“結構化學”課程線上教學研究

王福萍 杜廣巖 梁紅蓮

摘? 要：“結構化學”課程教學中不僅可讓學生習得相關的知識，還可提升學生的綜合素養。為了更好地做好“結構化學”課程教學工作，教師要充分發揮線上平臺的作用，充分引導學生融入知識學習中，以此更好地促進學生習得化學知識的內涵，內化所學。因此，文章重點闡述“結構化學”課程線上教學的相關措施，以此促進學生化學素養的提升。

關鍵詞：混合式教學；高校；“結構化學”課程；應用研究

中圖分類號：G434? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）14-0184-04

隨著信息技術的高速發展，“結構化學”內容一成不變和儀器設備更新換代之間的矛盾也日益突出，其加大了學生對“結構化學”原理的掌握困難，也削弱了學生的主動性和好奇心［1］。在教學模式方面，大部分院校還是采取常規教學方法，以理論知識教育為主，教學為輔。但由于“結構化學”內容比較抽象，部分學生無法透徹地理解繁瑣過程中的原理，以至于在獨立操作方面存在一定困難，極大地降低了教學和學習效果。

一、“結構化學”課程線上教學背景

由于新冠肺炎疫情的出現，教學工作遭遇到了巨大的困難，師生不得不居家，為不影響正常教學進度，國家引入了“停課不停學”的新教學方法，但廣大教育者面對教學方法突然變化，被迫擔當網上教育的職責，開始學習網上教育知識，早日適應網絡授課教師這一職業。但線上教育不能完全取代教師的面對面溝通，于是“線上+線下”混合式培訓成為當下以及今后培訓事業的重點。

二、“結構化學”課程線上教學原則

（一）科學設定任務，促進學生自律

“結構化學”課堂中使用“線上+線下”的混合式教學方法時，為了確保學生于在線學習過程中獲得高度的積極性和自律性，教師需要根據學生的學習興趣及其特征等對線上學習任務進行合理的設定，運用個性化的學習任務幫助學生展開積極主動地學習，從而確保在線學習效果的提高［2］。比如講到結構化學第一章中“量子力學產生的背景”時，教師先明確教學任務，制定問題清單。如“十八世紀到十九世紀八十年代，經典物理學發展有哪些成就？”“舊量子論的誕生是基于哪幾個經典物理學無法解釋的實驗？”“這幾個實驗分別推動了哪些量子論的誕生”等。再比如，講到“原子結構與原子光譜”時，教師可以制定“單電子原子體系的能量包括哪幾部分？”“每部分能量用公式如何表示？”“薛定諤方程如何寫？”“求解薛定諤方程時，需要經過哪幾步驟的處理？”“將求解薛定諤方程轉化為求解哪三個方程的解？”“由復函數解如何得到實函數解？”“已知薛定諤方程的解，如何確定n，l，m三個量子數的值？”等問題清單。將這些問題清單與教學視頻等其他教學資料一起上傳到“學習通”等網絡學習平臺，并下發給學生，引導學生有目的地進行預習，從而實現任務驅動式的教學模式。當上傳完畢以后，教師須在第一時間提醒學生完成瀏覽與閱讀學習內容。通過這種目標型的學習方式可以對學生的思維活動加以合理引導，使學生能夠按照學習總體目標進行有效的課前知識點預習。這樣學生在課堂活動中就可以順暢高效地跟隨教師的教學進度，按照自己預習過的知識點厘清學習思路，從而進一步地理解和把握有關學習信息。

（二）設計合理教學環節，確保高效銜接

首先，在上課的練習環節?！敖Y構化學”教師應注意向學生推薦數字化的學習資源，這些學習資料可在網絡上獲得或者自己編制相關的學習課件，但需要注意的是，學習資料一定要根據課程和學生的實際學情，確保知識難易適當，以幫助學生真正進行高效的上課練習。比如講授結構化學“量子力學基本原理”這部分教學內容時，教師不僅可以將自己編制的微錄像課程上傳到“學習通”線上學習平臺，還可以將國家精品課程中有關此部分內容的講解視頻放到學習通的此章節，供學生從不同角度、不同深度學習理解［3］。在上傳之后，激勵并引導學生自己完成線上的預習工作，同時給出預習成績反饋。其次，教學環節。教師可根據學生預習的實際情況，剖析并歸納學生出現的錯誤及其預習課件中存在的不足，進而在課堂活動中進行補充，和學生線上預習過程形成有效連接。在課堂中，教師可通過學習分組的方式組織學生就預習環節中出現的若干問題展開討論與溝通，并且針對部分比較明顯的問題，教師可以將其當作課堂實踐，進行細致的說明與引導，如此就能夠使得課堂和線上學習形成有效連接，構建一個有機整體。

三、“結構化學”課程線上教學措施

（一）線上課程庫的建立

線上教學課程和傳統教學方法存在較大區別，線上教學必須通過移動互聯網終端設備，教師提前將課堂所需資料提交至云端，引導學生在線下課堂上進行線上資料的復習。線上課堂意在發展學生的自主學習意識，使學生學會獨立思考，帶著疑問走進課堂，有目的開展課堂［4］。

