基于網絡的大學生結構化學小組協作學習教學改革實踐

趙海霞 張淵明 梁靜 李娟 黎景培

摘 要 網絡環境下的協作學習目前已成為課堂教學與互聯網環境下一種重要的教學模式，具有交互方便、靈活多樣、面廣效高等特點。依據結構化學的課程特點，結合協作學習相關理論，對建構網絡環境下協作學習進行教學設計和教學實施?；诰W絡的協作學習是協作學習的一種具體學習方式，這種方式對于促進學生開展各種高級認知活動和提高學生解決與處理問題的能力具有明顯的作用。

關鍵詞 網絡環境；結構化學；協作學習

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2013）03-0013-03

結構化學課程是本科化學專業、材料化學專業的基礎課程之一，是一門研究原子、分子和晶體的微觀結構，研究原子和分子運動規律，研究物質的結構和性能關系的科學。該課程是化學基礎課中比較抽象、難懂的一門課程，需要學生有較強的數理性、抽象性、空間想象能力和理解能力，需要學生具備較扎實的化合物知識、高等數學和物理基礎。因此，多數大學生總感到結構化學理論深奧、空間操作紛繁復雜，宏觀微觀的聯系難以想象。所以結構化學的授課教師總要想盡辦法提高學生的學習興趣，讓學生掌握基本知識以完成教學目標。

1 網絡環境下的協作學習應用于結構化學課程教學的優勢

網絡環境下的協作學習是指借助網絡及多媒體等相關技術，在教師的指導下，由多個學習者組成協作小組，共同完成某一學習任務，在此過程中，學習者借助一定的網絡交互平臺，分工協作，各司其職，互幫互助，發揮集體協同效應，共同完成任務。網絡環境下的協作學習為學習者提供了一個能使學習過程生動而豐富的環境，有助于學習者高級認知能力的發展。其教育主張與我國當前倡導的素質教育和創新教育的教育思想具有基本的一致性。這已成為數字化生存環境中越來越受歡迎的嶄新學習形式。

網絡的開放性、自主性、虛擬性和鏈接的非線性為學習者的個性化學習、自主學習創設了一個良好的學習“情境”；網絡的交互性和共享性便于“會話”的開展；網絡資源的豐富性和知識呈現的多樣性有利于協作者的“意義建構”；而“協作”發生在學習過程的始終，在協作的過程中，對學習資料的搜集與分析、假設的提出與驗證，學生不斷反思自己的思考過程，把對事物的各種理解進行組織或者重組，有利于學生學習能力的提高和知識更新的掌握。

下面介紹網絡環境下的協作學習應用于結構化學課程教學的優勢。

1）充分發揮計算機網絡媒體優勢，激發學習興趣，進行基于網絡的自主探究和協作研究，提高學習效率。結構化學基本內容涉及許多抽象的空間問題，學生對復雜的二維視圖和剖面圖往往一籌莫展，形不成立體的感覺，參看掛圖和實物模型也常常弄不清楚其中的原理變化。傳統的教學方法讓學生感到枯燥無味，且難以理解原理與結構之間的內在聯系。因此，教師可以充分發揮計算機網絡媒體的優勢，一方面將抽象概念形象化，利用ChemOfice、Flash、3D MAX等軟件制作分子結構圖、動態圖片和三維立體變化模型，模擬原子、分子等的結構和變化機理，使抽象的三維空間變得直觀化，以生動、形象、清晰的畫面向學生展示出分子結構模型等，通過幻燈片放映還可以使學生在最短的時間獲得大量知識；另一方面，學習材料放置于學校網絡教學平臺，使學生隨時隨地進行基于網絡的自主探究和協作研究，提高學習效率。

2）協作學習可以有效促進學習的主動性、創新性，使學習更加全面深化，有效加強結構化學理論學習的深度。結構化學是一門理論性較強的學科，如何使學習突破理論學習的瓶頸，進行學習的深化是教學的難點。通過采用協作學習與在學習過程中對傳統教學組織形式即課堂啟發式教學進行更進一步的補充，有效促進學習的主動性、創新性。在小組協作學習中，學生成為主體，教師在課堂教學中為學生創設了一個能夠充分表現自我的空間，使每個人都有表現的機會，有利于培養學生的自主性和獨立性。小組成員在小組內進行充分的語言、思維、膽量的訓練，通過相互交流，大膽發表自己的見解，彼此尊重，共同分享成功的快樂，使每一個學生進一步表現自我、認識自我、發現自我，從而逐步培養學生主動與人交流、形成獨立見解的意識。

