雙維雙層《結(jié)構(gòu)化學(xué)》混合式線上教學(xué)初探*

趙燕云，程學(xué)禮

(泰山學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，山東 泰安 271000)

新冠病毒疫情給學(xué)校正常的教學(xué)秩序帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，打亂了教師的教學(xué)計(jì)劃。為了貫徹落實(shí)習(xí)總書(shū)記關(guān)于堅(jiān)決打贏防疫阻擊戰(zhàn)的重要指示精神，教育部適時(shí)發(fā)布了延期開(kāi)學(xué)和“停課不停教、停課不停學(xué)”的指導(dǎo)意見(jiàn)[1]，高等學(xué)校化學(xué)類(lèi)指導(dǎo)委員會(huì)也發(fā)布了延期開(kāi)學(xué)期間利用在線教學(xué)資源開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的指導(dǎo)性意見(jiàn)。高校教師積極響應(yīng)號(hào)召，充分利用各種課程平臺(tái)和在線教學(xué)資源，積極進(jìn)行線上教學(xué)的實(shí)踐和探索。經(jīng)過(guò)了一個(gè)月的不斷摸索和嘗試，高校教師普遍能夠熟練進(jìn)行在線教學(xué)，課堂教學(xué)的目標(biāo)也逐漸由“如何教”向“如何教好”轉(zhuǎn)變。有實(shí)力的高等院校也利用自建慕課等形式豐富線上資源，并主動(dòng)公開(kāi)和分享教學(xué)資源和教學(xué)方法。

《結(jié)構(gòu)化學(xué)》課程是化學(xué)(師范)、材料化學(xué)、高分子材料與工程等化學(xué)類(lèi)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)主干課，其最重要的任務(wù)是講授量子力學(xué)和群論這兩大理論工具，教學(xué)內(nèi)容抽象，教學(xué)難度大，學(xué)生理解起來(lái)相對(duì)困難。地方本科院校數(shù)量眾多，教師教學(xué)任務(wù)重，但普遍師資力量、教學(xué)條件和資源有限，難以建設(shè)完善的在線課程平臺(tái)，如何有效開(kāi)展《結(jié)構(gòu)化學(xué)》線上教學(xué)，保證教學(xué)質(zhì)量成為當(dāng)務(wù)之急。我們利用南開(kāi)大學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程網(wǎng)站的教學(xué)資源，采用QQ群分享屏幕、釘釘直播等形式，有效地開(kāi)展了《結(jié)構(gòu)化學(xué)》課堂教學(xué)。我們的教學(xué)方法有一定的代表性，期待我們的教學(xué)模式能為數(shù)量眾多的地方兄弟院校提供借鑒，并請(qǐng)同行批評(píng)指正。

1 遠(yuǎn)程教學(xué)設(shè)計(jì)

疫情期間的網(wǎng)上教學(xué)面臨諸多問(wèn)題，遠(yuǎn)程教學(xué)須先圍繞課程內(nèi)容做好教學(xué)設(shè)計(jì)，尤其要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膯?wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題有目的地學(xué)習(xí)。教學(xué)設(shè)計(jì)也成為考核教師網(wǎng)上授課的重要依據(jù)。我們?cè)O(shè)計(jì)了教學(xué)內(nèi)容和科學(xué)素養(yǎng)并重，線上、線下和課堂內(nèi)、課堂外相結(jié)合的《結(jié)構(gòu)化學(xué)》課程雙維雙層教學(xué)思想和教學(xué)目標(biāo)，在完成教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)(圖1)。

