“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下偏遠(yuǎn)地區(qū)高校《結(jié)構(gòu)化學(xué)》教學(xué)研究*

梁姣利，李 雪,馮 丹

(伊犁師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 伊寧 835000)

2018年9月10日，習(xí)近平總書記在全國教育大會中強(qiáng)調(diào)“堅(jiān)持深化教育改革創(chuàng)新”，加快教育現(xiàn)代化建設(shè)是教育改革的方向。中國的科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更是對各個(gè)行業(yè)產(chǎn)生很大的沖擊，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新要素[1]的教育發(fā)展形態(tài)，它是教育創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步深度融合的教育新常態(tài)，互聯(lián)網(wǎng)與教育的融合為新時(shí)代下教育提供改革方向。

1 偏遠(yuǎn)地區(qū)高校結(jié)構(gòu)化學(xué)課程存在的問題

1.1 教學(xué)模式單一

目前，地方性院校結(jié)構(gòu)化學(xué)課程主要以單一的傳統(tǒng)教學(xué)為主，傳統(tǒng)的教學(xué)模式以“教師為中心”，以單一教材為教學(xué)依據(jù)，向?qū)W生填鴨式灌輸教材內(nèi)容。結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是化學(xué)、材料類相關(guān)專業(yè)的必修課程，此課程是在量子力學(xué)基礎(chǔ)上，從微觀的角度研究原子、分子以及各種晶體結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。課程內(nèi)容抽象難懂，涉及大量的高數(shù)物理知識，要求學(xué)生具有嚴(yán)密的邏輯思維能力和較好的空間想象能力。教師一味地用語言描述結(jié)構(gòu)化學(xué)的微觀結(jié)構(gòu)，學(xué)生難以形成感性認(rèn)識，無法理解課程中涉及到抽象知識，很難參與到課堂教學(xué)上，導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)的積極性。

以“共價(jià)鍵理論和分子結(jié)構(gòu)”章節(jié)為例，在講“分子軌道理論、多中心鍵與缺電子分子結(jié)構(gòu)、分子對稱性和分子點(diǎn)群”時(shí)，所講內(nèi)容幾乎都是立體結(jié)構(gòu)，教師在講課時(shí)除了用語言描述分子軌道成鍵理論，盡量采用平面二維模式來表現(xiàn)“分子結(jié)構(gòu)，分子對稱性和分子點(diǎn)群”結(jié)構(gòu)，但是空間想象力不好的同學(xué)還是很難把握好課堂內(nèi)容。筆者在講這一章節(jié)時(shí)，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生無法做到積極參與課堂活動(dòng)，都一直是筆者填鴨式灌輸，課后部分學(xué)生反饋上課效果不理想，上課內(nèi)容感覺聽不懂，也構(gòu)想不出空間結(jié)構(gòu)，不知道老師在說什么，期望教師可以有直觀的立體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，否則很難掌握和理解課堂上的教學(xué)內(nèi)容。

1.2 師資力量比較薄弱

偏遠(yuǎn)地方性本科院校，地理位置偏僻，環(huán)境較其他地區(qū)高校艱苦，除此之外，薪資待遇也不是很好，市區(qū)教師都不愿來偏遠(yuǎn)地區(qū)，導(dǎo)致很難招到水平相對較高的教師。筆者所在高校教師大部分來源于所在學(xué)校培養(yǎng)，都是從學(xué)校再到學(xué)校，碩士畢業(yè)的學(xué)生繼而擔(dān)任學(xué)校的教師，基本都是以傳統(tǒng)教學(xué)培養(yǎng)的教師，即采取填鴨式教學(xué)方式，任課教師對專業(yè)理論知識的理解和掌握不一定很扎實(shí)，尤其是“結(jié)構(gòu)化學(xué)”這門晦澀難懂的課程，只是通過填鴨式灌輸教學(xué)方式很難達(dá)到完全掌握和理解的狀態(tài)，導(dǎo)致任課教師也不具備扎實(shí)的專業(yè)知識。

