基于“互联网＋超星平台”的“结构化学”教学实践探索

覃彪 朱万强 李新发 赵华俊

[摘 要]针对该文作者所在高校学生知识基础薄弱、教学模式单一的情况，该文构建了“互联网+超星平台”的结构化学教学模式，通过课前预习、课中精讲和课后拓展的线上线下混合式教学模式的探索与实施，激发了学生的学习兴趣，提升了学生的自主学习能力，改善了课堂教学氛围，增强了课程教学效果。

[关键词]互联网+;超星平台;结构化学;教学探索

[基金项目]2017年度贵州省本科教学内容和课程体系改革建设项目“基于互联网+教学资源平台的‘结构化学课程资源建设”（2017520082）;2016年度遵义师范学院课程教学模式改革专项项目“结构化学教学模式探索研究”（JGZ2016002）

[作者简介]覃 彪（1985—），男（土家族），湖北咸丰人，理学博士，遵义师范学院化学化工学院副教授（通信作者），主要从事光催化研究;朱万强（1963—），男，贵州遵义人，理学学士，遵义师范学院化学化工学院教授，主要从事涂料研究。

[中圖分类号] G642[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）28-0225-02[收稿日期] 2020-04-15

结构化学是在原子、分子水平上研究物质微观结构和宏观性能关系的一门学科，是化学、化工、材料等专业的基础课。其内容抽象，理论性强，在化学学科的课程体系中占有重要的地位。结构化学以电子构型和空间构型为两条主线，系统讲授三种理论和三种结构：量子理论和原子结构，化学键理论和分子结构，点阵理论和晶体结构。在学习结构化学时，本科学生不仅需要具有化学学科知识，还应具有量子力学、高等数学、线性代数、晶体学等其他学科知识。另外，要想学好结构化学，学生必须具有一定的逻辑分析能力、数理能力、空间想象力、综合运用知识解决问题的能力[1]。因此，一般在大学三年级开设结构化学课程，学生称其为“最难啃的骨头”，普遍具有畏难情绪。随着信息化教学技术的发展，近年来许多讲授结构化学的教师尝试了各种各样的新的教学方法，孙宏伟[2]应用三维（3D）函数绘制软件和分子模拟软件制作波函数VRML3D图，利用VRML的交互性帮助学生更直观地了解状态函数的性质;姚淑娟[3]采用问题导向式任务驱动教学模式讲授大学化学物质结构;李文佐[4]应用首要教学原理从聚焦问题、激活旧知、示证新知、应用新知、融会贯通五个方面进行了结构化学课程的教学探索。通过这些新的尝试，学生对结构化学课程有了更全面的认识，也很好地克服了畏难情绪，学习获得感显著提升。笔者所在遵义师范学院化学化工学院（以下简称本院）也在这一方面进行了探索与实践。

一、本院结构化学课程现状

（一）学生知识基础薄弱

遵义师范学院位于贵州省遵义市，是一所典型的地方性本科院校，生源主要来自贵州本省，高数、物理、英语几乎是笔者所在学校大部分学生的短板，这给学生学习结构化学带来了困难。笔者所在学院的学生，与重点大学学生的知识基础有较大差异，来自外省的学生相对具有较好的基础，贵州籍学生则大部分基础较薄弱，对课堂上所涉及的高数、线性代数、量力力学等内容理解困难，进而影响课堂教学效果。学生知识基础薄弱给教师的教学带来极大挑战，教师需要花费较多的时间来设计教学内容和教学方式，以适应学生的知识基础情况。

（二）教学模式单一

遵义师范学院化学化工学院自开设结构化学课程以来，主要以“教师为中心”的传统教学模式为主，以单一教材作为教学依据，向学生填鸭式灌输教材内容。结构化学课程内容抽象难懂，涉及大量的物理、高数知识，要求学生具有较好的空间想象能力、严密的逻辑思维能力和综合解决问题的能力。课堂上教师用语言描述结构化学的微观结构，如讲解“量子力学基础”章节的“波函数、原子轨道”时，学生难以形成感性认识，无法理解课程中涉及的抽象知识，课后部分学生反馈上课效果不理想，上课内容难以听懂，也想象不出空间结构，很难参与课堂教学活动，导致大部分学生失去了学习的积极性。

（三）师资力量充足

笔者所在学院开设结构化学之初，由朱万强教授负责授课，随后学院引进了毕业于中国科学院物质结构研究所的李新发、赵华俊两位博士，由于其研究方向与结构化学教学内容关系密切，能够胜任结构化学教学任务，而后笔者于2014年加入结构化学教学团队。本院现有化学、应用化学、材料化学、化学工程与工艺四个专业，每个年级五个班级左右，四位老师完全能够承担结构化学教学任务，师资力量较为充足。