圖1 《結(jié)構(gòu)化學(xué)》教學(xué)設(shè)計(jì)思想及教學(xué)目標(biāo)和要求體系

任課教師要提前做好網(wǎng)上教學(xué)的規(guī)劃。由于放假時(shí)疫情尚未發(fā)生，學(xué)生大多沒(méi)帶教材，因此，為便于學(xué)生自學(xué)和預(yù)習(xí)，我們提前將教材內(nèi)容、教案、課件及相關(guān)資料發(fā)給學(xué)生。授課課件也要做一定調(diào)整，便于學(xué)生使用。直播的時(shí)間和方式、直播授課前的預(yù)習(xí)要求、考核要求等，需提前通知學(xué)生，確保學(xué)生按時(shí)參與學(xué)習(xí)。網(wǎng)上授課過(guò)程要做好過(guò)程記錄，控制學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度及效率，及時(shí)進(jìn)行網(wǎng)上測(cè)驗(yàn)、答疑、輔導(dǎo)。網(wǎng)上指導(dǎo)和答疑時(shí)教師要有針對(duì)性地以問(wèn)題為主進(jìn)行交流。授課時(shí)教師應(yīng)隨時(shí)利用技術(shù)手段測(cè)試學(xué)生在線學(xué)習(xí)情況，密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，不能只是單純的授課。

2 遠(yuǎn)程課堂教學(xué)

2.1 預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，課前通過(guò)QQ群把教學(xué)課件發(fā)給學(xué)生，并根據(jù)教學(xué)內(nèi)容給出知識(shí)要點(diǎn)，讓學(xué)生利用南開(kāi)大學(xué)國(guó)家級(jí)結(jié)構(gòu)化學(xué)精品課程網(wǎng)站[2]的視頻資料，帶問(wèn)題進(jìn)行預(yù)習(xí)。孫宏偉教授的精品課程網(wǎng)站包括了電子課件、參考書(shū)目、習(xí)題解答、素材資源、習(xí)題講解、網(wǎng)絡(luò)鏈接在內(nèi)的全部學(xué)習(xí)資料，特別是提供了全程視頻、課堂錄像和重點(diǎn)講解等多種形式的教學(xué)視頻，非常方便學(xué)生預(yù)習(xí)、自學(xué)和課后復(fù)習(xí)。

在開(kāi)課前的建群、建立班級(jí)課堂的準(zhǔn)備過(guò)程中，我們分享給學(xué)生“網(wǎng)紅”小說(shuō)《上帝擲骰子嗎？─量子物理史話》[3]，增加課程的趣味性，并要求同學(xué)們自學(xué)緒論。要求學(xué)生預(yù)習(xí)的部分都是簡(jiǎn)單易懂的知識(shí)點(diǎn)，或是與《無(wú)機(jī)化學(xué)》結(jié)合緊密的結(jié)論，更多的是下節(jié)課的課堂教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)要求，避免讓學(xué)生自學(xué)艱澀的量子力學(xué)新知識(shí)而引起畏懼心理。例如，對(duì)第一章“量子力學(xué)基礎(chǔ)”第1次課，要求學(xué)生弄清：(1)量子力學(xué)的起源與發(fā)展；(2)什么是“量子”。第2次課，我們準(zhǔn)備的預(yù)習(xí)問(wèn)題是：

(1)Planck的量子假說(shuō)中，諧振子的能量公式是什么？

(2)角動(dòng)量的量子化中，角動(dòng)量是以哪個(gè)物理量為單位的？

(3)你認(rèn)為舊量子論的主要缺陷是什么？

2.2 簽 到

采用釘釘(DingTalk)[4]發(fā)起簽到。釘釘簽到只能通過(guò)手機(jī)版，在“在線課堂”模塊發(fā)起課程簽到，并可以設(shè)定簽到截止時(shí)間。釘釘?shù)膬?yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定、流暢，界面簡(jiǎn)潔。

2.3 課堂直播

目前普遍采用的課堂直播方式有QQ群、釘釘、超星學(xué)習(xí)通、超星爾雅、超星泛雅、雨課堂、云課堂、智慧樹(shù)、騰訊會(huì)議、騰訊課堂等很多種，我們最常采用的是在班級(jí)QQ群“分享屏幕”進(jìn)行音頻直播。在開(kāi)學(xué)初期，我們刻意繞開(kāi)網(wǎng)速慢甚至無(wú)法登錄的在線課程平臺(tái)，采用QQ群分享屏幕的方式有效地開(kāi)展了課堂教學(xué)。據(jù)騰訊云社區(qū)數(shù)據(jù)，QQ可以維持3億以上的用戶同時(shí)在線[5]，因此，即使是在網(wǎng)絡(luò)不佳的情況下(本班就有“蹭”鄰居網(wǎng)上課的情況存在)仍能維持在線教學(xué)。QQ群是一個(gè)多用戶協(xié)同的交流平臺(tái)，它的另一個(gè)大優(yōu)勢(shì)是可以方便地傳遞各種課堂資料。為保證授課過(guò)程的流暢性，越來(lái)越多的教師采用“自主學(xué)習(xí)+答疑”或者“自主學(xué)習(xí)+直播”的方式開(kāi)課，直播課程時(shí)盡量采用語(yǔ)音直播，錄課堂視頻時(shí)采用“錄屏”的方式效果更好。

