SPOC理念下基于雨课堂的有机化学实验混合式教学改革研究
潘其明，贾智若*
（广西中医药大学 药学院，广西 南宁 530001）
摘要：为满足“互联网+”新时期中医药人才的培养要求，基于SPOC理念，依托雨课堂智慧教学平台，对有机化学实验进行教学改革与探索，并以从茶叶中提取咖啡因实验为例，阐述教学方案设计及实施过程。研究表明，新的教学模式激发了学生的学习志趣和潜能，使学生的自主学习能力、实验探究能力以及分析、解决问题等能力得到锻炼和提升，有利于新时期中医药应用型人才的培养。
关键词：有机化学实验；SPOC；雨课堂；混合式教学
21世纪是一个充满机遇与挑战的时代，它对应用型人才的培养提出了更高的要求，强调人才培养应重视学生实践能力和创新能力的培养，而实验教学是培养学生素质教育及创新能力的关键环节和重要途径之一[1]。有机化学实验是中医药院校药学、中药学、制药工程等药学相关专业的一门重要基础实验课，是有机化学教学体系的重要组成部分，贯穿于有机化学学习的全过程。有机化学实验对于学生巩固和理解有机化学理论知识，发展学生理论联系实际，分析和解决问题的能力以及培养学生实事求是的科学态度和创新精神，具有十分重要的作用。
1 有机化学实验课程教学现状及存在问题
我校有机化学实验设置为一门独立的必修基础课程，主要面向药学、中药学、制药工程等各专业开设，学时根据各专业特点而设置。教学主要采用传统教学模式，基本沿用“学生预习，教师讲授，学生操作，完成报告，教师批改报告”的教学流程，学生处于被动学习状态，其求知欲和创造能力难以得到充分地激发，教学效果欠佳。传统教学模式下有机化学实验教学主要存在以下几个问题：第一是教学理念落后，学生学习缺乏主动性。传统的教学中，基本上是教师先讲解、示范，然后学生按部就班地跟着做，这种传统的有机化学实验教学模式以教师为中心，学生在教师的指导下记住操作步骤、样品用量及注意事项，搭好装置后简单模仿即可完成实验。在该教学模式下，学生在课堂上对老师的依赖心理过强，学习缺乏自主性和能动性，难以达到预期教学效果。第二是学生预习不充分，教师讲授时间长，学生实验操作时间被压缩。传统教学模式下，学生预习往往流于形式，预习不充分，而有机化学实验操作步骤繁琐，注意事项多，老师不得不占用大量的课堂时间对操作细节和注意事项加以解释和说明，在有限的课时内，学生实验操作时间被压缩，导致实验中许多诸如回流、萃取、干燥等步骤因为操作时长不够而影响实验效果，甚至导致实验失败。第三是实验成绩评价方式单一，难以真实反映学情。传统模式下学生的实验成绩评价主要依据实验报告成绩，加之实验课成绩很少出现不及格的情况，造成部分同学对实验不重视，学习积极性不高或者重结果而轻过程。更有甚者觉得自己来做实验是为了不挂科而“应付”老师，实验敷衍了事，做完实验后仍对所做实验一知半解。显然，传统教学模式对学生的主观能动性、创造能力和求知欲的培养均有一定的局限性，难以满足新时期有机化学实验教学的需求。
2 SPOC理念下基于雨课堂的有机化学实验混合式教学模式改革与创新
2.1“互联网+”背景下信息化教学方式
互联网技术的发展给整个人类社会带来了巨大的变革，近年来在互联网助力下，国内外许多高校积极建设和完善网络教学平台，不断涌现出有别于传统课堂教学的MOOC、SPOC、雨课堂等信息化教学方式[2]。
MOOC( Massive Open Online Courses，大规模开放式在线课程)是搭载在中国大学MOOC网上的面向全社会开放的在线课程，向学生提供大量优质且丰富的教学资源，实现了教育的广泛性和公平性[3]。SPOC( Small Private Online Course，小规模限制性在线课程)是一种小范围在线教学课程形式，实现了面向具体学生的特色化教学。SPOC作为一种新兴的互联网概念，是将优质的MOOC资源与课堂教学有机融合的教学模式，学生在学习过程中经历了由被动接受知识到主动建构的转变，核心技能与能力得到充分培养，有利于实现应用型人才的培养[4]。