建立完善的線上課程庫，是線上教學開展的基石。線上課堂改革讓教室不再是唯一的教學場地，而同樣線下教學模式的變革，也讓教師不再是唯一的課堂中心，讓學生直接參與課堂，并作為課堂教學的中心，真正圍繞著學生的獨立思考與學習能力的提高進行教學。

（二）線下教學方式的改革

化學教學中實驗安全性始終是第一位，但實驗結果和報告的真實性和嚴謹性又是相當關鍵的。所以，在進行實驗之前，知識教育是必不可少的。知識教育涉及結構化學實驗室規范、對結構化學實驗室的保護、資料準備及管理、誤差計算、報告及畢業論文寫作、設計、Excel、Origin等的應用技術，實驗知識的掌握對于實驗作業的標準化、實驗質量的提升、實驗成果的提高有著至關重要的影響，確保安全性和可靠性?；A知識可采取慕課教學方式進行授課，教師可提前將授課內容做成慕課的形式或者從已有的慕課教程中選取符合教學內容的教程，教學組織學生學習并完成測試。

（三）動態教學，調整課程設計

傳統課堂中，相同內容的教學在各個班級教學時，課堂設計通常是一樣的。這樣“靜止”的教學內容設計不合教學的需要。而進階式動態課程是根據進階式學習中任務的反映優化每一條教學活動環節的教學內容設計，課程是“移動的”，根據不同班級的不同反饋情況，調整教學設計，教學也是個性化的［5］。進階的教學任務設計采用了教師交互與學生互動同時進行的方式，教學任務的進行流程為探究的過程，通過交互與層層優化的動態課堂設計，突破了課堂教學靜態的常規性安排，既充分體現了前瞻性，也實現了創新性的教學要求。

在進階的過程中，根據各個環節的反饋，教師逐漸調整課程設置，改變課程方法，學生通過探究達到從簡單到復雜的目標，較好地達到教學的要求。

（四）理論聯系實際，調動學習積極性

“結構化學”理論多，教學內容比較乏味，學生在聽講過程中也易疲倦。通過近幾年學生的反映發現，高校學生普遍對理論聯系實際的案例很感興趣，當教師說到應論知識的實際應用或是講述科技前沿知識時，學生大都精神飽滿。例如，在講解“雙原子分子的結構與性質”時，講到NO分子的軌道能級次序與CO一致，但NO比CO多一個電子填入2π反鍵軌道中，因此NO易被氧化成NO+。這也是為什么NO能夠在1992年，被美國Science雜志選為明星分子。三位美國藥理學家因發現硝酸甘油及其他有機硝酸脂通過釋放NO氣體而舒張血管平滑肌，從而擴張血管而，獲得1998年諾貝爾生理/醫學獎。又例如，當講到“配位化合物和簇合物的結構與性質”時，人體內的血紅素輸送氧氣的原理是蛋白質絡合物的Fe原子能夠絡合氧分子。如果人體吸入CO，絡合氧分子的配位點就會被CO分子占據，形成穩定的σ-π配鍵。這也就是冬天用爐火取暖容易造成CO中毒的原理。此外，講到“X-射線晶體結構分析原理”時，介紹德國物理學家倫琴在研究陰極射線過程中偶然發現了X-射線，獲得首屆（1901年）的諾貝爾物理學獎；1912年，物理學家勞埃發現了晶體X-射線衍射現象，第一次用X-射線實驗證實了晶體結構的重復周期性，獲得1914年的諾貝爾物理學獎；1913—1914年，英國物理學家Bragg父子利用X-射線成功測定了NaCl晶體的結構并提出了Bragg方程，共同獲得1915年的諾貝爾物理學獎；1949年，美國科學家豪普特曼與卡爾發展了X射線晶體分析方法，使得測定分子結構更加直接、精確、快速，獲得了1985年諾貝爾化學獎。最后，用列表的形式，給學生展示與X-射線衍射研究有關的部分諾貝爾獎獲得者名單及其成就。將這些理論知識的應用實例和科技前沿知識融入課堂，可以明顯提高學生的注意力和學習興趣。激發學生的學習熱情，認清知識對于學生的意義，增加學生對知識的認同感，進而充分調動學生的教學興趣，提高教學的主動性，能夠逐漸訓練學生獨立思考分析解決具體問題的技能。

四、“結構化學”課程線上教學具體流程

（一）做好備課環節

備課程，首先，教師除了傳統教育的備課、編寫教案、自制PPT課件之外，還需要使用教育網絡平臺進行如下工作：建課，上傳課程、教材重難點以及教輔資源等；建班，導入學生信息；豐富教師教學所需要的其他資源，如建題庫、作業資源庫等。然后，教師在課前全面精確地掌握教學知識點，并精心制作每節課的PPT和教學資料，通過后期課堂教學反饋及時調整改進［6］。此外，教師也要上傳課程資源，公布學習任務點，以凸顯教學重點。

備學生，即掌握了學生的基本知識狀況。教師可通過線上教育平臺的提醒、聊天功能在上課時聯系學生，通過交流、問題功能了解學生的意見和要求，線上教學的時間統計界面也有學生在預習或閱讀信息的數據，教師據此對學生隨堂練習、話題交流等活動加以調節，從而落實以學生為核心的教育思想。

