TCDT教学法提高物理化学教学质量的探索

王建芳，乔成芳，强壮壮

（商洛学院 化学工程与现代材料学院，陕西商洛 726000）

在线教学活动具有不受时空限制、授课活动可以根据教学需要适度调整、优质教学资源的覆盖利用率高等优点[1]。同时，存在很多缺点，从教师层面讲，教师主导作用弱，教学活动临场感不强、对学生学习动态和效果的监控力差、师生在线互动差且互动费时、师生感情交流少等缺点；对于基础差、自律能力差的学生而言，在线教学使他们学习出现更加懒散、听课到课率低、授课过程中全程无互动等问题。学生在不能管理自己的前提下教学效果无从谈起。教学方式的变革需要适应时代发展的需要，在线教学需要教师投入更多的精力[2]。

在新冠肺炎疫情防控期间，为了解决延期开学期间学生的居家学习问题，教育部印发系列文件，并发出“停课不停学”的通知，集中国家和各地区的力量与资源为广大学生提供学习资源和学习支持服务[3]。根据居家隔离的需要，无论教学模式还是学习模式都发生了很大的转变，课堂面对面教学转变为远程云端“空中教室”[4-5]。学生的学习环境由教室转变为家庭，信息化技术和新媒体成为实现教学目标的主要依赖手段。在这样一个特殊情境下如何实现高质量教学成为教育系统成员包括教育管理者和教师急需思考和解决的问题。

物理化学课程是化学、应用化学、金属材料工程、制药工程等专业的一门专业基础课，逻辑性很强且学科交叉内容多，是在大学阶段提升学生学习能力的关键课程之一[6-8]。采用讲授-总结-讨论-测试（teaching-conclusion-discussion-test缩写为TCDT）四阶段教学法，教师完整讲授课程内容、课堂板书在线总结、班级小组讨论、随堂测试与章节测试，可以有效转变传统教学中的线性授课模式，使学生牢固地掌握物理化学的基础知识；同时提高了学生自主学习能力和运用物理化学知识解决实际问题的能力，从而可以有效提升物理化学在线课的教学质量。

1 TCDT教学方法

《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》鼓励高校进行线上线下混合式一流课程建设，制定了混合教学的评价标准和教学实施方式[9]。疫情期间，线上线下混合教学模式的前期实践为高校在线教学的实施奠定了基础，区别在于线下部分需要通过在线方式来完成。新冠疫情爆发后，我国线上教学智能平台及网络教学资源群策群力，迅速完善，如钉钉、腾讯会议、雨课堂等在线教学平台为教学活动实施提供了有力的网络保障。本研究选择钉钉为授课平台，以笔者教授的2018级应用化学专业学生为实施对象，以TCDT为基本方法，以在线授课方式为手段，以提高物理化学的教学质量为目标。教师层面，要求教师充分备课，合理设计教学环节，解决了学生在线上课过程中自由散慢、自律能力差的问题；注重教学质量监控，教学和督学相结合，积极将面对面传统授课转变为人机互动模式。充分利用网络教学资源和平台，调动了学生学习积极性和主动性，将师生在互联网云端的交互方式从“远距离”优化为“零距离”。以学生为中心，达到了提升学生自主学习能力，扎实掌握物理化学的基础知识，同步提升学生解决实际问题的能力。

采用TCDT四阶段教学法，如图1所示。即教师完整讲授理论内容、课堂板书实时在线总结、班级小组讨论、随堂测试与章节测试，转变了传统教学中的线性授课模式，引导学生对章节学习内容特别是重难点进行梳理总结，使学生对学习内容做到心中有数、心中有序，在无教师监控的家庭式在线学习环境中全方面提升学生自律性。同时，在小组讨论作业过程中优生帮扶差生，向同伴请教从而实现了自觉学习、协同进步。

图1 TCDT四阶段物理化学线上教学法

2 TCDT教学过程

2.1 讲授与总结

实践是理论的基础，科学的理论对实践具有积极的指导作用。理论知识在课程的教学中占较大的比重。研究物理化学理论知识的教学方法，对于全面提高学生的学习质量和效率，有着重要意义。物理化学课程选用钉钉软件为授课平台，在师生全员参与的条件下根据课程大纲进行教学内容的完整授课。在教学过程中做到夯实基础，注重讲授理论知识的应用；授课不只是停留在基础知识的传授层面，而要强化课程思政教育，提升创新能力。用科学知识武装自己，居家抗疫，将来在工作岗位上更好地做贡献。为了提高学生专业素养，培养其国际视野，进行了初步的双语教学探索，其中化学热力学定律、多组分系统热力学内容部分的授课课件为双语模式。应用化学专业理论授课以讲授为主，辅以课堂现场讨论、随堂测试和即兴问答等环节。

授课思路采用基础知识普及、热身练习、知识应用能力培养、创新能力培养四个环节的进阶式教学法。以电化学部分——电动势测定及应用为例，如图2所示。结合电化学知识的习得，让学生解决实际问题、探索科技前沿。针对石化能源的不可再生性和燃烧产生污染以及形成温室效应等对地球环境的破坏，培养学生保护环境的意识，开发锂离子电池、超级电容器、燃料电池等可再生新能源。利用智慧树平台的《物理化学》在线课程资源对授课内容进行补充，学生进行课下预习和复习。

