“结构化学”课程线上教学研究

王福萍 杜广岩 梁红莲

摘  要：“结构化学”课程教学中不仅可让学生习得相关的知识，还可提升学生的综合素养。为了更好地做好“结构化学”课程教学工作，教师要充分发挥线上平台的作用，充分引导学生融入知识学习中，以此更好地促进学生习得化学知识的内涵，内化所学。因此，文章重点阐述“结构化学”课程线上教学的相关措施，以此促进学生化学素养的提升。

关键词：混合式教学；高校；“结构化学”课程；应用研究

中图分类号：G434    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）14-0184-04

随着信息技术的高速发展，“结构化学”内容一成不变和仪器设备更新换代之间的矛盾也日益突出，其加大了学生对“结构化学”原理的掌握困难，也削弱了学生的主动性和好奇心［1］。在教学模式方面，大部分院校还是采取常规教学方法，以理论知识教育为主，教学为辅。但由于“结构化学”内容比较抽象，部分学生无法透彻地理解繁琐过程中的原理，以至于在独立操作方面存在一定困难，极大地降低了教学和学习效果。

一、“结构化学”课程线上教学背景

由于新冠肺炎疫情的出现，教学工作遭遇到了巨大的困难，师生不得不居家，为不影响正常教学进度，国家引入了“停课不停学”的新教学方法，但广大教育者面对教学方法突然变化，被迫担当网上教育的职责，开始学习网上教育知识，早日适应网络授课教师这一职业。但线上教育不能完全取代教师的面对面沟通，于是“线上+线下”混合式培训成为当下以及今后培训事业的重点。

二、“结构化学”课程线上教学原则

（一）科学设定任务，促进学生自律

“结构化学”课堂中使用“线上+线下”的混合式教学方法时，为了确保学生于在线学习过程中获得高度的积极性和自律性，教师需要根据学生的学习兴趣及其特征等对线上学习任务进行合理的设定，运用个性化的学习任务帮助学生展开积极主动地学习，从而确保在线学习效果的提高［2］。比如讲到结构化学第一章中“量子力学产生的背景”时，教师先明确教学任务，制定问题清单。如“十八世纪到十九世纪八十年代，经典物理学发展有哪些成就？”“旧量子论的诞生是基于哪几个经典物理学无法解释的实验？”“这几个实验分别推动了哪些量子论的诞生”等。再比如，讲到“原子结构与原子光谱”时，教师可以制定“单电子原子体系的能量包括哪几部分？”“每部分能量用公式如何表示？”“薛定谔方程如何写？”“求解薛定谔方程时，需要经过哪几步骤的处理？”“将求解薛定谔方程转化为求解哪三个方程的解？”“由复函数解如何得到实函数解？”“已知薛定谔方程的解，如何确定n，l，m三个量子数的值？”等问题清单。将这些问题清单与教学视频等其他教学资料一起上传到“学习通”等网络学习平台，并下发给学生，引导学生有目的地进行预习，从而实现任务驱动式的教学模式。当上传完毕以后，教师须在第一时间提醒学生完成浏览与阅读学习内容。通过这种目标型的学习方式可以对学生的思维活动加以合理引导，使学生能够按照学习总体目标进行有效的课前知识点预习。这样学生在课堂活动中就可以顺畅高效地跟随教师的教学进度，按照自己预习过的知识点厘清学习思路，从而进一步地理解和把握有关学习信息。