在不使用手寫(xiě)白板的情況下，我們采用演示輔助軟件ZoomIt進(jìn)行PPT課件寫(xiě)屏和板書(shū)。這款寫(xiě)屏軟件體積極小，完全免費(fèi)，易于使用。在授課過(guò)程中，我們用ZoomIt的白板功能對(duì)公式推導(dǎo)、例題和重要公式進(jìn)行板書(shū)，較好地模擬了傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)程(圖2)。

圖2 用ZoomIt板書(shū)一維勢(shì)箱定態(tài)Schr?dinger方程求解

2.4 課堂討論

在完成重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題的講授之后，在線建立主題討論，課堂教學(xué)進(jìn)入課堂討論和輔導(dǎo)答疑環(huán)節(jié)。這些問(wèn)題一般是比較簡(jiǎn)單且與日常生活相關(guān)，或是具有多種可能性和爭(zhēng)議性的問(wèn)題，或是讓學(xué)生發(fā)表自己的看法和見(jiàn)解。如在介紹緒論的時(shí)候，教師提出“你認(rèn)為物理學(xué)在化學(xué)學(xué)科發(fā)展中起到怎樣的作用”的問(wèn)題讓學(xué)生展開(kāi)課題討論(圖3)。在課堂討論不活躍的情況下，會(huì)設(shè)置搶答環(huán)節(jié)，積極回答問(wèn)題的前幾名同學(xué)將獲得平時(shí)成績(jī)獎(jiǎng)勵(lì)。

圖3 利用QQ群進(jìn)行課堂討論

2.5 作 業(yè)

3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

教學(xué)考核應(yīng)該堅(jiān)持過(guò)程化考核和終結(jié)性考核相結(jié)合的模式，尤其要強(qiáng)化線下考核，通過(guò)線下考核管理線上學(xué)習(xí)行為。然而，疫情期間難以開(kāi)展線下評(píng)測(cè)，過(guò)程化考核應(yīng)以線上考核結(jié)果為主。網(wǎng)上授課時(shí)應(yīng)及時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行網(wǎng)上測(cè)試，我們基本能做到每周測(cè)試一次，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和狀況。完成在線章節(jié)測(cè)驗(yàn)也是反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要手段。遠(yuǎn)程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)比傳統(tǒng)課堂精煉，但要保證教學(xué)質(zhì)量，不會(huì)比傳統(tǒng)課堂教學(xué)降低要求。從前兩章“量子力學(xué)基礎(chǔ)”和“原子結(jié)構(gòu)”的教學(xué)評(píng)價(jià)來(lái)看，教學(xué)效果良好。

鑒于開(kāi)展線下教學(xué)環(huán)節(jié)很可能無(wú)法開(kāi)展的情況下，本學(xué)期課程考核擬以以下方式進(jìn)行：一是在線學(xué)習(xí)的表現(xiàn)，占20%左右權(quán)重，依據(jù)為來(lái)自考勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)；二是階段小考(包括周測(cè)、章節(jié)考試等)和期中考試占20%權(quán)重；三是期末考試，占60%權(quán)重，具體考核辦法根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著“停課不停學(xué)”的不斷推進(jìn)，各在線教學(xué)平臺(tái)如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)并活躍起來(lái)。無(wú)論選用哪一家平臺(tái)，教學(xué)的目的都是對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行有效的監(jiān)督和管控，任課教師應(yīng)即時(shí)查看平臺(tái)每門(mén)課的上課情況，幫助學(xué)校實(shí)施有效的過(guò)程性監(jiān)督，并對(duì)課程教學(xué)效果和問(wèn)題學(xué)生進(jìn)行預(yù)警，達(dá)到持續(xù)優(yōu)化的目的。