“單元合成系列實驗”MOOC建設與實踐

宋瑾　吳鳳龍

摘 要：“單元合成系列實驗”是以化學合成實驗項目為主、性質和提取實驗項目為輔的綜合類實驗課程，對學生雙創思維的培養具有基礎性作用?；诮虒W理論介紹了“單元合成系列實驗”課程體系，并從線下課程建設、MOOC線上課程建設和課程思政建設3個方面明確了課程資源的建設方向。同時，教學模式與教學方法要注重實驗過程的監管，充分發揮和調動學生的主觀能動性，突出課程的應用性，并制定和完善多元化實驗教學考核體系，實現專業教育與雙創教育的有機融合，為一流本科課程建設提供參考。

關鍵詞：MOOC；“單元合成系列實驗”；教學改革

2020年12月9日至11日，世界大規模在線開放課程（Massive Online Open Courses，MOOC）大會在北京召開，圍繞“學習革命與高等教育變革”的主題，掀起了高等教育在線教學實踐經驗交流熱潮[1-2]。在少數民族地區開展MOOC建設，對文化教育事業和政治經濟繁榮具有十分重要的意義。對于以實驗為基礎的專業而言，部分牧區生源學生在理解實驗原理、處理實驗問題、閱讀中英文文獻和資料、撰寫漢語版實驗報告等方面難度較大，當線上線下混合式授課成為日常教學的一部分，影響了這部分學生的實驗課程學習?！皢卧铣上盗袑嶒灐笔菓没瘜W、化學工程與工藝、動物科學、農學、食品安全與工程等專業所涉及的實驗課程，內容包括有機化合物的制備、天然產物的提取、有機化合物的性質與鑒定、聚合物提純方法、逐步聚合反應、自由基聚合反應、離子型聚合反應、開環聚合反應、生物化學品合成、精細化學品合成、藥物合成等。該系列實驗應用性和實用性較強，以合成和制備實驗為主、性質和提取實驗為輔，是培養實驗操作技能、雙創思維、科學素養的重要育人環節[3]。探索有利于“單元合成系列實驗”課程資源建設的模式，進一步利用信息技術建設MOOC資源，是民族地區地方高校教師課程建設與實踐面臨的重要任務。

1?“單元合成系列實驗”課程體系

“單元合成系列實驗”是以化學合成實驗項目為主的綜合類實驗課程，該課程優化整合了“有機化學”“精細化學品化學”“高分子化學”“生物化學”等基礎實驗課程中實驗原理相近、實驗操作步驟相似、數據處理及表征手段相同的實驗項目，同時根據地方產業市場需求融入了新的實驗項目，搭建了新的課程體系與內容。該課程體系消除了相關度和匹配度較高的實驗項目之間相互獨立、實驗內容陳舊且重復設課的弊端，改變了理論實驗項目內容與實習實訓單位實驗項目需求相脫節的局面，加強了彼此間的聯系。課程體系以學生為主體，著重突出有機化合物和高分子化合物的制備與合成、表征測試與分析、性能測試與實際應用等教學特點，覆蓋了“有機化學”“高分子化學”“精細化學品化學”“生物化學”“現代儀器分析”“數據處理”等課程的核心內容。該實驗課程采用層次教學法，針對教學對象的差異性構建三層次實驗教學體系和多元化實驗教學考核體系，旨在使學生在理論課程學習的基礎上系統地學習“單元合成系列實驗”的基本實驗操作技術和手段，強化學生的實驗操作能力。授課教師團隊通過“單元合成系列實驗”體系線上、線下課程資源建設，彌補民族地區地方高校本科教育中基本實驗技能訓練與雙創思維能力訓練方面的不足，使課程內容更加符合地方人才市場需求，突出課程的實際應用性，向實現一流本科課程“雙萬計劃”的總體建成目標邁進[4]。

2?資源建設

2.1? 線下課程建設

首先，設計多樣化“單元合成系列實驗”教學內容。具體包括優化、整合、刪減、更新實驗內容陳舊、重復性強、相似度高的實驗項目，新增符合實習實訓崗位需求的實驗項目。其次，構建三層次“單元合成系列實驗”教學體系。依據實驗項目需求分析，將實驗教學項目分為基礎性實驗、綜合性和設計性實驗、創新創業類實驗?；A性實驗項目重點訓練“單元合成系列實驗”基本原理、實驗方法和實驗操作技能等?；A實驗操作包括蒸餾、蒸發、過濾、回流、分餾、萃取、升華、重結晶等。綜合性和設計性實驗項目重點訓練學生設計、創新實驗內容及解決、分析實驗過程中所遇問題的能力，鞏固基礎實驗操作技能，拓展實際應用實操技能，包括學生全程自主完成文獻查閱研讀、實驗方案設計、實驗難點攻關、實驗討論等。同時，培訓物質結構分析及性能測試表征技術，如色譜法、比色法、分光光度法、離子交換法等。創新創業類實驗項目重點培養學生的雙創思維，鼓勵并指導學生參加各類創業設計大賽。最后，建立多元化實驗教學考核體系。多元化實驗教學考核成績以平時成績、期末實操、實驗記錄報告、出勤和課堂綜合表現、競賽獲獎額外加分等部分考查成績按權重計算得出。該考核體系重點跟蹤學生的日常學習過程，也監管了實驗教學過程。

