物理化學(xué)線上線下相結(jié)合教學(xué)實踐與探究*

郭楠楠，呂 燕

(新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830046)

“物理化學(xué)”是一門借助物理學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的實驗手段和理論知識來探索和研究化學(xué)變化基本原理的科學(xué)[1-2]，是高校化學(xué)、化工、材料、食品、生物、環(huán)境工程等專業(yè)的必修理論課[3]。物理化學(xué)課程通常開設(shè)在本科二、三年級，是學(xué)生學(xué)好無機(jī)、有機(jī)、分析化學(xué)課程基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)的高階課程，是學(xué)生融會貫通所學(xué)理論知識的重要階段，是培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。目前，物理化學(xué)課程的教學(xué)多采取單純的線上或線下教學(xué)模式，教學(xué)效果較差[4]。因此，我們亟需轉(zhuǎn)變教學(xué)思維，改變單一教學(xué)模式，探討高效的物理化學(xué)教學(xué)模式。本文以生命科學(xué)與食品工程兩個專業(yè)的物理化學(xué)課程為例，進(jìn)行線上線下相結(jié)合教學(xué)的實踐和探究。

1 物理化學(xué)課程教學(xué)存在的問題

1.1 傳統(tǒng)線下教學(xué)模式存在的問題

物理化學(xué)課程具有概念抽象、內(nèi)容廣泛、公式繁雜、使用條件嚴(yán)格等特點，傳統(tǒng)教學(xué)模式無法使學(xué)生在有限的課堂內(nèi)充分理解課本中的知識點。

物理化學(xué)課程所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)、多組分系統(tǒng)熱力學(xué)、化學(xué)平衡、化學(xué)動力學(xué)、表面化學(xué)、電化學(xué)等。課程內(nèi)容極其豐富，前后章節(jié)連貫性強(qiáng)，新概念較多，公式較為復(fù)雜且邏輯性強(qiáng)。學(xué)生完全理解教學(xué)大綱中所體現(xiàn)的內(nèi)容需要花費大量的課堂時間。然而，對于非化學(xué)、化工專業(yè)的學(xué)生，物理化學(xué)理論課程一共只有48學(xué)時，教師無法在有限的時間內(nèi)把所有的知識點傳遞給學(xué)生，學(xué)生也無法在如此短的時間內(nèi)完全接收教師傳輸?shù)闹R點。課堂教學(xué)過程中，學(xué)生無法體會到學(xué)習(xí)帶來的自我效能感，從而降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師也無法得到學(xué)生的正向反饋，教學(xué)積極性也會大幅度降低。雙方的負(fù)反饋嚴(yán)重降低了物理化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。

此外，由于物理化學(xué)實驗課程教學(xué)時間安排的不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致部分實驗課程的內(nèi)容在理論課程尚未進(jìn)行的情況下就已經(jīng)開課。學(xué)生在沒有理論基礎(chǔ)的情況下，無法高效地理解實驗相關(guān)的理論和原理，從而對實驗課程和理論課程產(chǎn)生厭學(xué)心理。

1.2 線上教學(xué)模式存在的問題

近年來，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，各種線上教學(xué)形式不斷涌現(xiàn)，如雨課堂、騰訊會議、釘釘、云班課等。特別是，面對新冠疫情下學(xué)生無法到校學(xué)習(xí)的情況，傳統(tǒng)實驗教學(xué)遇到了極大的困難。為響應(yīng)教育部疫情期間“停課不停教，停課不停學(xué)”的要求，全國各類院校均采取了線上教學(xué)的教學(xué)手段。然而，線上進(jìn)行物理化學(xué)課程教學(xué)過程中也存在著諸多問題。