SPOC作为MOOC的延伸和拓展，是混合式学习理念的实践形式之一。如果说SPOC是一种教学理念的话，那么智慧课堂则是实现 SPOC 理念的基础和环境。智慧教学平台借助现代信息化技术，贯通教学的课前-课中-课后3个环节，营造有效的教学氛围，提升学习的系统化和深度化。由清华大学在线教育办公室组织研发的基于微信的“雨课堂”网络平台深受高校教师和大学生的欢迎，我校许多教师也在积极利用该软件开展智慧课堂教学活动[5-6]。因此，基于我校有机化学实验传统教学中存在的问题，进一步探讨如何有效利用优质的数字化资源，依托雨课堂平台积极探索新时期有机化学实验教学模式与有效实践途径十分必要。
2.2 SPOC理念下基于雨课堂的有机化学实验混合式教学模式构建与应用
本文以从茶叶中提取咖啡因为例，探讨SPOC理念下基于雨课堂对有机化学实验进行混合式教学改革的可行性和有效途径。混合式教学过程可分为课前准备、课中实施、课后提升三个阶段。
2.2.1课前准备阶段
课前教师精心设计与准备实验相关的教学资源，包括导学案等指导性资源，以及预习讲义、课前练习、实验微课视频等内容性资源，并将教学资源上传发布到SPOC雨课堂课程平台。要求学生课前根据导学案和预习讲义自定步调利用课程平台观看视频进行自主学习，完成课前导学问题。教师可通过雨课堂后台实时跟进学生的课前预习情况，根据学情实施个性化的辅导。导学问题的设置是课前导学环节的关键，以从茶叶中提取咖啡因为例，课前导学问题为：①咖啡因具有哪些性质？如何利用咖啡因的性质从茶叶中提取咖啡因？②从茶叶中提取咖啡因的实验原理是什么？③该实验主要包括哪些实验步骤？请简述本次实验的操作流程？④本次实验中除了可以使用乙醇作为溶剂萃取咖啡因外，还可采用哪些溶剂进行萃取？⑤索氏提取器的工作原理是什么？什么是虹吸现象？与普通回流加热相比索氏提取器提取有何优点？⑥在将咖啡因粗提液转变成粗提物的过程中，为何先采用蒸气浴进行干燥而不直接进行加热？⑦实验中进行蒸气浴加热前为什么要拌入生石灰？⑧什么是升华操作？咖啡因升华操作时有哪些注意事项？
2.2.2课中实施阶段
学生通过课前自主学习已经对实验的基本原理和操作流程有了一定的学习和掌握，所以课堂教学中教师不再占用大量的时间进行“填鸭式”地讲授和操作演示，而是主要发挥引导和指导作用。首先教师随机抽选学生到讲台前演示实验装置的安装操作，其他同学进行纠错和点评，老师作补充。结合实验装置，教师采用启发式讲授的方式，以导学中提出的问题为导向，引导学生思考和讨论，通过师生互动的方式使学生对实验原理、实验方法及注意事项加深理解，最后老师小结和强调实验中的关键步骤和注意事项。如实验中需强调用滤纸包茶叶末时要严实，防止茶叶末漏出堵塞虹吸管；在进行蒸气浴时要注意控制小火并用玻璃棒不断搅拌，以防止咖啡因粗提液暴沸，引发危险；在升华操作中需注意加热的时长和火力的控制；在收集咖啡因阶段需强调一定要待升华装置冷却后再进行收集，以防止尚未凝结的咖啡因逸散等。在课前自主学习和课堂互动讨论的基础上，学生按照预定的实验方案开展实验，如实记录实验现象。学生实验过程中，教师要实时观察学生操作是否规范，对于存在问题的同学及时给予帮助和指导，引导学生仔细观察实验现象，透过现象看本质，分析问题产生的原因，从而有针对性地解决问题。如有的同学升华完毕没有得到咖啡因晶体，可引导学生从以下方面进行思考：首先玻璃漏斗中是否有茶油出现，如果无茶油出现说明可能是加热火力不够，咖啡因尚未开始升华，需调大火力再次进行升华；若已有茶油出现，则可能是在对粗提物进行蒸干阶段忘记加入生石灰，需加碱中和后再次进行升华；若该同学已经加入生石灰，则可能是加热火力过大，咖啡因来不及凝华逸散损失掉了。
2.2.3课后提升阶段