2.2? MOOC線上課程建設

隨著科技的快速發展和“互聯網+”時代的到來，越來越多的信息化技術、移動技術在教學過程中得到了廣泛應用，MOOC成為面向學生的大型網絡開放式教育平臺，讓學生主動參與，成為學習中心[5-6]。建設“單元合成系列實驗”MOOC線上實踐主體，培養實驗科學素養和創新精神，可為培養高素質應用型專門人才提供實踐理論學習平臺。首先，組建課程團隊，歸納總結知識點，明確分工。按照專業人才培養方案和課程標準的要求，把每門課的核心知識點剝離出來。課程團隊根據各專業學生的知識、能力、素質培養目標及崗位需求，聘請行業專家共同參與論證并確定核心知識點。根據核心知識點，明確分工并編制MOOC資源庫建設方案，按照該方案建設課程資源庫。其次，凝練實驗要素，收集制作線上資源?！皢卧铣上盗袑嶒灐闭n程的資源庫建設包括文字庫建設和媒體庫建設。文字庫包括實驗大綱、授課計劃、考試大綱、試題、作業等。媒體庫要更多地融入動態化展示，包括授課課件、實驗視頻、微課視頻、廠區視頻、模型圖、機理圖、化學反應動態圖等。授課課件、微課視頻等以實驗原理、實驗操作規范、注意事項等知識點講解為內容錄制而成，實驗視頻、廠區視頻是將線下實驗視頻、實習實訓單位工藝段視頻或實驗樣品檢測過程視頻經過編輯與處理后展示，時長在15 min以內。模型圖、機理圖、化學反應動態圖等可采用Chem Draw、Chem Windows、Chem3D Ultra、CAD、C4D、3Ds Max等設計軟件繪制，如高溫爐、合成塔、電解槽等化工生產的典型設備，電子云、雜化軌道、分子結構、晶體結構等物質結構模型，蒸餾、回流、分餾、回流分水等實驗裝置等[7]。動畫包括酯化、聚合、取代等化學反應動態圖，精餾、換熱、流體輸送等化工基本單元，親核反應、親電反應、逐步聚合、自由基聚合等反應機理。最后，建立考核中心和互動反饋區模塊?？己酥行耐怀鰧嶒灲虒W過程的監管，包括任務點學習進度、章節學習次數、實驗報告分數、討論參與次數等?；臃答亝^通過對教學效果和師生、生生之間的跟蹤評價得到相應反饋，再根據教學反饋調整課程資源，進一步優化和完善資源庫。

2.3? 課程思政建設

“單元合成系列實驗”課程思政元素挖掘應結合實驗項目的發展史，在教學過程中提煉出嚴謹的科學精神、科研誠信、工匠精神以及“四個自信”等思政元素，這些都為實驗課程的育人功能提供了保障。（1）轉變傳統的教學理念。課程思政建設要將思政教學理念及教學方法有機融入實驗課程的教學過程中。例如課堂教學中可以發布以實驗項目為主的專業資料，潛移默化地使學生接受思政教育；也可以發布以思想政治教育為主的思政資料，引導學生從中學習專業實驗知識[8]。（2）收集課程思政元素。根據實驗內容和特點，深入挖掘思政元素并形成教學內容，可以從中提煉出以“愛國主義”為核心的民族精神和愛國情懷，以“責任和誠信”為核心的職業素養和社會責任感，以“工匠”為核心的積極探索、精益求精的科學精神和以“四個自信”為核心的民族自豪感。以這4類思政元素為主線貫穿其他各個實驗項目，進一步形成每個實驗項目的單元思政元素。例如苯乙烯的懸浮聚合、低分子量環氧樹脂的合成，可以在線上MOOC文字庫中為學生推送合成領域國內外科技發展的優勢和缺陷資料，其課程思政要點為愛國情懷、民族自豪感和民族自信。再如阿司匹林的合成及性質、雪花膏的配制及性能測試等醫藥品、日用品的合成和性能實驗，可以布置作業，讓學生討論艱辛的科技研發歷程，進一步了解身邊材料的發展史乃至中國材料的發展史，其課程思政要點為“工匠”精神和精益求精、不斷探索的科學精神。（3）建立學生思政學習興趣小組。以學生為中心，由學生自主成立思政學習興趣小組。教師為思政學習興趣小組設計不同的實驗項目應用場景，應用場景中蘊含不同的思政元素，如可以選擇貼近學生學習生活的實際案例或者正能量的案例場景，根據實驗結果，不同組之間形成競爭對抗，培養學生團結協作的能力。線下實驗課和線上MOOC雙重體現思政教育效果，燃起學生的民族自豪感，強化學生的社會責任感，同時能關注學生參與學習的頻次與深度、學習程度與效果等。