對于部分偏遠(yuǎn)地區(qū)的高校，師生比例嚴(yán)重不足，幾乎每名教師都承擔(dān)多門課程同時(shí)擔(dān)任兼職教輔崗位，很多教師每天都是疲于各門課程的備課和上課以及其他的行政事務(wù)，教師很難做到一直從事某門課程內(nèi)容的探索和研究，大部分教師對所講課程內(nèi)容的深度掌握不夠，進(jìn)而就無法做到精心、合理地設(shè)計(jì)教學(xué)方案。教師在講授結(jié)構(gòu)化學(xué)的過程中，基本都是理論教授，以基礎(chǔ)概念講解為主，用語言描述地方式灌輸給學(xué)生，缺少課程的輔助教學(xué)模型，幾乎不存在三維立體動(dòng)態(tài)視頻，晦澀難懂的抽象微觀結(jié)構(gòu)理論內(nèi)容導(dǎo)致學(xué)生接受情況差，進(jìn)而影響教學(xué)效果。

1.3 學(xué)生生源素質(zhì)差異大

偏遠(yuǎn)地方性本本科院校由于地域性限制，導(dǎo)致大多數(shù)高校學(xué)生生源素質(zhì)相對較差。“高數(shù)、物理學(xué)科”幾乎是筆者所在學(xué)校大部分學(xué)生的短板，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)的困難。在偏遠(yuǎn)地方性高校，學(xué)生生源素質(zhì)差異較大。筆者所在高校，生源來自江蘇，四川，河南，河北，新疆等地區(qū)，部分學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握不一樣，對所講內(nèi)容的理解深度則不一樣，來自江蘇、四川等地學(xué)生具有較好的基礎(chǔ)，新疆學(xué)生則大部分基礎(chǔ)較差，有些學(xué)生因?yàn)閲彝ㄓ谜Z言掌握的不好，對課堂上所涉及的專業(yè)詞匯就無法當(dāng)時(shí)理解，進(jìn)而影響課堂上的教學(xué)內(nèi)容，影響上課效果。學(xué)生生源素質(zhì)差異的存在給教師教學(xué)帶來極大地挑戰(zhàn)，教師需要花費(fèi)較多的時(shí)間設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方式以兼顧生源差異。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)研究

2.1 軟件教學(xué)輔助結(jié)構(gòu)化學(xué)理論教學(xué)

結(jié)構(gòu)化學(xué)中微觀粒子的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律用肉眼無法觀察，教師通過語言描述，學(xué)生還是很茫然。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件[2-3]在教學(xué)中已經(jīng)被廣泛使用。在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中，某些抽象難以理解的部分可以采用計(jì)算機(jī)軟件輔助教學(xué)[4]。例如VESTA軟件應(yīng)用在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中案例，講解晶體結(jié)構(gòu)這一章內(nèi)容時(shí)，各種晶體結(jié)構(gòu)中提到的空位間隙，通過教師的言語描述學(xué)生很難理解微觀抽象結(jié)構(gòu)。VESTA三維顯示軟件可以將常見的晶體結(jié)構(gòu)中存在的多面體空位用立體圖形顯示出來，使學(xué)生很好的掌握各種晶體的空間構(gòu)型[5]。在講解晶體密堆積理論時(shí)，借助3D MAX三維動(dòng)畫軟件演示密堆積結(jié)構(gòu)的理論，經(jīng)由“密置列—密置層—密置雙層—ABC層堆積”的動(dòng)態(tài)視頻堆積操作，讓學(xué)生直觀感受到金屬原子的堆積過程，理解晶體的堆積理論。通過3D MAX三維動(dòng)畫軟件學(xué)生可以自己觀察多種金屬晶體的堆積分離過程，探索金屬晶體結(jié)構(gòu)的堆積規(guī)律[6]。

