学习通讨论区以发布主题形式让学生参与讨论，并收集学生反馈的问题，鼓励学生发现问题，提出问题和解决问题。比如在第五章立体异构章节结束后，教师在学习通发布主题讨论——查找资料，了解沙利度胺事件的始末，并寻找你生活中的手性分子。请同学们查阅资料：(1)人造奶油的主要成分是什么？为什么熔点会明显升高？(2)反式脂肪酸会怎么回事？有什么危害？让学生发现生活中处处有化学，化学来源于生活，要有发现化学的眼睛。

线上以积分形式鼓励学生积极回帖，让学生体会到分享的快乐，形成互帮互助的班级学习氛围。学生在解答问题的同时，加深了对知识的理解。

3.3 课后归纳、总结、反思

根据有机化学属于归纳性学科而非演绎性学科的特点，给学生的学习建议是从结构和机理角度找规律，多进行比较与归纳和适当练习。因此课后要求学生自己整理归纳笔记，教师对每章笔记采取抽查方式并一一打分，作为过程考核的成绩。

每章教学完成以后，课程组会在周四下午安排学生进行章节测验，检验学生对所学知识的掌握情况，要求学生在规定时间内完成答题，学习通给出成绩。教师根据学习通统计功能，发现学生的知识薄弱环节，再次回到课前答疑阶段；章节讲解结束，主讲教师在学习通发布互评作业任务，教师给出作业书写标准和互评标准，学生按照要求提交作业。借助学习通互评模式，让学生转变角色，从被动学习转化为主动学习，发挥了学生的主观能动性，在批阅过程中取长补短，加深了学生对问题的理解。

通过随堂小测、章节测验和课后答疑环节，使教师能够及时了解学生对知识的掌握情况，教师同时进行反思并相应调整课堂教学进度和重点讲解的知识点内容，提高线上教学质量。比如将章节测验和考试答案解析调整为学生分享为主，老师教授为辅；笔记从课上记录，调整为课前记录要点，课上补充等形式；作业从老师评阅变为生生互评等等。这些都是一次次教学反思的结果，一步步调整为以学生为中心的教学模式。

3.4 成绩评定

线上教学的考核不同于以往线下的评价标准，依据学习通平台的统计数据，可以对学生的学习过程进行分析、量化、反馈。经过一学期小范围的实验班试点，最终将有机化学课程总成绩分为过程成绩和学期末试卷成绩两部分。期末试卷卷面分数占总成绩的70%，由命名、选择、完成反应式、鉴别、推断、合成、综合七种类型的试题组成。和以往期末考试不同，为了考察学生的理论联系实际水平，试卷新增了没有标准答案的第七个题——综合题。比如：通过学习材料了解如何消除微塑料对环境造成污染是迫切需要解决的问题，你认为怎样才能降低微塑料污染，请列举几种减少微塑料污染的方法；请同学们结合以上资料，谈一谈你能为碳中和做些什么；你还能找到“碳中和”的实际应用范例吗。过程性考核成绩占总成绩的30%，其中自主学习在线课程占总成绩的10%，课堂活动占总成绩的5%，章节测验占15%。学生和教师可以通过学习通查看过程性评价分值，教师了解学生的学习状态，从而给出学习导向，引导学生深层次学习，提升教学质量，体现了以学生学习效果为中心的教学理念。

4 线上教学成效

课程组根据线上教学的问题，按照上述课程体系的教学内容与教学模式，进行了教学改革实践，取得了良好的教学效果。

首先，学生学习的主动性和参与讨论的积极性明显提高。尤其是对知识点和与生活实践结合的讨论过程中，学生们积极参与并提出问题，同时，这些问题得到老师和同学们的即时反馈和积极评价。

其次，改革后的学期末，课程组在学习通发布有关课程学习的问卷调查，结果显示，大部分同学对线上教学资源比较满意，线上教学对自己帮助比较大，喜欢参与讨论区的内容。

最后，课程改革促进师生共同进步，教学相长。有机化学课程在2022年同时获批我校课程思政优质课程和专创融合优质课程；结合线上教学体系改革，课程组教师修订并编写了新型态十三五普通高等教育国家级规划教材。改革后学生参与到有机化学相关科研创新活动中的兴趣也明显提高，由团队教师带领学生获2021年第一届河北省大学生化学实验创新设计竞赛特等奖，2022年第三届全国大学生化学实验创新设计大赛“微瑞杯”华北赛区二等奖等。

5 结语

有机化学课程线上教学改革表明，课前准备—在线教学—课后归纳、总结与反思—成绩评定的在线教学模式弱化了教师角色，提高了学生在教学中的地位，给学生提供了一个更加多维、更多感官参与的学习模式，让学习过程变得更加有趣、更加立体。学会分享的主动学习模式训练学生独立思考的能力，内化了知识结构，增进师生和同学们的情感。过程性考核方式，改变了过去只由考试决定成绩的方式，使学生平时就注重过程中知识的积累，这种教师引导、学生主导的在线教学模式充分发挥了学生的自主学习能力，保证了疫情期间的教学质量。