信息技术在结构化学教学中的应用

杨志广 洪士翔 陈亚红 彭鹏 李振东 杨月云

周口师范学院化学化工学院 河南周口 466001

结构化学是高等院校化学专业基础课程之一，是一门研究物质微观结构的课程，是以量子力学为基础，研究原子、分子、晶体等物质的微观结构与运动规律以及微观结构与宏观性能之间关系的一门基础科学。结构化学是其他化学学科的重要理论基础，不仅涉及化学学科知识，还涉及物理学、高等数学、晶体学等诸多方面的知识，具有概念多、公式繁杂、证明烦琐、内容多且深奥抽象、理论性强等特点，需要学生具有较强的抽象思维能力以及空间想象力，这对学生来说是一大困难，学生感到枯燥无味，易产生抵触、抗拒、厌学情绪，影响教学效果。随着科学技术的快速发展，人类进入了一个全新的信息时代，现代信息技术推动教育进入信息化的新时代，给教育教学的改革带来了新的机遇，促进了教师教学方式和学生学习方式的变革。信息技术集图、文、音视频及动画等多种信息于一体，不受时空限制，教育对象多元化，具有直观、快捷、生动形象、灵活性、互动性等优点，能够将原本结构化学中原子结构、原子轨道线性组合成分子轨道、分子对称性、金属晶体的密堆积结构等抽象复杂的知识转化为学生更易于接受的具体形象的内容，简化了理解难度，增强了学生空间思维能力，提升了学生的学习兴趣，进而提高课堂教学质量。同时将现代信息融入结构化学教学，可以更好地辅助教师教学，能够为教师教学活动注入新的活力，改变了传统课堂教学的枯燥氛围，在短时间内调动学生多种感官参与活动，提升了学生主动学习的意识，充分调动了学生学习的积极性。本文针对信息技术在结构化学教学中的应用现状进行讨论，分析不足，提出了应用信息技术的有效对策，优化结构化学课堂结构，激发学生学习兴趣，提高课堂教学质量。

一、信息技术在结构化学教学中的应用现状分析

(一)信息技术硬件设施不完善

信息技术作为一种现代化的辅助教学手段，能够把结构化学教学中复杂抽象的教学内容以全新的、更加形象直观的形式呈现出来，提高教学效率。信息技术硬件设施的建设是信息技术应用和发展的基础，部分高校领导对信息技术基础建设认识不足，经费投入不足，信息技术硬件环境建设水平不高，多媒体教室、网络教室、视频制作室等智慧一体化教室缺乏，硬件设备不足，设施过于陈旧，无法使用，严重影响教学工作正常开展。另外，由于经费有限，设备维护维修不及时，管理不到位，设备故障和受损频发，教学平台不完善，功能不健全，使用效益不高，严重影响了信息技术基础建设的健康发展，阻碍了信息技术与教育教学的有效深度融合。

(二)线上教学存在的问题

随着信息技术的快速发展，线上教学已成为线下课堂教学的一个有效补充，线上教学虽然取得了积极进展，但还存在一些不足。部分教师对线上教学重视不够，师生互动少，也不关注学生的学习状态，再加上部分学生学习自觉性较差，学生静不下心学习，同时农村或山村学生网络信号不好，无法保证每位学生的网络效果，教学质量难以保证。更有甚者，教师直接让学生观看网络慕课，看后不讲解，也不对学生在慕课中学习的疑惑进行答疑，导致学生学习困难，学习效果不理想。线上教学模式灵活多样，如超星直播、超星课堂、腾讯会议、钉钉直播、雨课堂等，大规模的线上教学活动同时进行，服务器拥挤不堪，势必造成网络卡顿、延迟、不稳定等现象，往往导致教学中断，影响教学环节的正常进行。同时教学质量缺乏动态实时监管，课后只能根据学生听课反馈情况来评价课堂教学质量的好坏，在这种状态下，再加上结构化学知识深奥、难懂、难学，一学期线上结构化学课程结束后，学生并没有学习到许多有用的知识，这对学生未来的化学知识学习是非常不利的。