線上教學(xué)存在著知識點講解較快，有些問題學(xué)生還沒來得及反應(yīng)就已講完，且由于時空的阻隔，師生之間缺乏有效的交流方式，學(xué)生無法及時反饋自己遇到的問題。教師也不能及時了解學(xué)生所遇到的問題，使得學(xué)生成為孤立的學(xué)習(xí)個體。教學(xué)過程中紙質(zhì)版教材的缺失，學(xué)生僅有的電子版教材無法及時地與教師的PPT對應(yīng)，教師也不能把思維過程以及相關(guān)公式的推導(dǎo)過程通過板書及實物展示給學(xué)生，課堂效果大打折扣。此外，由于學(xué)生是在網(wǎng)絡(luò)背景下學(xué)習(xí)，老師無法有效監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)。久而久之會造成惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響學(xué)生對物理化學(xué)課程學(xué)習(xí)的積極性。

2 物理化學(xué)線上線下相結(jié)合教學(xué)實踐與探究

隨著疫情逐漸好轉(zhuǎn)，大部分學(xué)生可以返校進(jìn)行線下教育，本文通過線下教學(xué)結(jié)合線上雨課堂軟件進(jìn)行混合式教學(xué)，探索物理化學(xué)線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式。

2.1 課前學(xué)生進(jìn)行線上預(yù)習(xí)

線下教學(xué)前，教師可通過雨課堂將物理化學(xué)課程中的每一個章節(jié)設(shè)置成一個學(xué)習(xí)單元，每個章節(jié)按照課程講授目錄又可分為幾個小節(jié)，每小節(jié)都包含章節(jié)要點-預(yù)習(xí)課件-相關(guān)音視頻-在線測試-問題討論等部分。教師課前發(fā)送預(yù)習(xí)課件和本次課程相關(guān)的視頻文件，學(xué)生可通過微信中雨課堂系統(tǒng)的提醒進(jìn)行課前PPT和相關(guān)音視頻文件的觀看，并在雨課堂或微信中對難以有效掌握的知識點進(jìn)行重點標(biāo)注和反饋[5-6]。教師則可通過雨課堂的統(tǒng)計結(jié)果掌握每一位同學(xué)觀看音視頻、PPT等相關(guān)預(yù)習(xí)資料的進(jìn)度，從而清晰地了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況以避免線下教學(xué)課前對學(xué)生預(yù)習(xí)情況一知半解的弊端。此外，教師還可以通過匯總雨課堂中學(xué)生反饋的問題以及學(xué)生難以理解的知識點，在線下教學(xué)過程中有針對性的進(jìn)行教學(xué)，從而使得線下課堂效率更加高效。

課前線上預(yù)習(xí)，不僅可以督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，還可以使學(xué)生帶著疑問進(jìn)行聽課，從而有效增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和求知的主動性[7]。學(xué)生的課前線上預(yù)習(xí)部分也可以作為其平時成績的重要組成部分，為進(jìn)一步提高學(xué)生期末綜合成績拓展了新的方向。

2.2 線上線下相結(jié)合，進(jìn)行針對性的課堂教學(xué)

雨課堂對學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況的統(tǒng)計以及學(xué)生在微信群中對難以理解的知識點進(jìn)行反饋，為教師在線下課堂中實施具有針對的教學(xué)方案提供了有效的依據(jù)[7]。針對生命科學(xué)以及食品工程專業(yè)課程理論性和應(yīng)用性的特點，教師可在學(xué)生有效預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，將更多的線下教學(xué)時間用于相關(guān)理論以及公式的推導(dǎo)和重點應(yīng)用的講解，著重強(qiáng)調(diào)各個定理以及公式的使用條件。并結(jié)合實際應(yīng)用，使學(xué)生對生命科學(xué)的相關(guān)理論知識理解的更為透徹。例如，在學(xué)習(xí)滲透壓的影響時，學(xué)生可以通過線上預(yù)習(xí)掌握稀溶液蒸氣壓降低、沸點升高、凝固點降低，以及產(chǎn)生滲透壓四種稀溶液依數(shù)性及稀溶液依數(shù)性產(chǎn)生的原因。教師課堂教學(xué)時結(jié)合生命科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)知識，以生物體內(nèi)不同體液之間的滲透壓為例，引導(dǎo)學(xué)生從不同方面理解滲透壓產(chǎn)生的機(jī)理、滲透壓與化學(xué)勢的關(guān)系、滲透壓的計算方法等。之后，進(jìn)一步聯(lián)系滲透壓在滲透和反滲透方面的作用，進(jìn)而了解滲透壓在海水淡化、生物醫(yī)藥方面的應(yīng)用。使學(xué)生能夠更清楚直觀地了解為什么學(xué)習(xí)以及怎么學(xué)習(xí)滲透壓相關(guān)知識。后續(xù)，學(xué)生還可通過教師課后上傳至雨課堂系統(tǒng)中相關(guān)知識點總結(jié)以及相關(guān)視頻進(jìn)一步鞏固吸收。