（二）设计合理教学环节，确保高效衔接

首先，在上课的练习环节。“结构化学”教师应注意向学生推荐数字化的学习资源，这些学习资料可在网络上获得或者自己编制相关的学习课件，但需要注意的是，学习资料一定要根据课程和学生的实际学情，确保知识难易适当，以帮助学生真正进行高效的上课练习。比如讲授结构化学“量子力学基本原理”这部分教学内容时，教师不仅可以将自己编制的微录像课程上传到“学习通”线上学习平台，还可以将国家精品课程中有关此部分内容的讲解视频放到学习通的此章节，供学生从不同角度、不同深度学习理解［3］。在上传之后，激励并引导学生自己完成线上的预习工作，同时给出预习成绩反馈。其次，教学环节。教师可根据学生预习的实际情况，剖析并归纳学生出现的错误及其预习课件中存在的不足，进而在课堂活动中进行补充，和学生线上预习过程形成有效连接。在课堂中，教师可通过学习分组的方式组织学生就预习环节中出现的若干问题展开讨论与沟通，并且针对部分比较明显的问题，教师可以将其当作课堂实践，进行细致的说明与引导，如此就能够使得课堂和线上学习形成有效连接，构建一个有机整体。

三、“结构化学”课程线上教学措施

（一）线上课程库的建立

线上教学课程和传统教学方法存在较大区别，线上教学必须通过移动互联网终端设备，教师提前将课堂所需资料提交至云端，引导学生在线下课堂上进行线上资料的复习。线上课堂意在发展学生的自主学习意识，使学生学会独立思考，带着疑问走进课堂，有目的开展课堂［4］。

建立完善的线上课程庫，是线上教学开展的基石。线上课堂改革让教室不再是唯一的教学场地，而同样线下教学模式的变革，也让教师不再是唯一的课堂中心，让学生直接参与课堂，并作为课堂教学的中心，真正围绕着学生的独立思考与学习能力的提高进行教学。

（二）线下教学方式的改革

化学教学中实验安全性始终是第一位，但实验结果和报告的真实性和严谨性又是相当关键的。所以，在进行实验之前，知识教育是必不可少的。知识教育涉及结构化学实验室规范、对结构化学实验室的保护、资料准备及管理、误差计算、报告及毕业论文写作、设计、Excel、Origin等的应用技术，实验知识的掌握对于实验作业的标准化、实验质量的提升、实验成果的提高有着至关重要的影响，确保安全性和可靠性。基础知识可采取慕课教学方式进行授课，教师可提前将授课内容做成慕课的形式或者从已有的慕课教程中选取符合教学内容的教程，教学组织学生学习并完成测试。

（三）动态教学，调整课程设计

传统课堂中，相同内容的教学在各个班级教学时，课堂设计通常是一样的。这样“静止”的教学内容设计不合教学的需要。而进阶式动态课程是根据进阶式学习中任务的反映优化每一条教学活动环节的教学内容设计，课程是“移动的”，根据不同班级的不同反馈情况，调整教学设计，教学也是个性化的［5］。进阶的教学任务设计采用了教师交互与学生互动同时进行的方式，教学任务的进行流程为探究的过程，通过交互与层层优化的动态课堂设计，突破了课堂教学静态的常规性安排，既充分体现了前瞻性，也实现了创新性的教学要求。