(三)教师信息技术应用水平欠佳

结构化学课程引导学生对微观世界进行探究，需要用到许多软件来辅助教学，如3D Studio Max、guassview等可以生动形象地模拟晶体结构、轨道图、电子云密度图形等，能够加深学生对所学理论知识的感性认识，使原本呆板的教学方式变得生动有趣，同时可以避免传统教学使用模型演示的不便，避免不必要的重复劳动，有利于解决结构化学内容多、时间不够用的情况。但是很多教师跟不上信息化发展的步伐，习惯了传统线下教学的课堂教学模式，加之线上教学信息技术培训力度不够，信息技术教学应用水平欠佳，不熟悉教学软件的功能，操作不熟练，甚至不会操作，影响了教学效果。另外，教师制作的多媒体课件质量往往水平不高，缺乏思考，内容单一，形式单调，课件信息量大，重难点不突出，学生学习积极性不高，也影响了教学质量的提高。

(四)教师过分依赖信息技术

信息技术是一把双刃剑，信息技术在给教师带来便利的同时，也带来了一定的弊端。部分教师认为信息技术可以完全代替课堂教学，过分依赖信息技术，课件从网站直接下载，甚至不做修改，简单模仿，直接拿来上课，不认真备课，疏于钻研教材，助长了教师的惰性。还有教师片面追求课件制作技术含量，刻意追求课件画面美观，却忽略了对教学内容和教学方法的思考。另外，结构化学内容多，涉及大量抽象的理论概念、复杂的空间结构、烦琐的数学公式推导和证明，课件信息量大，授课时间有限，教师上课没有观察学生的上课状态，课堂师生互动少，学生往往把大量时间花在看屏幕上，来不及记笔记和思考，只能被动接受，完全忽视了学生的感受，影响了学生的学习积极性，无法在结构化学教学中展现信息技术的优势，最终影响教学质量和效果。

二、提高信息技术在结构化学教学中的有效策略

(一)加强信息技术硬件设施建设，有效使用多媒体技术

学校应加强教育信息化基础设施建设，建立经费长效投入机制，加大网络平台建设，利用教育信息化带动教育现代化，服务教学信息化改革，加强制度保障，保障信息技术与教育教学工作有机融合，鼓励教师积极使用信息技术进行授课，学校应对教师课程信息技术应用能力进行评比，以评促学，以评促用，激发教师学习信息技术的积极性，不断提高应用水平。结构化学课程教学中涉及大量的公式推导，经常会遇到积分、微分等高等数学知识，传统的黑板教学和口述教学时间较长，求解过程的每一步都要写在黑板上，需要耗费大量时间，在内容的广度和深度上难以发挥作用。信息技术可以弥补传统教学手段的不足，将结构化学教学内容做成多媒体课件通过投影大屏幕展示给学生，节省了板书时间，实现了教师高效率传授知识和学生高效率接受知识。因此，教师应该在多媒体教学课件制作上多花心思，不能随意在网上下载直接使用，自己动手做课件，课件制作要简洁明了，条理清晰，重难点突出，有一定的区分度，这样可以让学生更好地抓住重点，避免学生做笔记时“一刀切”。同时不要一味追求课件制作的技术含量，要突出自己对教学内容的凝练、教学理念的思考，课件制作完成后，教师要进行试讲，发现问题及时纠正，授课之后，要征集学生意见对课件内容进行调整，不断完善教学课件。还有些老师过分依赖多媒体教学，无课件不成课，信息技术作为辅助课堂教学作为一种新的教学手段，要适时、适度合理利用多媒体技术，与传统教学有效结合，发挥各自优势，才能发挥信息技术的最大效果。

