結(jié)構(gòu)化學(xué)“雙線”融合教學(xué)模式探索

史小慧，劉青云

（重慶交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400074）

2020年初，教育部制定并開展“停課不停教、停課不停學(xué)”行動[1]。要求高校因地制宜地選擇與本校實(shí)際和網(wǎng)絡(luò)信息教學(xué)條件相符合的線上教學(xué)方案，通過規(guī)范管理及與課程平臺的配合，正確有效地監(jiān)管線上教學(xué)過程和課程內(nèi)容，確保高效線上教學(xué)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。此次線上教學(xué)，極大推動了我國教育信息改革的發(fā)展，拓展和補(bǔ)充了高校單一的線下教學(xué)模式和教學(xué)觀念，并逐漸向線上線下融合的“雙線”教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。

結(jié)構(gòu)化學(xué)是化學(xué)類專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)必修課，它是一門基于物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)來研究其結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系的科學(xué)[2]，也是一門直接應(yīng)用多種實(shí)驗(yàn)手段測定分子結(jié)構(gòu)與性能的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。課程目的主要是為了讓學(xué)生能從結(jié)構(gòu)和構(gòu)成的角度，理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)對物質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)活性、對稱性等方面所起的決定性作用。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，功能性材料的地位和應(yīng)用價值逐漸凸顯，如何對材料進(jìn)行功能化設(shè)計(jì)，改善或提高其性能，就需要運(yùn)用該課程的理論知識，找到材料性能與其種類和結(jié)構(gòu)間的關(guān)系。因此，結(jié)構(gòu)化學(xué)是一門由理論深入實(shí)踐的重要課程，其課堂教學(xué)的開展不僅能使學(xué)生理解和掌握相關(guān)理論知識，還能幫助學(xué)生理解材料結(jié)構(gòu)與性能間的構(gòu)效關(guān)系，激發(fā)學(xué)生對物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動規(guī)律的思考，對培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才起著至關(guān)重要的作用。

1 結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中存在的問題

結(jié)構(gòu)化學(xué)雖然屬于化學(xué)范疇，但結(jié)構(gòu)化學(xué)的內(nèi)容卻是以量子力學(xué)理論和現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ)的一門理論性極強(qiáng)的學(xué)科。與其他專業(yè)課相比，結(jié)構(gòu)化學(xué)內(nèi)容抽象，晦澀難懂，對學(xué)生的數(shù)學(xué)水平、邏輯思維能力和空間想象能力等都有一定的要求。由于結(jié)構(gòu)化學(xué)課程內(nèi)容具有強(qiáng)的理論性與數(shù)理性，許多學(xué)生對結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)習(xí)感到畏懼，導(dǎo)致其難以正確掌握物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系[3-4]。因此，在傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐中常常存在學(xué)生預(yù)習(xí)效果不理想、教學(xué)與實(shí)踐無法銜接、只關(guān)注知識課本知識的掌握不注重其他高階能力的培養(yǎng)等問題。

2 雙線融合教學(xué)模式研究

2.1 明確教學(xué)目標(biāo)，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

結(jié)構(gòu)化學(xué)的教學(xué)目標(biāo)除課程本身外，還要通過學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生初步建立結(jié)構(gòu)化思維，通過分析結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系來解決具體問題。首先，根據(jù)學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)，分析課程內(nèi)容并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，制定主要教學(xué)內(nèi)容和課程大綱同時確定教學(xué)的邏輯主線。其次，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，通過講解實(shí)驗(yàn)原理和演示實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生意識到結(jié)構(gòu)化學(xué)知識與化學(xué)實(shí)驗(yàn)緊密相連，打通實(shí)驗(yàn)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)與結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)科之間的界限。最后，根據(jù)上述設(shè)計(jì)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理取舍，并將其他高階能力如理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力等融入課程中，提高學(xué)生利用課堂所學(xué)知識分析和解決實(shí)際問題的能力。

2.2 開展多模式雙線融合教學(xué)

“雙線”混合式教學(xué)是傳統(tǒng)的面對面課堂教學(xué)與線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的有機(jī)融合，旨在突出學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中的主體地位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。我們采用多種教學(xué)形式和啟發(fā)式、開放式和以研促教式等多種教學(xué)模式，設(shè)計(jì)課前導(dǎo)預(yù)習(xí)、課中導(dǎo)學(xué)習(xí)、課后導(dǎo)提升的“雙線”混合教學(xué)模式，通過“課前—課中—課后”三個階段系統(tǒng)地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

