结构化学“双线”融合教学模式探索

史小慧，刘青云

（重庆交通大学材料科学与工程学院，重庆 400074）

2020年初，教育部制定并开展“停课不停教、停课不停学”行动[1]。要求高校因地制宜地选择与本校实际和网络信息教学条件相符合的线上教学方案，通过规范管理及与课程平台的配合，正确有效地监管线上教学过程和课程内容，确保高效线上教学的安全平稳运行。此次线上教学，极大推动了我国教育信息改革的发展，拓展和补充了高校单一的线下教学模式和教学观念，并逐渐向线上线下融合的“双线”教学模式转变。

结构化学是化学类专业学生的一门专业必修课，它是一门基于物质的微观结构来研究其结构与性能间关系的科学[2]，也是一门直接应用多种实验手段测定分子结构与性能的实验科学。课程目的主要是为了让学生能从结构和构成的角度，理解物质结构对物质物理化学性质、反应活性、对称性等方面所起的决定性作用。随着科学技术的日益发展，功能性材料的地位和应用价值逐渐凸显，如何对材料进行功能化设计，改善或提高其性能，就需要运用该课程的理论知识，找到材料性能与其种类和结构间的关系。因此，结构化学是一门由理论深入实践的重要课程，其课堂教学的开展不仅能使学生理解和掌握相关理论知识，还能帮助学生理解材料结构与性能间的构效关系，激发学生对物质微观结构和运动规律的思考，对培养具有创新意识和实践能力的创新型工程技术人才起着至关重要的作用。

1 结构化学教学中存在的问题

结构化学虽然属于化学范畴，但结构化学的内容却是以量子力学理论和现代物理实验方法为基础的一门理论性极强的学科。与其他专业课相比，结构化学内容抽象，晦涩难懂，对学生的数学水平、逻辑思维能力和空间想象能力等都有一定的要求。由于结构化学课程内容具有强的理论性与数理性，许多学生对结构化学的学习感到畏惧，导致其难以正确掌握物质的结构与性质以及结构与性能的关系[3-4]。因此，在传统教学实践中常常存在学生预习效果不理想、教学与实践无法衔接、只关注知识课本知识的掌握不注重其他高阶能力的培养等问题。

2 双线融合教学模式研究

2.1 明确教学目标，合理设计教学内容

结构化学的教学目标除课程本身外，还要通过学习，帮助学生初步建立结构化思维，通过分析结构与性能的关系来解决具体问题。首先，根据学生专业特点，分析课程内容并进行相应的调整和优化，制定主要教学内容和课程大纲同时确定教学的逻辑主线。其次，结合实验教学手段，通过讲解实验原理和演示实验操作，使学生意识到结构化学知识与化学实验紧密相连，打通实验化学、无机化学、有机化学、物理化学与结构化学学科之间的界限。最后，根据上述设计对教学内容进行合理取舍，并将其他高阶能力如理论与实践相结合的能力等融入课程中，提高学生利用课堂所学知识分析和解决实际问题的能力。

2.2 开展多模式双线融合教学

“双线”混合式教学是传统的面对面课堂教学与线上网络教学的有机融合，旨在突出学生在课堂学习过程中的主体地位，进而实现以学生为中心，教师为主导的教学模式。我们采用多种教学形式和启发式、开放式和以研促教式等多种教学模式，设计课前导预习、课中导学习、课后导提升的“双线”混合教学模式，通过“课前—课中—课后”三个阶段系统地引导学生学习，激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习的能力。

2.2.1 课前启发式教学

结构化学课程内容抽象，仅通过课堂讲授难以使学生真正理解所学内容。因此，根据课程的教学内容和大纲要求，编制预习指导纲领。根据教学内容及课程特点，将课程内容划分成不同层次，概念性、容易理解的内容放在线上学习，并提前一周在超星学习通平台发布本周的不同层次的学习任务和资料，同时有针对性地设置课前自测题，使学生随时都可以带着疑问和思考预习新知识。同时，学生还可通过学习资料自学、自测，并开展相应的讨论，达到使学生主动学习的效果。

2.2.2 课中开放式教学

由于结构化学的课程内容理论性强，复杂枯燥的理论和烦琐的数学推导会让学生产生厌降低学习热情和学习效果。因此，在教学实践中采用开放式教学，通过多样化的教学手段提高学生对结构化学的学习主动性，激发学生对结构化学微观未知领域的求知欲，提高课程的课堂教学效果。首先，上课前先通过学习通平台或提问等方式有针对性地复合巩固回顾自学内容和上节课所学内容。根据学生反馈的问题和课前自测题测试情况，以教师讲授、同伴学习和讨论或翻转环节等多种教学形式，同时结合不同知识点选择科研或前沿案例丰富课堂内容，提高学生的课堂参与度。通过启发式和开放式教学方法引导学生主动探究，增强学生的课堂融入感，发挥学生在学习过程中的主体作用，主动地获取知识和培养能力。对课程中抽象难懂的内容如分子的对称操作等，可以通过Chemistry3D等辅助软件制作动态演示图和立体模型图，加深学生对结构与性能间的构效关系的认识[5-6]，进而提升学生的空间想象力，拓展学生的创新能力和实践能力。课后通过学习通平台发布测试，追踪学生本次课堂内容的掌握程度，利用平台跟踪和管理学生的学习和实践数据，实时了解学情。

2.2.3 课后以研促教式教学

走近前沿并适时更新和优化教学内容是传统专业基础理论课“常教常新”的关键。教师通过加强科研实践，将最新科研成果和科研动态引入课堂教学红和课后实践，可以丰富课堂教学内容，使学生了解科学前言，清楚结构化学在科学研究中的重要性，激发学生的学习主动性和积极性。以科研动态为载体，在课后适当添加研究性拓展任务，以学生为主体，通过引导学生使其自主构建知识网络框架，同时开展以研促学，使学生将课堂所学内容与实践技能相结合，深切感受由科研任务的独立工作、团结协作及成果总结等科研的工作过程。其中，教师起辅助作用，引导和鼓励学生主动参与和完成每一环节，提高学生将理论知识与实践相结合的能力。

2.3 《结构化学》课程改革初步成效

针对我校材料物理专业1901菁英班学生的学习情况和专业特点适时调整和优化了教学内容和教学计划。1901菁英班共有37名同学，教学中学生的课堂出勤率为100%，课堂练习完成度也达到100%，课堂和课后讨论完成度为92.3%，在教学评价中学生对结构化学教学改革的满意程度达到93.5%以上，充分学生课堂学习积极性高，学习态度认真。“双线”融合教学改革实践实实在在提高了学生的学习积极性和主动性以及自主学习和探究问题的能力，在一定程度上使学生建立了专业发展的知识体系和思维体系。

3 结语

结构化学是联系无机化学、有机化学、分析化学、物理化学的纽带，使整个化学学科成为有机的整体，但其内容晦涩、理论性强，涉及较多空间立体结构，学生的畏难情绪和学习难度都较大。因此，用“双线”融合教育教学模式已成为结构化学教学的趋势。通过优化教学内容，采用启发式、开放式、以研促教和以研促学等多种模式教学，激发学生的学习积极性和主动性，提高课堂教学效果和质量。通过不断地对课程教学改革和探索，真正做到常教常新，教学相长。