分子軌道和雙原子分子結(jié)構(gòu)軌道內(nèi)容比較抽象，需要學(xué)生有較強(qiáng)的空間想象力和邏輯思維力。借助Gaussian 軟件輔助教學(xué)，能通過變分原理求解能量最低值，進(jìn)而得波函數(shù)，即分子軌道中涉及的數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)形象的圖像化教學(xué)，通過原子軌道線性組合成分子軌道的圖像化演示，使學(xué)生直觀地理解成鍵三原則以及分子軌道的來歷和構(gòu)成。計(jì)算機(jī)軟件教學(xué)將靜止微觀的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)態(tài)化，使晦澀，枯燥難懂的內(nèi)容形象化，增加學(xué)生學(xué)習(xí)上的感性認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生對結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而主動(dòng)積極地參與課堂活動(dòng)，掌握課堂講授內(nèi)容。

2.2 慕課、微課等線上教學(xué)與線下課堂教學(xué)相結(jié)合的混合式教學(xué)

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，信息化教育已經(jīng)快速融入教育行業(yè)。慕課(大規(guī)模線上開放課程)是近年來的新型現(xiàn)代化教育技術(shù)手段，將傳統(tǒng)的限制空間、時(shí)間的學(xué)習(xí)形態(tài)徹底改變，使其整齊劃一的教學(xué)推進(jìn)方式不再成為唯一，學(xué)生可以根據(jù)自己的訴求實(shí)現(xiàn)差異化學(xué)習(xí)。中國慕課大學(xué)網(wǎng)推倒了各大高校的圍墻，為偏遠(yuǎn)地區(qū)，非重點(diǎn)大學(xué)的學(xué)生提供了更為開放，便利的學(xué)習(xí)條件，只要學(xué)生愿意學(xué)習(xí)，就可以學(xué)到重點(diǎn)大學(xué)的課程。除了慕課教學(xué)，微課教學(xué)也是參與其中。微課使利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，使用三維動(dòng)畫視頻、音頻、插入各種圖片，文字等各種多媒體內(nèi)容，制作教學(xué)視頻，例如在講解晶體構(gòu)型，分子軌道，電子云分布等可以采用三維動(dòng)畫，使教學(xué)形式更加形象生動(dòng)，寓教于樂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在結(jié)構(gòu)化學(xué)課程學(xué)習(xí)中，使學(xué)生更能積極主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，參與交流，將枯燥沉悶的課堂單一教學(xué)形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣虒W(xué)形式。微課以 其“短小 、 精悍、方便”的特點(diǎn)，快速成為各個(gè)高校的教學(xué)課程改革熱點(diǎn)。

國家精品課程資源網(wǎng)也為偏遠(yuǎn)地區(qū)，非重點(diǎn)大學(xué)的學(xué)生提供了方便，在國家精品課程資源網(wǎng)上有南開大學(xué)、浙江大學(xué)、蘭州大學(xué)等重點(diǎn)高校教師講解的結(jié)構(gòu)化學(xué)全套課程資源，南開大學(xué)，孫宏偉老師的結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)課件具有很多三維立體動(dòng)畫，在講“分子對稱性和分子點(diǎn)群”這一節(jié)的時(shí)候，可以很好地觀察繼而探索到分子對稱性規(guī)律。偏遠(yuǎn)地區(qū)生源差異較大的高校，可以采用購買相應(yīng)的精品課程資源，學(xué)生在上完課的基礎(chǔ)上可以反復(fù)查看網(wǎng)上課程資源，對不懂得內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)，思考直至自己理解掌握，同時(shí)基礎(chǔ)較差學(xué)生也可以結(jié)合網(wǎng)上的課程資源，結(jié)合課本知識點(diǎn)，對所講內(nèi)容提前進(jìn)行預(yù)習(xí)，減少上課的困難；基礎(chǔ)較好的同學(xué)可以記錄預(yù)習(xí)網(wǎng)上課程資源時(shí)自己所遇到問題，在課堂上提問教師，在課堂上解決學(xué)習(xí)課程中遇到的問題，進(jìn)而全面深刻的理解掌握課堂內(nèi)容。