2.2.1 課前啟發(fā)式教學(xué)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程內(nèi)容抽象，僅通過課堂講授難以使學(xué)生真正理解所學(xué)內(nèi)容。因此，根據(jù)課程的教學(xué)內(nèi)容和大綱要求，編制預(yù)習(xí)指導(dǎo)綱領(lǐng)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及課程特點(diǎn)，將課程內(nèi)容劃分成不同層次，概念性、容易理解的內(nèi)容放在線上學(xué)習(xí)，并提前一周在超星學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布本周的不同層次的學(xué)習(xí)任務(wù)和資料，同時有針對性地設(shè)置課前自測題，使學(xué)生隨時都可以帶著疑問和思考預(yù)習(xí)新知識。同時，學(xué)生還可通過學(xué)習(xí)資料自學(xué)、自測，并開展相應(yīng)的討論，達(dá)到使學(xué)生主動學(xué)習(xí)的效果。

2.2.2 課中開放式教學(xué)

由于結(jié)構(gòu)化學(xué)的課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，復(fù)雜枯燥的理論和煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)會讓學(xué)生產(chǎn)生厭降低學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效果。因此，在教學(xué)實(shí)踐中采用開放式教學(xué)，通過多樣化的教學(xué)手段提高學(xué)生對結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)習(xí)主動性，激發(fā)學(xué)生對結(jié)構(gòu)化學(xué)微觀未知領(lǐng)域的求知欲，提高課程的課堂教學(xué)效果。首先，上課前先通過學(xué)習(xí)通平臺或提問等方式有針對性地復(fù)合鞏固回顧自學(xué)內(nèi)容和上節(jié)課所學(xué)內(nèi)容。根據(jù)學(xué)生反饋的問題和課前自測題測試情況，以教師講授、同伴學(xué)習(xí)和討論或翻轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)等多種教學(xué)形式，同時結(jié)合不同知識點(diǎn)選擇科研或前沿案例豐富課堂內(nèi)容，提高學(xué)生的課堂參與度。通過啟發(fā)式和開放式教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生主動探究，增強(qiáng)學(xué)生的課堂融入感，發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體作用，主動地獲取知識和培養(yǎng)能力。對課程中抽象難懂的內(nèi)容如分子的對稱操作等，可以通過Chemistry3D等輔助軟件制作動態(tài)演示圖和立體模型圖，加深學(xué)生對結(jié)構(gòu)與性能間的構(gòu)效關(guān)系的認(rèn)識[5-6]，進(jìn)而提升學(xué)生的空間想象力，拓展學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。課后通過學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布測試，追蹤學(xué)生本次課堂內(nèi)容的掌握程度，利用平臺跟蹤和管理學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐數(shù)據(jù)，實(shí)時了解學(xué)情。

2.2.3 課后以研促教式教學(xué)

走近前沿并適時更新和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容是傳統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)理論課“常教常新”的關(guān)鍵。教師通過加強(qiáng)科研實(shí)踐，將最新科研成果和科研動態(tài)引入課堂教學(xué)紅和課后實(shí)踐，可以豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生了解科學(xué)前言，清楚結(jié)構(gòu)化學(xué)在科學(xué)研究中的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性。以科研動態(tài)為載體，在課后適當(dāng)添加研究性拓展任務(wù)，以學(xué)生為主體，通過引導(dǎo)學(xué)生使其自主構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)框架，同時開展以研促學(xué)，使學(xué)生將課堂所學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐技能相結(jié)合，深切感受由科研任務(wù)的獨(dú)立工作、團(tuán)結(jié)協(xié)作及成果總結(jié)等科研的工作過程。其中，教師起輔助作用，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生主動參與和完成每一環(huán)節(jié)，提高學(xué)生將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的能力。

2.3 《結(jié)構(gòu)化學(xué)》課程改革初步成效

針對我校材料物理專業(yè)1901菁英班學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和專業(yè)特點(diǎn)適時調(diào)整和優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計(jì)劃。1901菁英班共有37名同學(xué)，教學(xué)中學(xué)生的課堂出勤率為100%，課堂練習(xí)完成度也達(dá)到100%，課堂和課后討論完成度為92.3%，在教學(xué)評價中學(xué)生對結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)改革的滿意程度達(dá)到93.5%以上，充分學(xué)生課堂學(xué)習(xí)積極性高，學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真。“雙線”融合教學(xué)改革實(shí)踐實(shí)實(shí)在在提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性以及自主學(xué)習(xí)和探究問題的能力，在一定程度上使學(xué)生建立了專業(yè)發(fā)展的知識體系和思維體系。

3 結(jié)語

結(jié)構(gòu)化學(xué)是聯(lián)系無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)的紐帶，使整個化學(xué)學(xué)科成為有機(jī)的整體，但其內(nèi)容晦澀、理論性強(qiáng)，涉及較多空間立體結(jié)構(gòu)，學(xué)生的畏難情緒和學(xué)習(xí)難度都較大。因此，用“雙線”融合教育教學(xué)模式已成為結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)的趨勢。通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，采用啟發(fā)式、開放式、以研促教和以研促學(xué)等多種模式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，提高課堂教學(xué)效果和質(zhì)量。通過不斷地對課程教學(xué)改革和探索，真正做到常教常新，教學(xué)相長。