互聯(lián)網(wǎng)+在結構化學(xué)教學(xué)模式中的應用探析論文

　　摘要： 以培養創(chuàng )新能力強、具有較強實(shí)踐能力的人才為目標, 以陜西理工大學(xué)“結構化學(xué)”課程教學(xué)模式探索為例, 針對結構化學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題, 結合時(shí)代的發(fā)展的需求和素質(zhì)教育的實(shí)際要求, 嘗試引入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的多媒體、現代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等輔助工具, 將以“教”為中心的教學(xué)模式轉變?yōu)橐浴皩W(xué)”為中心, 旨在調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性, 激發(fā)求知欲, 變被動(dòng)為主動(dòng)學(xué)習, 從而達到提升結構化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

　　關(guān)鍵詞： 結構化學(xué); 互聯(lián)網(wǎng)+; 教學(xué)模式;

　　《結構化學(xué)》以量子力學(xué)理論為基礎, 通過(guò)研究微觀(guān)粒子的運動(dòng)規律, 揭示微觀(guān)物質(zhì)結構與性能關(guān)系的一門(mén)基礎學(xué)科[1]。學(xué)好結構化學(xué), 不僅要求學(xué)生具備物理、數學(xué)、無(wú)機化學(xué)和有機化學(xué)等相關(guān)知識, 還要求學(xué)生具有一定的邏輯分析能力、空間想象力和綜合運用知識解決問(wèn)題的能力。因此, 結構化學(xué)是化學(xué)專(zhuān)業(yè)公認的最難學(xué)的課程之一。由于結構化學(xué)中涉及許多比較抽象的內容, 教師無(wú)法通過(guò)傳統的課堂教學(xué)模式全面清晰的表述相關(guān)課堂內容, 從而對學(xué)生學(xué)習結構化學(xué)帶來(lái)了較大的阻力。隨著(zhù)信息時(shí)代的深入發(fā)展, “互聯(lián)網(wǎng)+”模式在深刻的影響著(zhù)人類(lèi)社會(huì )生活的方方面面, 教育領(lǐng)域也深受裨益[2,3,4,5]。因此, 教師應在充分認識到結構化學(xué)課程特點(diǎn)的基礎上, 結合“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代背景, 積極深入教學(xué)研究, 更新教學(xué)方法和手段, 探索與教學(xué)目標相適應的教學(xué)模式。

　　1 結構化學(xué)的課程地位及目前存在的問(wèn)題

　　《結構化學(xué)》課程是物理化學(xué)學(xué)科的重要分支, 是化學(xué)類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)必修課程。通過(guò)課程學(xué)習使學(xué)生了解“結構決定性質(zhì), 性質(zhì)反映結構”這一規律, 從而在更深層次上解釋各類(lèi)化學(xué)現象。該課程的基本任務(wù)是使學(xué)生掌握微觀(guān)物質(zhì)運動(dòng)的基本規律, 獲得原子、分子及晶體結構的基本理論、基礎知識, 了解物質(zhì)結構與性能關(guān)系, 加深對無(wú)機化學(xué)、有機化學(xué)等前修課程相關(guān)內容的理解, 為后續課程的學(xué)習打下必要的理論基礎。通過(guò)本課程的學(xué)習, 能夠培養學(xué)生應用物質(zhì)結構及其性質(zhì)關(guān)系的基本原理來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

　　以陜西理工大學(xué)“結構化學(xué)課程”的課堂教學(xué)為例, 目前仍采用以“教”為主, 以“學(xué)”為輔的課堂教學(xué)組織形式, 通過(guò)多媒體結合板書(shū)的講授方式進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。這種課堂教學(xué)組織模式難以充分調動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習的積極性。首先, 結構化學(xué)屬于理論基礎課, 與高等數學(xué)、無(wú)機化學(xué)、物理化學(xué)、有機化學(xué)等學(xué)科緊密相連, 對于學(xué)習者而言大多艱澀難懂[6]。其次, 學(xué)生僅靠教師在課堂上單一式灌輸及書(shū)本上對原子結構、化學(xué)鍵、對稱(chēng)性及晶體結構等概念的抽象描述, 難以讓學(xué)生深刻理解相關(guān)內容。教師在教學(xué)過(guò)程中, 刻意重視教學(xué)任務(wù)的落實(shí), 導致授課過(guò)程死板, 課堂氣氛沉悶。倘若學(xué)生基礎差, 學(xué)習和理解就較為吃力, 很容易在剛開(kāi)始學(xué)習時(shí)就已經(jīng)失去了學(xué)習興趣, 導致學(xué)生學(xué)習積極性不高, 甚至會(huì )使部分學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。再者這種傳統教學(xué)模式受到時(shí)間和空間制約, 不能夠滿(mǎn)足學(xué)生對重點(diǎn)難點(diǎn)部分反復學(xué)習理解的需求, 導致學(xué)生難以深刻理解知識要點(diǎn), 學(xué)習效果不理想, 這是課堂教學(xué)急需解決的一大弊端。