在进阶的过程中，根据各个环节的反馈，教师逐渐调整课程设置，改变课程方法，学生通过探究达到从简单到复杂的目标，较好地达到教学的要求。

（四）理论联系实际，调动学习积极性

“结构化学”理论多，教学内容比较乏味，学生在听讲过程中也易疲倦。通过近几年学生的反映发现，高校学生普遍对理论联系实际的案例很感兴趣，当教师说到应论知识的实际应用或是讲述科技前沿知识时，学生大都精神饱满。例如，在讲解“双原子分子的结构与性质”时，讲到NO分子的轨道能级次序与CO一致，但NO比CO多一个电子填入2π反键轨道中，因此NO易被氧化成NO+。这也是为什么NO能够在1992年，被美国Science雜志选为明星分子。三位美国药理学家因发现硝酸甘油及其他有机硝酸脂通过释放NO气体而舒张血管平滑肌，从而扩张血管而，获得1998年诺贝尔生理/医学奖。又例如，当讲到“配位化合物和簇合物的结构与性质”时，人体内的血红素输送氧气的原理是蛋白质络合物的Fe原子能够络合氧分子。如果人体吸入CO，络合氧分子的配位点就会被CO分子占据，形成稳定的σ-π配键。这也就是冬天用炉火取暖容易造成CO中毒的原理。此外，讲到“X-射线晶体结构分析原理”时，介绍德国物理学家伦琴在研究阴极射线过程中偶然发现了X-射线，获得首届（1901年）的诺贝尔物理学奖；1912年，物理学家劳埃发现了晶体X-射线衍射现象，第一次用X-射线实验证实了晶体结构的重复周期性，获得1914年的诺贝尔物理学奖；1913—1914年，英国物理学家Bragg父子利用X-射线成功测定了NaCl晶体的结构并提出了Bragg方程，共同获得1915年的诺贝尔物理学奖；1949年，美国科学家豪普特曼与卡尔发展了X射线晶体分析方法，使得测定分子结构更加直接、精确、快速，获得了1985年诺贝尔化学奖。最后，用列表的形式，给学生展示与X-射线衍射研究有关的部分诺贝尔奖获得者名单及其成就。将这些理论知识的应用实例和科技前沿知识融入课堂，可以明显提高学生的注意力和学习兴趣。激发学生的学习热情，认清知识对于学生的意义，增加学生对知识的认同感，进而充分调动学生的教学兴趣，提高教学的主动性，能够逐渐训练学生独立思考分析解决具体问题的技能。

四、“结构化学”课程线上教学具体流程

（一）做好备课环节

备课程，首先，教师除了传统教育的备课、编写教案、自制PPT课件之外，还需要使用教育网络平台进行如下工作：建课，上传课程、教材重难点以及教辅资源等；建班，导入学生信息；丰富教师教学所需要的其他资源，如建题库、作业资源库等。然后，教师在课前全面精确地掌握教学知识点，并精心制作每节课的PPT和教学资料，通过后期课堂教学反馈及时调整改进［6］。此外，教师也要上传课程资源，公布学习任务点，以凸显教学重点。

备学生，即掌握了学生的基本知识状况。教师可通过线上教育平台的提醒、聊天功能在上课时联系学生，通过交流、问题功能了解学生的意见和要求，线上教学的时间统计界面也有学生在预习或阅读信息的数据，教师据此对学生随堂练习、话题交流等活动加以调节，从而落实以学生为核心的教育思想。

备教师，教师应充分利用线上教学平台，精确把握好线上教学平台的各个模块功能特性，从而最大限度实现丰富课堂资源和提高课堂教学质量的功能。因此，教师需了解信息技术的使用方法。要想管理好课堂，教师必须明确自己的知识结构和能力，做好处理各类突发情况的心理准备，反省自身的课堂方式和行为是否对课堂有益，努力使学生感受良好的课堂氛围，达到良好的教学效果。

（二）充分发挥课堂功能

课前，教师通过线上教学的签到功能，可以用1—2分钟进行班级考勤，及时掌握各班级的签到率。学生的缺席、请假、迟到或早退等情况，都可以线上教学查询，而缺勤学生也可以使用线上教学的相关内容补学、补练。

课中，“结构化学”教育具有文理科的特性，记忆和认知并重。据此，教师能够根据各个知识点选用与讲解、答疑、研讨和讲练结合的各种教学手段，发挥其以课堂为主体的功能。可利用知识通的选人、抢答、随堂练习、测评、问题探究、投票、问卷调查等功能带动学生们积极参与课堂互动，从而活跃课堂的教学气氛。教师针对课堂上重点的知识问题，利用知识通的抢答或选人功能询问学生，按答案对错予以奖励，以调动学生的学习主动性［7］。将重点知识设计为客观测试题，并利用线上教学的随堂检测以及考核等功能让学生自由进行。学生在交卷后，线上教学自动回复给学生有关客观试题的成绩和各试题的正确率等信息。教师也可以有针对性地讲解集中性问题，从而调整好后续课程。线上教学的随堂测试，将传统课程中要求学生课后做的练习在课堂上实现，不但减少了学生在课后的压力，还提高了学习效果。