图2 物理化学进阶式教学法示例——电动势测定及应用

板书是一种呈现在黑板上具有总结意义的书面语言，高度概括了每节课教师所讲的知识要点[10]。利用板书可以有效地控制课堂节奏，同时有助于保持学生思路和教师的讲述同步，帮助学生把握课堂重难点知识以及各知识点间的逻辑关系。然而网上在线教学不能直接在真实黑板上书写板书，为更好地使学生跟进课堂，通过设计课堂电子板书尽力达到和传统课相同的教学效果。利用office中word办公软件设计了授课板书，授课过程中师生共同对所学知识进行现场实时总结，见图3，以稀溶液的依数性讲授知识点汇总为例。

图3 物理化学在线课堂板书样例

2.2 讨论

同伴教学的定义是由哈佛大学著名教授EricMazur在上世纪90年代提出的，由此创立了同伴教学法，又可称之为同伴学习、同辈学习。同伴学习是以学生互动的方式促进学生间的交流讨论，使学生做到在“教中学”，提高学生参与课堂的积极性，促进学生的主动性和创造性的一种教学方法[11]。小组讨论学习，以“优差生互补，优生带差生”为主导思路，采用学生自主自愿和教师调整相结合的方式，将应用化学专业70名学生划分为12个自然学习小组，每班六个组，进行编号，如“应化某班第一组张一飞（组长名字）”。每周分配1～2次讨论任务，围绕教学中分配的习题、知识点总结、知识应用、前沿知识讨论、居家小实验等多项任务开展工作。组长牵头，利用钉钉授课平台课下自行组织小组活动。在上下一节课之前组长提交小组报告和讨论视频录课，班内进行分享交流和学习。样例如表1所示。

表1 小组讨论结果

2.3 检测

为了进一步跟踪教学效果，检查课堂学习笔记，同时对学生学习情况进行测试和测评。采用教师自主出题和网络教学资源相结合，测试按照随堂即时测试和章节测试两种形式进行。按照学生测试情况对教学进度进行及时调整，对学生学习中出现的问题进行专门辅导。应化专业所用教材为南京大学傅献彩编《物理化学》。上册内容学完后，就化学热力学定律、多组分系统热力学、相平衡、化学平衡等章节对学生进行了测试，测试成绩分析如图4所示。有97%的学生能基本掌握课堂讲授知识，23%的学生对知识的掌握情况良好。尚有3%的学生由于学习基础差、自律性差而不能跟进在线课堂。

图4 TCDT教法试行班级的物理化学期中测试成绩分布

3 教学反思

3.1 加强教学环节设计

不同于面对面授课，学生和教师在远程人机互动中完成教和学的任务，教师对课程设计要紧凑有序。教师课前要设计好教学环节：把握重点、要点与难点，这就要求教师课前要花更多的时间去处理知识体系，处理章节之间、章章之间的联系，使授课内容成为有机整体。在每章内容学习结束以后，要求学生写出章节知识要点并总结思维导图。例如在多组分系统热力学一章中，须使学生掌握化学势在过程变化中的指导作用，以化学势为中心和主线得到了蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低和渗透压四点依数性的计算公式。再如热力学是贯穿物理化学知识的灵魂，除动力学外，每个章节都渗入了热力学的知识，能量退降的过程是自发进行的过程。热力学、电化学、界面化学等模块知识均与热力学息息相关。

3.2 注重实践能力提升

教师要对物理化学的教学内容进行深入分析，运用新的教学方法和教学手段培养具有扎实基础知识和创新意识的复合型人才[12-14]。在线课的授课终端是学生，学生对课堂知识的掌握情况需要强化跟踪，除充分利用直播授课平台的在线提交作业方式，仍需挖掘更有效的授课方法提升学生实践能力。引导学生根据科学前沿问题，查阅文献资料。采用小组汇报的方式，让学生分享在文献中习得的知识，树立学生探求真理的科学意识，培养学生科研和创新思维，使其利用物理化学基本原理解决实际生产问题。同时结合不同的知识模块，布置与解决实际问题有关的学习任务。如在相图讲解中，利用二组分固液相图的知识让学生分析铜吹炼和锡精炼的过程，在条件允许的情况下，可在家庭所在地的周边化工厂展开调研学习，撰写调研报告。也可开展居家实验，研究表面张力、稀溶液的依数性等和实际生活联系较紧密的实验，撰写实验报告。充分设计，群策群力，提升学生的知识掌握和实践动手能力。

4 结语

在新冠肺炎疫情防控期间，采用TCDT教学方法对物理化学进行在线教学，取得了较好的教学效果。采用直播授课和电子板书总结相结合的方式，在呈现授课内容全貌的同时，及时对主干内容特别是重难点知识进行复习总结，集中学生注意力。强化学生对基础知识的掌握。以“优差生互补，优生带差生”为主导思路，以小组讨论模式跟进教学。弥补了在线教学不能在教室完成、学生不能同伴学习的不足。同一小组的学生在课余时间通过远程交流进行共同学习，小组间观摩且评选优秀小组作业进行课堂范例展讲，能较好地提高学生在线学习兴趣和积极性，进而提升其自主学习能力。对后疫情时代，大学教学质量仍需紧抓不放松，在线教学仍需和传统课堂教学相结合，TCDT教学方法为化学类其他课程的教学提供了有效参考。