線上教學(xué)模式可以滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)要求，使學(xué)生可以利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。目前，地方性高校的教學(xué)模式主要還是以課堂教學(xué)為主，學(xué)生緊靠微課，慕課教學(xué)模式很難保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。慕課，微課的教學(xué)課件以及作業(yè)測驗(yàn)等文件都是預(yù)先錄制或設(shè)置好，難以實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師的實(shí)時(shí)對話，教師對于學(xué)生的問題答案都會有一定的滯后性，除此之外，隨著各大高校單一線上課程的啟動(dòng)，學(xué)生在上課過程中存在找人刷課，找人替考的現(xiàn)象，目前純粹的線上教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)有效地監(jiān)管措施，教學(xué)效果評價(jià)也不是完全合理，導(dǎo)致學(xué)生的教學(xué)效果難以實(shí)現(xiàn)。線下的課堂教學(xué)可以作為線上教學(xué)的補(bǔ)充，對學(xué)生在線上教學(xué)時(shí)遇到的學(xué)習(xí)問題進(jìn)行討論進(jìn)而解答，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督。例如：學(xué)生在學(xué)習(xí)玩完三種鏡面操作的課程后，學(xué)生可以對自己學(xué)習(xí)到的知識，發(fā)表自己的認(rèn)識并舉出生活中的實(shí)例，隨時(shí)在課堂檢測學(xué)生掌握的教學(xué)效果。

2.3 利用互聯(lián)網(wǎng)資源教學(xué)

互聯(lián)網(wǎng)具有開放性、 共享性、空間性、互動(dòng)性，為高校教學(xué)課程的學(xué)習(xí)，為教師和學(xué)生學(xué)習(xí)各門課程提供了強(qiáng)大的交流平臺[7]。互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，教師的教學(xué)資源不再局限于具有一定滯后性的教材以及相關(guān)書籍，教師可以上網(wǎng)查閱資料隨時(shí)獲取最新的教學(xué)信息，當(dāng)代的大學(xué)生是和互聯(lián)網(wǎng)一同長大的一代，他們可以快速的網(wǎng)上獲取知識。教師可以建立或者向?qū)W生推薦一些優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)化學(xué)微信公眾號，結(jié)構(gòu)化學(xué)論壇等，利用這些平臺進(jìn)行微課推送，疑難問題解答，重點(diǎn)知識串講等環(huán)節(jié)，使學(xué)生可以利用碎片化時(shí)間來完成枯燥的結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)，同時(shí)減少教師多次重復(fù)的講解一些內(nèi)容，這些學(xué)習(xí)資源可以隨時(shí)、重復(fù)觀看，使學(xué)生完全掌握所講知識點(diǎn)。學(xué)生依據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，檢索相關(guān)的結(jié)構(gòu)化學(xué)精品課程視頻等優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，彌補(bǔ)偏遠(yuǎn)地區(qū)教師資源薄弱，教學(xué)水平偏低的短板。

3 結(jié) 語

互聯(lián)網(wǎng)+教育使結(jié)構(gòu)化學(xué)的課程學(xué)習(xí)不再是單一由教師描述的枯燥乏味課堂，使學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)興趣發(fā)生極大改變，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，成為學(xué)習(xí)的主體，實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)下的個(gè)性化差異化學(xué)習(xí)，成為結(jié)構(gòu)化學(xué)課堂教學(xué)的良好輔助手段。互聯(lián)網(wǎng)+教育是偏遠(yuǎn)地方性高校享受優(yōu)質(zhì)教育的最優(yōu)途徑，讓優(yōu)質(zhì)的教育資源在結(jié)構(gòu)化學(xué)課程中進(jìn)一步放大，實(shí)現(xiàn)更加開放，公平的教育模式。