对学生易错题、疑惑，以及学校无法及时解决的问题，教师可通过使用线上教学的调查、评论、票选等各种功能完成。在通过调查及票选的流程中，学生也能够提高对知识点的理解和把握程度。教师还能够用教育通了解学生的思想动态，教师之间也能够教学通的聊天功能实现互动交流［8］。使用教学通中课堂抢答、选择问题、测评、调查、评论、投票等功用实现的教学，都是在传统课堂中所无法快速有效实现的。学生进入线上教育课堂后，课堂教学活动不仅能够迅速进行，而且还可让任课教师迅速了解学生掌握知识点的状况，增强了学生参加课堂互动的兴趣和主动性，从而充分利用课堂教学时间，改变了以往模式下由学生被动进行教学和以教师为主导的局面。课堂互动交流方式活跃课堂气氛，学生反应也较主动积极，从而有效提高了课堂效果。

课后，线上教学节奏紧凑，在上课后，教师会预留几分钟时间解答学生疑问，帮助学生化解上课问题。为了防止学生早退，教师应在下班时做好签到。

（三）助学、助练、集信息的课后模式

线上课程系统加速了上课节奏，课堂记笔记和反思时间被压缩，难免导致学生对课堂知识了解不足。为此，线下课堂和线上资源有机整合的方法，将课堂资源上载至线上教学，以便学生课后复习。为了加深学生对课堂知识的印象，使其做到温故知新，教师应在课后及时公布作业和练习的任务点。知识通的统计模块可以获取各种课程内容情况，包括每个问题对每一道习题回答的评判对错情况，共享性问题，教师会根据此信息反馈在后续课堂上集中讨论。

五、线上教学平台课堂教学效果

通过在线教学平台的课堂创新模块，教师可以更有效地进行常规课堂中的部分细节工作，让常规课堂教学更加有效便捷。而学业通中的抢答、摇一摇选择、评论、点赞等新功能，让传统课堂教学方式变得更有生命力。线上教学中的作业网络共享功能，不但可以提高了作业评分结果，而且还可使学生对已完成作业内容进行复习巩固。相比于常规课堂教学，在线教学平台提高了课堂节奏和效果，增加了课堂数量，使课堂教学的类型和活动更加多样化，同时也提高了“结构化学”课程任务评估结果。

六、结语

基于线上教学平台的“结构化学”教育，教师要把传统教育方式与现代互联网手段有机融合，提高课堂教学质量，从而达到教师共赢、教学相长。通过线上学习系统的教学，不但加强了课堂节奏，提升了课堂教学效率，而且活泼了课堂教学氛围，增强了学生对教学的好奇心和主动性。

参考文献：

［1］ 李晓艳，张怀玉，孟令鹏，等. 计算化学实验线上线下混合教学模式的探究与实践［J］. 大学化学，2022，37（12）：74-80.

［2］ 赵文慧，何红艳. 线上线下混合式教学在结构化学课中的应用探究［J］. 山东化工，2021，50（21）：167-168.

［3］ 赵燕云，程学礼. 双维双层《结构化学》混合式线上教学初探［J］. 广州化工，2020，48（22）：170-172.

［4］ 高红，张颖，樊衍昕，等. 结构化学课程线上和课堂教学的探索与实践［J］. 广州化工，2021，49（16）：157-159.

［5］ 孙宏伟，陈兰. 以一流资源支撑结构化学——流课程建设［J］. 大学化学，2021，36（01）：41-46.

［6］ 张思锐，周利君，刘菲. 导学案——翻转课堂模式在结构化学课程线上教学中的应用［J］. 学园，2020，13（28）：34-35.

［7］ 雷鸣，杨作银，李亚平，等. 基于“1+2”模式的结构化学课程在线教学实践［J］. 大学化学，2020，35（05）：98-103.

［8］ 梁姣利，李雪，冯丹. “互联网+”背景下偏远地区高校《结构化学》教学研究［J］. 广州化工，2020，48（03）：139-141.

（薦稿人：梁红莲，廊坊师范学院副教授）

（责任编辑：汪旦旦）