实验结束后学生需按实验报告模板要求认真撰写实验报告，实验报告模板包括实验目的、实验原理、实验药品与仪器、实验装置图、实验步骤与现象、实验结果与分析以及思考题七个部分，思考题一般会设置2～3个问题，引导学生进一步分析讨论实验结果，对实验作更深层次地思考，同时考查学生对实验的掌握程度。例如在从茶叶中提取咖啡因实验中，课后思考题为：①从茶叶中提取的粗咖啡因有绿色光泽，为什么？②查阅相关文献回答：从茶叶中提取咖啡因，除了升华法还有哪些实验方法？请列举2～3个其他方法，并简述各自的优缺点。③通过实验，你认为从茶叶中提取咖啡因实验关键的实验步骤有哪些？如何做才能获得较好的收率？对于尚未解决的问题，同学可以利用课程平台的交流区，与老师和同学进行交流讨论，解决难题和困惑。老师根据学生的课前预习情况，课堂表现、实验操作、实验结果和实验报告完成情况对学生的成绩进行多角度、多元化综合评价，以求能客观真实地反映学生的学习情况。
3 SPOC理念下基于雨课堂的有机化学实验混合式教学实践成效
有机化学实验混合式教学改革主要取得以下成效：（1）学生的自主学习能力得到培养和提高。学生课前利用雨课堂平台通过观看实验视频、参看实验讲义完成自主学习，使其在预习阶段对即将要做的实验有了较为直观地认识，加深了对知识的理解，期间学生的自主学习能力得到了培养和提高。（2）动手能力得到锻炼和加强。在课堂实施阶段，由于课前学生通过预习已经对实验中的主要步骤和操作要点了然于胸，教师不再需要花费大量时间重复强调实验内容和步骤，只需针对课前学生反馈的难点问题展开有针对性地教学，节省出更多的时间留给学生进行实验操作，基于课前良好的预习和充足的操作时间，学生不再是“照单抓药”式地机械操作，而是根据自己的理解有条不紊地开展实验，动手能力明显得到加强和提高。（3）分析、解决问题的能力得到培养和提升。新的教学模式下，有机化学实验教学是一个基于问题引导的探究式教学过程，由于课前良好的预习基础，学生在实验中遇到问题时不再束手无策，而是乐于与老师积极探讨，在老师的引导下思考问题，透过现象分析问题产生的原因，进而有针对性地解决问题。实验后能够及时对实验结果进行分析和反思，总结成功经验，反思实验不足。有的学生还能对实验作更深层次地思考，对实验方案提出改进意见和独到见解，学生分析、解决问题的能力得到了极大地锻炼和提升。
4 结语
传统的有机化学实验教学模式以教师的教为中心，教师占用大量时间讲解和演示，“教、学、做”于一体在实验课堂中同步完成，学生学习积极性差且依赖性强，只会“照方抓药”，学习缺乏主动性和创新性。在基于SPOC和雨课堂的有机化学实验混合式教学模式下，学生在课前通过观看操作视频、查阅预习讲义、作答课前练习等自主学习中完成知识的传递，课堂上通过师生之间，生生之间全方位充分互动的个性化学习完成知识的内化和再创造。实现了从“教师的传统讲授为中心”到“学生的自主学习为中心”的转变，激发了学生的学习兴趣，增强了学生的学习主动性和创新性。
参考文献：
[1]时军,王淑美,王岩,王小燕.中药制药专业应用型人才培养模式研究[J].药学教育,2018,34(05):10-12.
[2]孙阳.信息化教学模式在课堂教学改革与实践中的应用探析[J].无线互联科技,2020,17(22):147-148.
[3]Noura Alhazzani. MOOC’s impact on higher education[J]. Social Sciences & Humanities Open,2020,2(1):1-6.
[4]康叶钦.在线教育的“后MOOC时代”——SPOC解析[J].清华大学教育研究,2014,35(01):85-93.
[5]王帅国.雨课堂:移动互联网与大数据背景下的智慧教学工具[J].现代教育技术,2017,27(05):26-32.
[6]李鹏,李镇麟,易淑明,陈玲.基于雨课堂的全程混合式教学在外科护理学教学中的应用[J].护理学杂志,2018,33(16):72-74.
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