　　2 基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)模式的特點(diǎn)

　　在“互聯(lián)網(wǎng)+”的新型教學(xué)模式中, 教學(xué)內容以信息的形式存儲和傳遞, 并通過(guò)多種信息渠道實(shí)現課程的廣泛傳播。課程內容的獲取與教學(xué)互動(dòng)都以多媒體環(huán)境為基礎, 學(xué)生通過(guò)使用多媒體平臺可以隨時(shí)復習課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內容, 同時(shí)通過(guò)多媒體互動(dòng)平臺實(shí)現與老師和同學(xué)的互動(dòng)交流。當今是一個(gè)信息化的時(shí)代, 信息技術(shù)影響著(zhù)我們每一個(gè)人, 同時(shí)也深刻影響著(zhù)當代大學(xué)生的學(xué)習方式, 智能手機和電腦已經(jīng)基本成為學(xué)生的必備品, 加之我國網(wǎng)絡(luò )通信基礎設施和網(wǎng)絡(luò )覆蓋面的完善, 學(xué)生上網(wǎng)獲取信息十分便捷, 他們可以在網(wǎng)絡(luò )視頻教學(xué)網(wǎng)站上隨時(shí)學(xué)習授課視頻、獲取相關(guān)學(xué)習資料等。通過(guò)在網(wǎng)絡(luò )上主動(dòng)獲取自己需要的知識, 從而使學(xué)生們由在課堂上被動(dòng)接受式學(xué)習轉變?yōu)樵谒麄冃枰�或想要學(xué)習時(shí)在網(wǎng)上主動(dòng)學(xué)習, 達到更好的學(xué)習效果。網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放性和便利性、內容的豐富性, 為當代大學(xué)生提供了更加廣闊的學(xué)習空間。學(xué)生獲取知識的多元化和自主化, 能夠促使學(xué)生的綜合能力得到大幅提升[7]。因此, 目前在結構化學(xué)課程中使用“互聯(lián)網(wǎng)+新型教學(xué)模式”, 可以有效彌補傳統教學(xué)中的不足, 值得逐步探索和推廣。

　　這種新型的教學(xué)模式具有教學(xué)內容的豐富性和學(xué)習方式的靈活性[7]。教學(xué)內容的豐富性, 體現在網(wǎng)絡(luò )教學(xué)過(guò)程中, 可以集圖形、視頻、聲音、文字于一體, 不受實(shí)地教學(xué)環(huán)境設施和課堂時(shí)間的限制, 根據教學(xué)需要, 可以充分利用各種網(wǎng)絡(luò )資源和相關(guān)教學(xué)軟件, 將所要表達的課程內容充分展現出來(lái), 有利于調動(dòng)學(xué)生多感官參與學(xué)習并從多角度思考相關(guān)教學(xué)內容, 從而使學(xué)生更加容易理解和接受。而學(xué)習方式的靈活性, 體現在學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )獲取教學(xué)課件, 探討課后習題以及下載課外資料等。學(xué)生可以根據個(gè)人的時(shí)間安排, 隨時(shí)觀(guān)看學(xué)習相關(guān)的課程內容, 可以隨時(shí)和其他學(xué)習者進(jìn)行溝通交流, 而且隨著(zhù)多媒體網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的遠程人機交互功能的發(fā)展, 學(xué)生可以隨時(shí)檢測自己的學(xué)習效果, 及時(shí)了解自己的進(jìn)步與不足, 并按相關(guān)要求調整學(xué)習, 從而極大地提高學(xué)習質(zhì)量與效率。