二、基于“互联网+超星平台”的结构化学教学实践

信息化教学是以信息技术为依托，优化教学过程及效果，实现师生之间教与学的便利化、智慧化，其最终目的是让教师更高效、更便利、更智能地利用教学资源、教学手段、教学评价等方式来提高学生的能力与思维。超星学习通作为信息化教学工具，可以将PPT、微视频、MOOC、测验等融为一体，为开展信息化教学提供平台，实现了对课前、课中和课后教学全过程的动态学习数据收集和分析。笔者从2018年9月开始探索基于超星学习通的结构化学信息化教学模式，前期选取了结构化学课程中分子对称性、多原子分子的结构和性质、配位化合物的结构与性质、金属的结构与性质四个章节作为试点，后期在全部章节中推广，总体上采取“课前预习（布置任务、小测试）+课堂精讲（互动、分组活动）+课后拓展（作业布置、总结）”的混合式教学模式。下面以分子对称性部分的对映操作和对称元素为例，具体阐述超星学习通平台支持下的信息化教学实施过程。教材选用的是《结构化学基础》（第5版，北京大学出版社），授课对象为2016级化学本科1班，学时为1学时。

（一）课前：教师发布任务，学生课前预习

随着国内网络的飞速发展，互联网给教育提供了丰富的资源，对于结构化学来说，南开大学和兰州大学的结构化学均为国家精品在线开放课程，分别由孙宏伟教授和李炳瑞教授领衔主讲，笔者推荐学生充分利用这两门课程的优质资源进行课前学习。另外，笔者在超星学习通平台发布任务点，让学生在规定时间内观看微视频和多媒体课件，同时完成基础知识测验，并按照要求在线下交流问题，疑难问题由学生上传至超星学习通讨论区。教师在上课前查看学生的预习情况和问题，从而进行综合的学情分析、明确本次课的教学重难点，进一步优化教学设计，并以此作为个性化指导及过程性评价的依据。每个学生也可以通过超星学习通平台与教师、同学进行实时交流，分享学习心得。

（二）課中：教师课堂精讲，师生交流互动

教师使用自然界的动植物、人类社会的建筑物、生活用品等方面的对称现象导入，进一步引导学生观察人的机体组织器官及身边其他宏观物体的对称现象。以问卷形式推送问题至学生手机端，并要求每一个学生在规定时间内作答，学生完成问卷并提交后，教师可将答题情况投屏，平台的统计功能可以帮助教师在课堂上掌握每个学生对知识点的理解情况。随后将学生进行随机分组，给出主题（苯分子的对称元素有多少种？）让学生分组讨论，小组讨论的结果以抢答方式进行呈现，并且根据回答的情况对小组全体成员进行加分，虽然不能要求每一个同学作答，但由于选人是随机的，所以每一个学生都必须弄通弄懂，这样就大大增强了小组学习的凝聚力。在小组讨论结束后，教师及时做出总结，然后抛出问题：什么是对称？对称操作有哪些？它是依赖哪些对称元素？以选人的方式让学生作答，最后由学生对本次课做总结，得出对称元素包括对称中心、对称面和对称轴等结论，并概括寻找对称元素的方法。

（三）课后：教师发布作业，知识深度拓展

课程结束后，教师发布有一定难度的作业推送至学生手机终端，用以检验本次课程的重难点，学生还可以在平台就疑难问题与教师继续交流。教师对作业进行批改评分，在下次上课时对共性问题进行集中总结答疑，使学生对所学新知识进一步巩固强化。为了让学生对自然界及微观世界的对称性现象理解得更加透彻，教师还可以向学生推荐相关图书和链接，使其根据自己的兴趣和理解在超星学习通平台上自主学习。

三、结语

通过“互联网+超星平台”的结构化学课程教学实践，笔者发现这种线上线下混合式教学模式，能够实现“以学生为中心”的教学要求，学生的自主学习能力得到提升，课堂师生互动交流频繁，课堂氛围活跃，教学效果得到了明显改善，学生收获也更多。但是，资源的制作、任务的发布和学生在线答疑过程等均需要教师投入大量的时间和精力，对教师要求更高。互联网+教学模式仍然不能解决所有的问题，对于自控能力差、小组讨论和课堂参与度低的学生，教师仍然需要在提高课堂的趣味性、生动性方面做进一步的努力。

参考文献

[1]谢木标.提高地方师范院校结构化学教学趣味性的几项举措[J].化工高等教育，2019，36（4）：101-105.

[2]孙宏伟，陈兰.结构化学课程中波函数3D图的VRML实现[J].大学化学，2019，34（7）：100-104.

[3]姚淑娟.问题导向式任务驱动教学模式在大学化学物质结构中的实践研究[J].广东化工，2019，46（16）：187-188.

[4]李文佐，刘绍丽.首要教学原理视阈下“结构化学”课程改革探索[J].山东化工，2020，49（1）：171-172.

Teaching Exploration of the Course in Structural Chemistry Based on Internet+Chaoxing Platform

QIN Biao， ZHU Wan-qiang， LI Xin-fa， ZHAO Hua-jun

（College of Chemistry and Chemical Engineering， Zunyi Normal University， Zunyi， Guizhou 563006， China）

Abstract： In view of students' weak knowledge base and single teaching model of the course in Structural Chemistry， a teaching model based on the Internet+ Chaoxing platform is constructed. Through the exploration and implementation of the online and offline blended teaching model of pre-class preview， in-class intensive lecture and after-class expansion， students' learning interest is stimulated， students' self-learning ability is promoted， classroom teaching atmosphere is improved， and course teaching effect is enhanced.

Key words： internet+; Chaoxing platform; Structural Chemistry; teaching exploration