3?教學模式與教學方法

“單元合成系列實驗”采用線上線下混合式教學模式，線上教學分為課前預習和課后復習兩部分，線下教學是在實驗室中動手實操部分。課前預習通過線上MOOC資源中的媒體庫和文字庫進行自主學習，具體包括單元合成實驗原理（主、副反應方程式）、實驗目的（包括了解反應物和產物的性質、掌握制備方法和操作技能、理解化學反應機理）、實驗步驟（制備、提純、計算產率、性質實驗及表征）、實驗裝置（回流、減壓蒸餾、分餾、蒸餾、機械攪拌）、注意事項、實驗要點等，目的是讓學生在實驗開始前做到“心中有數”，全方面了解教學內容和重難點，規避實驗事故和危險。通過課前MOOC學習，學生在化學實操水平、實驗理解能力等方面的差距縮小，針對性聽課彌補了語言上的不足。線下教學是任課教師講解單元合成實驗內容后學生自主動手實驗操作過程，重點解答學生在實驗過程中遇到的各種問題并給出處理方案，主要集中在化學反應加料順序不當、反應條件控制不精確、生成物提純操作有誤等方面，針對這些實操問題，師生之間、生生之間要充分發揮協作精神，通過討論及相互對照給出解決辦法，做到“學生主、老師輔”。課后復習是根據學生在線下化學實驗實操過程中的情況，重新觀看MOOC視頻查漏補缺，同時加強對實驗重難點的理解和鞏固。教學方法主要采用實驗教學法、案例法、討論法等，以提高學生的自主實驗能力，培養學生的雙創能力，如利用微信、QQ等信息化軟件對學生的實驗預習、實驗記錄及實驗效果進行靈活快速跟蹤和檢測。

4?結語

“單元合成系列實驗”是以化學合成實驗項目為主、多學科交叉構成的綜合類實驗課程，實踐性和邏輯分析性較強?；贛OOC建設和教學理念，結合專業人才需求分析和課程特點，以基本實驗技能訓練與雙創思維能力培養為目的，對實驗原理相近、實驗操作步驟相似、數據處理及表征手段相同的實驗項目進行優化整合，并根據地方產業市場需求融入新的實驗項目，建設了“單元合成系列實驗”線下課程、線上MOOC課程文字庫和媒體庫。根據實驗內容和特點，提煉并形成以“愛國主義”為核心的民族精神和愛國情懷，以“責任和誠信”為核心的職業素養和社會責任感，以“工匠”精神為核心的積極探索、精益求精的科學精神和以“四個自信”為核心的民族自豪感等4類思政元素。同時，采用線上線下混合式教學，在教學設計過程中注重實驗過程的監管，充分發揮和調動學生的主觀能動性，突出課程的應用性，制定和完善多元化實驗教學考核體系，考察學生的實驗操作技能掌握程度，并培養學生探究問題、解決問題的能力及雙創思維，實現專業教育與雙創教育的有機融合。

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[3]陳連清，韋曉珊，杜艷婷.有機合成化學“三位一體”混合教學模式探索與實踐[J].大學化學，2019（7）：52-59.

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[5]王安杏，張慶.基于MOOC的“物理化學”教學設計與實踐[J].安徽化工，2022（4）：160-162.

[6]燕音，帕提曼·尼扎木丁，王颯.基于MOOC+SPOC的物理化學翻轉課堂教學實踐探討[J].廣州化工，2021（11）：141-142.

[7]吳鳳龍，宋瑾.Cinema4D在化學化工線上可視化中的應用[J].山東化工，2022（2）：154-156.

[8]王仁杰，吳崢，付慧壇，等.高校高分子化學課程思政建設的初步探索[J].廣州化工，2021（3）：154-155.

Construction and practice of MOOC in “Unit Synthesis Series Experiment”

Song Jin Wu Fenglong

（1.Development of Ecology and Resource Engineering， Hetao College， Bayannur 015000， China; 2.Functional Materials Laboratory， Hetao College， Bayannur 015000， China）

Abstract：The “Unit Synthesis Series Experiment” is a comprehensive experimental course composed with chemical synthesis experimental items as the main and nature and extraction experimental items as the auxiliary. It plays a fundamental role in cultivating students innovative thinking. Based on the teaching theory， the “Unit Synthesis Series Experiment” curriculum system is introduced， and the construction direction of curriculum resources is clarified from three aspects including offline curriculum construction， MOOC online curriculum construction and curriculum ideological and political construction. At the same time， the teaching model and teaching method should pay attention to the supervision of the experimental process to mobilize the students subjective initiative， highlight the application of the curriculum， develop and improve the diversified experimental teaching assessment system， achieve the organic integration of professional education and entrepreneurship and innovation education， and provide reference for the construction of first-class undergraduate courses.

Key words： MOOC; “Unit Synthesis Series Experiment”; teaching reform