(二)巧用信息技术，助力线上教学

线上教学模式多种多样，结合课程特点可采用适合实际需要的线上教学模式，如基于“超星学习通”的智慧化教学模式开展了课前—课中—课后一体化、线上线下一体化的智慧教学，具有实时签到、课堂抢答、发布资源、随堂考核、开启话题、任务活动、批阅作业、设置考试等功能，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，丰富了教学形式，促进学生高效学习。利用超星学习通学习平台可提前上传各种结构化学学习资源，如教学课件、教材电子版、微课视频等，教师可布置预习内容，设置任务点，让学生做好课前预期；在课中，积极开展师生互动，并在重要知识点对学生进行提问；在课后，教师要及时进行作业布置与批改，提醒学生按时完成学习任务点，督促学生及时进行课后巩固。同时教师要提前做好线上教学备选预案，并提前进行线上教学模拟，要及时调整并更换超星直播、QQ群直播、腾讯会议、钉钉直播、雨课堂等网络教学平台，或错峰教学，避免网络在高峰时会出现卡顿、黑屏、延迟等现象，确保线上教学顺利开展。另外，在结构化学线上教学时，教师要合理设计教学环节，加强师生互动，注重引导和启发教学，有效提高课堂吸引力，丰富线上教学趣味性，可恰当地增加一些如德布罗意、薛定谔、爱因斯坦等科学家故事，加强学生科学态度价值观的培养。

(三)加大教师信息化教学能力提升培训

学校要建立健全教师信息化培训机制，督促教师参加信息化教学能力培训，培养教师树立信息化的教学理念，提高教师信息素养，有效促进信息技术与教育教学的深度融合。教师自身要不断更新思想观念，重视教学信息化能力培训，定期参加培训，培训可采用专家讲座、交流讨论和实战演练相结合的方式进行，充分挖掘提炼线上教学实践经验，不断提升自身信息技术应用能力。教师要积极参加培训学习超星“学习通”“雨课堂”“智慧树”等多种智慧课堂线上教学平台，不断优化课程教学资源平台，丰富结构化学教学形式，学习平台建课步骤方法、资料上传、布置任务、发通知、在线讨论、在线作业、在线测试、问卷调查、设置考试等教学活动，引导学生自主学习，提高学生学习自觉性。同时教师要积极学习结构化学相关教学软件，利用这些软件使抽象枯燥的结构化学知识如波函数、对称性、晶体结构等变得更加形象直观，易于学生理解，进而辅助结构化学教学，提高教学质量。

(四)微信公众号在结构化学教学中的应用

随着移动互联网的飞速发展，智能手机已成为大学生日常生活和学习中必不可少的重要工具，微信成为一种简便的信息交流辅助工具，深受当代大学生的喜爱。微信公众号具有全天候、方便快捷、易于操作、内容简洁、传播速度快等优势，方便学生学习，可以有效弥补传统教学方面的不足。建立结构化学微信公众号辅助课堂教学，推送教学课件、参考资料、习题、章节测验、图片、视频和图文并茂的微素材等结构化学学习资料，帮助学生做好提前预习，克服学习重点和难点，丰富教学内容和形式，可随时随地学习，调动学生的自主学习性。此外，结合结构化学课程特点，把思想政治教育工作引入课堂教学，利用微信公众号推送一些科学家趣闻轶事，如爱因斯坦与诺贝尔奖、德布罗意历史最短博士论文、唐敖庆与他的八大弟子等故事，帮助学生了解科学家的奋斗历程，感受科学精神的熏陶，激发学生热爱科学、追求真理的精神。

结语

总之，与传统教学相比，信息技术可以拓展教学资源，丰富课堂教学内容，节约课堂教学时间，能够使难懂的微观内容宏观化，抽象的内容直观形象化，有助于学生理解和吸收，调动学生学习的自觉性和积极性，有利于提高课堂教学效率。结构化学内容抽象、逻辑性强、理论性强且复杂，信息技术已成为结构化学课堂教学中不可或缺的一种教学手段。教师作为学生的引路人，不能只单单偏重信息技术或者传统教学在课堂中的地位，信息技术在课堂教学中始终只是起到一个辅助的作用，不能取代教师的主导性，也不能取代学生的主体性。教师要更新教学理念，不断学习新的信息技术，注重信息技术与传统教学优势互补，扬长避短，有效、合理、适度地使用信息技术，吸引学生学习兴趣，激发学生学习热情，使其在结构化学教学中发挥更大的作用，全面提高教学质量和课堂效率。