同時，通過網絡，學習者可以實現范圍更廣和質量更高的協作式學習。通過網絡討論，還可以學習他人使用網絡的方法和技巧，促進學習者高層次信息能力的培養；網絡既可以實時也可非實時地進行交流，突破了時空的限制，避免了學生固定時間面對面交流的弊端?？梢哉f，在網絡環境中，學習者在學習過程中的交流、協作和競爭得到真正體現。

3）可以充分發揮計算機網絡媒體的優勢，便于學習者之間更好地交互，提高了溝通效率，有助于學習者之間進行更為有效的信息組織。傳統的課堂班級式教學是集體化的教學方式，無法適應人的個性和特點，學生始終處于被動的學習環境中。利用網絡協作學習，學生可參加各種類型的專題討論組，對感興趣的問題進行自由討論和發言，發揮各自的特點，相互爭論，相互幫助，相互揭示或進行分工協作，最終通過討論達到一致的答案，這就使得課堂學習、小組討論和協作學習等教學方式交互輝映。通過協作學習，成員之間相互協作，取長補短，培養了學生善于聽取別人意見、樂于助人的良好品質。

4）通過計算機網絡促進小組中相互交流，可以培養學生的信息能力、學習能力和社會交往技能。協作過程中的既分工又協作，資源共享擴大了知識面，培養了團體協作的精神，而協作精神被認為是21世紀人的一種必備素質，有助于學生適應班級教學以外的校外學習與遠距離學習，有助于培養學生的終身學習能力。

5）學生學習由被動變為主動，可以充分發揮學生主體的發展作用。在借助于計算機網絡的協作學習中，教師更多的作用是“向導”和“監控者”，而學生可以充分地自主學習，學生的學習態度是能動的?；诰W絡的小組協作者，對教師所發表的問題，可以實時或非實時地把各自的看法發到討論區（或互發郵件等），也可以對別人發表的觀點進行質疑，提出自己的觀點或看法，還可以通過互聯網搜索與這一主題相關的論證材料來論證自己的觀點和看法，在討論或爭論中進行意義建構。

2 網絡環境下結構化學課程協作學習的教學設計與實施

目前對結構化學整門課程內容都采用自主性學習的教學方式是不合適的，因此必須挑選部分學生較容易理解的、與實際應用關系較密切的內容進行試驗，逐步探索基于網絡的小組協作學習模式，使教師和學生逐漸擺脫傳統教學方法的束縛。筆者挑選了“分子對稱性”課程中30%的內容在應用化學專業2009級本科學生中進行了基于網絡的小組協作學習模式和設計的試驗。

分子對稱性是結構化學課程中的一章，是基于分子的空間結構對分子進行分類，是研究化學基本問題——“結構與性能”關系的重點。

首先，這一章涉及許多抽象的空間問題，學生對復雜的二維視圖和剖面圖即使參看掛圖和實物模型也常常弄不清楚其中的原理變化。如何進一步改進教學方法，促進現代信息技術在該課程教學中的應用，具有現實意義。

其次，就是將對稱性的概念應用到微觀的分子上，由于分子空間結構的復雜性和對其進行幾何處理的困難，學生在學習這部分內容時常常無所適從，很難從幾何學中的點、線、面等基本幾何元素出發，找出形狀各異的分子幾何要素。

最后，一個難點是分子點群概念的引入，很多學生會覺得繁瑣，難以記憶。

下面這個關于“分子對稱性”的教改單元是在網絡環境下應用協作學習模式的具體實例，其主要目標是讓學生通過學生組成團隊進行面對面、網絡相結合的基于問題的協作學習方式，了解和掌握基于分子的空間結構、分子對稱性、分子點群，加強培養學生較強的空間想象能力和理解能力，需要突破教與學的瓶頸，取得較好的學習效率和學習效果。

具體三大主題的教學內容，每個主題3個學時，進行三輪的行動研究，采用一體化設計的思想：

第一主題：對稱性概念與分子的對稱性；

第二主題：分子點群的種類和確定；

第三主題：分子對稱性與分子的物理性質。

1）創設情境，進行重點、難點的啟發式教學，層層深入，步步鞏固。教師利用已經完成的網絡課件課堂集中講授知識框架，進行重點、難點的啟發式教學，適時地利用多媒體和網絡技術，將一些抽象的、難理解的分子和它的對稱元素（如對稱軸、對稱中心、對稱面）以及相應的對稱操作（如旋轉、反演、反映等）采用三維立體變化模型形象、直觀呈現，幫助學生高效地理解模型的結構和對稱原理，加強認知和應用的深度，從而增強教學效果、提高教學質量。課程立體化網絡資源方便學生隨時隨地進行基于資源的自主學習和協作研究。