備教師，教師應充分利用線上教學平臺，精確把握好線上教學平臺的各個模塊功能特性，從而最大限度實現豐富課堂資源和提高課堂教學質量的功能。因此，教師需了解信息技術的使用方法。要想管理好課堂，教師必須明確自己的知識結構和能力，做好處理各類突發情況的心理準備，反省自身的課堂方式和行為是否對課堂有益，努力使學生感受良好的課堂氛圍，達到良好的教學效果。

（二）充分發揮課堂功能

課前，教師通過線上教學的簽到功能，可以用1—2分鐘進行班級考勤，及時掌握各班級的簽到率。學生的缺席、請假、遲到或早退等情況，都可以線上教學查詢，而缺勤學生也可以使用線上教學的相關內容補學、補練。

課中，“結構化學”教育具有文理科的特性，記憶和認知并重。據此，教師能夠根據各個知識點選用與講解、答疑、研討和講練結合的各種教學手段，發揮其以課堂為主體的功能?？衫弥R通的選人、搶答、隨堂練習、測評、問題探究、投票、問卷調查等功能帶動學生們積極參與課堂互動，從而活躍課堂的教學氣氛。教師針對課堂上重點的知識問題，利用知識通的搶答或選人功能詢問學生，按答案對錯予以獎勵，以調動學生的學習主動性［7］。將重點知識設計為客觀測試題，并利用線上教學的隨堂檢測以及考核等功能讓學生自由進行。學生在交卷后，線上教學自動回復給學生有關客觀試題的成績和各試題的正確率等信息。教師也可以有針對性地講解集中性問題，從而調整好后續課程。線上教學的隨堂測試，將傳統課程中要求學生課后做的練習在課堂上實現，不但減少了學生在課后的壓力，還提高了學習效果。

對學生易錯題、疑惑，以及學校無法及時解決的問題，教師可通過使用線上教學的調查、評論、票選等各種功能完成。在通過調查及票選的流程中，學生也能夠提高對知識點的理解和把握程度。教師還能夠用教育通了解學生的思想動態，教師之間也能夠教學通的聊天功能實現互動交流［8］。使用教學通中課堂搶答、選擇問題、測評、調查、評論、投票等功用實現的教學，都是在傳統課堂中所無法快速有效實現的。學生進入線上教育課堂后，課堂教學活動不僅能夠迅速進行，而且還可讓任課教師迅速了解學生掌握知識點的狀況，增強了學生參加課堂互動的興趣和主動性，從而充分利用課堂教學時間，改變了以往模式下由學生被動進行教學和以教師為主導的局面。課堂互動交流方式活躍課堂氣氛，學生反應也較主動積極，從而有效提高了課堂效果。

課后，線上教學節奏緊湊，在上課后，教師會預留幾分鐘時間解答學生疑問，幫助學生化解上課問題。為了防止學生早退，教師應在下班時做好簽到。

（三）助學、助練、集信息的課后模式

線上課程系統加速了上課節奏，課堂記筆記和反思時間被壓縮，難免導致學生對課堂知識了解不足。為此，線下課堂和線上資源有機整合的方法，將課堂資源上載至線上教學，以便學生課后復習。為了加深學生對課堂知識的印象，使其做到溫故知新，教師應在課后及時公布作業和練習的任務點。知識通的統計模塊可以獲取各種課程內容情況，包括每個問題對每一道習題回答的評判對錯情況，共享性問題，教師會根據此信息反饋在后續課堂上集中討論。

五、線上教學平臺課堂教學效果

通過在線教學平臺的課堂創新模塊，教師可以更有效地進行常規課堂中的部分細節工作，讓常規課堂教學更加有效便捷。而學業通中的搶答、搖一搖選擇、評論、點贊等新功能，讓傳統課堂教學方式變得更有生命力。線上教學中的作業網絡共享功能，不但可以提高了作業評分結果，而且還可使學生對已完成作業內容進行復習鞏固。相比于常規課堂教學，在線教學平臺提高了課堂節奏和效果，增加了課堂數量，使課堂教學的類型和活動更加多樣化，同時也提高了“結構化學”課程任務評估結果。

六、結語

基于線上教學平臺的“結構化學”教育，教師要把傳統教育方式與現代互聯網手段有機融合，提高課堂教學質量，從而達到教師共贏、教學相長。通過線上學習系統的教學，不但加強了課堂節奏，提升了課堂教學效率，而且活潑了課堂教學氛圍，增強了學生對教學的好奇心和主動性。

參考文獻：

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［7］ 雷鳴，楊作銀，李亞平，等. 基于“1+2”模式的結構化學課程在線教學實踐［J］. 大學化學，2020，35（05）：98-103.

［8］ 梁姣利，李雪，馮丹. “互聯網+”背景下偏遠地區高?！督Y構化學》教學研究［J］. 廣州化工，2020，48（03）：139-141.

（薦稿人：梁紅蓮，廊坊師范學院副教授）

（責任編輯：汪旦旦）