教師在線下授課過程中，結(jié)合線上雨課堂中的實時發(fā)送試題、視頻等功能及時向?qū)W生提問。學(xué)生則可通過雨課堂中的投稿、彈幕、投票等功能實時進(jìn)行實時交流與溝通。課后教師可通過系統(tǒng)對學(xué)生的反饋結(jié)果進(jìn)行分析，及時了解大部分的學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)以及對相應(yīng)知識點的理解情況，為后續(xù)針對性教學(xué)指清方向，從而顯著提高課堂效率。學(xué)期末時，可通過雨課堂系統(tǒng)總結(jié)學(xué)生在課堂上的活躍程度，此項指標(biāo)亦可作為平時成績的一部分。

2.3 建立線上線下混合式平時成績評教體系

傳統(tǒng)線下教學(xué)模式學(xué)生平時成績主要是由學(xué)生的考勤以及課后作業(yè)批改決定。由于課堂時間限制，無法使每個學(xué)生都參與到教學(xué)過程中，教師也無法全面高效地評價每一位學(xué)生，從而使得學(xué)生的課堂表現(xiàn)無法直接體現(xiàn)在最終平時成績中。而線上線下相結(jié)合的模式，教師不僅可以在課堂上直觀的觀察每一位學(xué)生的課堂表現(xiàn)，也可通過課后雨課堂系統(tǒng)總結(jié)進(jìn)一步對學(xué)生平時參與課堂的積極性進(jìn)行評估。將占課程學(xué)習(xí)的主要部分的課堂表現(xiàn)納入到平時成績的賦分規(guī)則中，從而培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。此外，傳統(tǒng)課后作業(yè)均是由學(xué)生寫在作業(yè)本上交給教師統(tǒng)一批改，學(xué)生在上交以及教師在批改過程中都會浪費大量的時間和精力。對于簡單的客觀題，教師通過雨課堂的考試系統(tǒng)進(jìn)行出題，學(xué)生則可通過相關(guān)微信小程序進(jìn)行答題，后由系統(tǒng)進(jìn)行智能判定并給出結(jié)果。這種方式不僅增加了學(xué)生在答題過程中的趣味性，也降低了教師在后續(xù)作業(yè)批改過程中的工作量。另外，后臺對于作業(yè)的統(tǒng)計信息也為平時成績的賦予提供了直觀依據(jù)。通過上述方法，教師可以根據(jù)課前預(yù)習(xí)、課堂參與程度以及課后作業(yè)三個方面對學(xué)生平時成績進(jìn)行客觀、高效的評價(表1)。

表1 學(xué)生平時成績組成

3 結(jié)語

隨著線上授課軟件的發(fā)展與完善，線上線下結(jié)合的授課模式逐步成為各高校師生認(rèn)可的一種高效教學(xué)模式。實踐證明，借助于雨課堂線上教學(xué)平臺構(gòu)建線上線下相結(jié)合的物理化學(xué)課程教學(xué)模式可有效的調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。也有助于任課教師及時掌握每一名學(xué)生對相關(guān)知識點的掌握程度，從而有針對性的制定相應(yīng)的教學(xué)方案，以期達(dá)到良好的教學(xué)效果，為國家和社會培養(yǎng)更多優(yōu)秀的理工科畢業(yè)生。