2）提出協作研究問題。組織學生根據所關心的問題進行科學選題，提高協作有效性。協作研究問題的選擇要從已知與未知的知識聯系中引出問題；在重點與難點處制造問題；在理論與現實的結合點尋找問題。選好協作的主題后，要對這一主題進行科學的教學設計，提出完成這個問題的具體要求、方式和步驟。如表1所示，每個小組的研究題目分別獨立，但在三輪行動研究中保持研究的延伸性和針對性。

3）創建協作小組，明確任務分工。學習小組的組建是協作學習活動順利開展的前提。教師要對學生的分組進行認真研究設計，遵循“組內異質，組間同質”的原則，使各個小組總體水平基本一致，以保證各小組開展公平競爭。每組6人，分為8組后，教師進行協作學習的學法指導。如第一主題任務每組要求找3個分子，將其所有對稱元素標于分子上。明確的學習目標和責任分工是進行小組協作學習的關鍵要素。各小組推選出一名組長，組長組織成員討論主題，并明確成員分工，責任到人，幫助小組其他成員共同達到預期的協作學習目標。每個成員明白各自應該承擔的角色，掌握各自所分配的任務，分工協作，使協作學習有序有效地進行。如選擇搜索能力強的學生負責選材，選動手能力強的學生負責制作，選口頭能力表達較好的學生負責最后介紹本組作品，整個過程由組長負責。

4）協作過程進行以問題研究為主的混合式團隊協作學習，達到問題解決，進而進行團隊協作研究成果展示。

以問題研究為主的混合式團隊協作學習主要包括：

①學生利用網絡資源和教師提供的網絡教學資源以研究問題為核心進行自主探究學習；

②進行面對面與網絡環境相結合的基于問題的小組協作學習；

③進行基于網絡資源利用的團隊協作研究；

④進行團隊研究成果展示。

在學習過程中每一個學習者都應該明確自己的任務，在線討論、進入虛擬實驗室、網絡查資料、匯總、深度討論和形成研究報告。教師引導分別對各小組的結論進行分析，指出好的地方和不足之處，對學生提出要求和給予鼓勵。小組形成課題總結，給出正確結論，完成研究性學習報告，以網頁或小型專題網站的形式進行匯報和在線答辯。

5）小組間互動上采取小組競爭回答機制，達到多元化建構知識、共同學習的目標。如第一主題的對抗學習要求找到某一分子的所有對稱元素，但并不公示，向其他3組學生提問，回答采取競爭機制。其他研究小組的學生按照教學目標的要求和教學計劃，自主瀏覽該小組的研究課題，可提出問題進行討論、辯論和答疑，進行對抗式學習。教師發現疑難問題給予適當輔導。學生根據討論和反饋意見，修改補充、完善研究性學習報告。上述過程還可通過該課程的網絡教學平臺上的論壇進行。

6）實時評價與多元評價相結合，總結反思，整合多元觀點，促使協作知識多維建構。小組協作學習作為一種教學活動，當然也要教學過程的管理，即對小組協作學習進行指導、監督、檢查和考核。評價與反思是網絡環境下小組協作學習的一個重要環節。對學生的評價應體現評價主體的多元性和評價的發展性，即堅持以評價學習的過程為主，以對小組協作整體評價為主，小組評價與個人評價相結合的原則。在整個過程中教師進行實時點評和總結。教師可結合學生報告展開對學習內容的提問，并對其論據是否充分、論點是否切題，條理的有序性、結論合理性等方面對學生的學習效果進行總結評價。學生最終形成對知識綜合、多維、協作建構，強化科學的知識體系。

3 總結與體會

協作學習具有驚人的潛力和無窮的魅力。物理學家海森堡說過：“科學根源于交談。在不同的人協作之下，可能孕育出極為重要的科學成果?！毙〗M協作學習是現代教育的一種重要教學組織形式。網絡環境下基于問題的協作學習，既可以培養學生的自主學習能力、研究能力、團體協作精神和創新能力，還可以提高學生的信息素養。小組協作學習不僅注重競爭，而且注重協作，把具有刺激作用的競爭與具有促進作用的協作雙方協調起來，從而展開實質性的討論交流，實現促進性互動，培養學生的協作精神和競爭意識，激發學習興趣，讓學生感受不同的思維方式和解決問題的策略，有助于因材施教，彌補差異教學的不足，使每個學生都得到發展，形成以學生學習為中心的教學模式，從而促進教學效果的優化。

參考文獻

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