　　鑒于上述特點(diǎn), 倘若在教學(xué)中使用“互聯(lián)網(wǎng)+”這個(gè)平臺, 將我校結構化學(xué)課程的教學(xué)模式進(jìn)行改革, 可以將抽象的文字描述轉化為形象的圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)等, 改變傳統教學(xué)模式, 提高教學(xué)的可視性和互動(dòng)性, 優(yōu)化學(xué)生們的學(xué)習體驗, 從而調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性, 激發(fā)他們的求知欲, 由傳統的被動(dòng)式、填鴨式教學(xué)轉變?yōu)榉e極的自主式學(xué)習, 從而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

　　3 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的課程教學(xué)改革

　　3.1《結構化學(xué)》翻轉課堂教學(xué)組織形式的探索

　　“互聯(lián)網(wǎng)+”新型授課模式的特點(diǎn)之一, 就是上課過(guò)程中由傳統的以“教”為主轉變?yōu)橐浴皩W(xué)”為主, 由此并產(chǎn)生了“翻轉課堂式”的教學(xué)模式[8], 這種模式實(shí)現了讓學(xué)生通過(guò)視頻學(xué)習知識, 然后帶著(zhù)問(wèn)題在課堂上和老師或者同學(xué)們相互交流討論的教學(xué)方式。因此, 在課堂教學(xué)中, 授課教師要圍繞教學(xué)大綱, 根據學(xué)生的認知特點(diǎn), 遵循由簡(jiǎn)單到復雜, 由感性到理性的認知規律, 精心設計視頻課程, 通過(guò)精心設計的問(wèn)題逐步激發(fā)學(xué)生的求知欲望和好奇心, 帶領(lǐng)學(xué)生逐步學(xué)習和理解相關(guān)課程內容, 并把握“以學(xué)生為主”這一主線(xiàn), 在課堂交流時(shí)要仔細分析學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解和掌握程度, 用啟發(fā)式和有針對性的引導式教學(xué)方法, 讓學(xué)生理解相關(guān)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內容。授課教師提前將授課內容的視頻、習題等教學(xué)資源發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )平臺上, 讓學(xué)生自己下載學(xué)習。學(xué)生也可根據自己對授課內容的理解, 制作多媒體課件, 走上講臺, 成為課堂教學(xué)的主體。例如:在進(jìn)行分子對稱(chēng)性教學(xué)時(shí), 針對學(xué)生難以理解的三種鏡面操作問(wèn)題, 授課教師可以將三種鏡面操作的概念教給學(xué)生, 然后列出幾個(gè)比較典型的例題讓學(xué)生自己分析討論, 調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性。在討論課上, 學(xué)生可將自己的觀(guān)點(diǎn)用課件的形式闡述, 實(shí)現互動(dòng)式交流。通過(guò)翻轉課堂教學(xué)模式的改革, 教師與學(xué)生間的關(guān)系從過(guò)去知識的單向傳授, 轉變?yōu)榕c學(xué)生互動(dòng)、互學(xué)的新型教學(xué)關(guān)系, 可提高師生間互動(dòng)的頻率和效率, 有效改善學(xué)生學(xué)習的主動(dòng)性和積極性。

　　3.2 互聯(lián)網(wǎng)+晶體結構模型制作

　　結構化學(xué)中有許多抽象的內容, 用傳統的方法講授, 學(xué)生不但感覺(jué)非常難以理解而且不易在頭腦中建立相應的概念。例如在結構化學(xué)教學(xué)中, 最為關(guān)鍵和最難解決的問(wèn)題是其中涉及的分子對稱(chēng)性、晶體的點(diǎn)陣結構、以及等徑圓球密堆積形式等用傳統教學(xué)手段進(jìn)行描述和講解清楚非常困難。如何解決這一問(wèn)題?為了加強學(xué)生對結構化學(xué)課程的興趣, 加深對此類(lèi)課程內容的深入理解, 我們初步嘗試組織學(xué)生進(jìn)行“互聯(lián)網(wǎng)+”晶體學(xué)模型制作, 要求學(xué)生利用Flash、Authorware等輔助軟件制作相關(guān)的動(dòng)畫(huà)視頻, 并在做模型的過(guò)程中掌握相關(guān)知識, 如金屬原子的堆積順序, 配位數, 晶胞類(lèi)型、結構基元、正四面體空隙及正八面體空隙等, 通過(guò)親自制作并講解相關(guān)課程內容, 可以通過(guò)觸覺(jué), 視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)等多層面增強學(xué)生對課程中抽象理論的理解, 有效提升教學(xué)效果。

　　3.3 利用計算化學(xué)的動(dòng)態(tài)模擬進(jìn)課堂

　　結構化學(xué)是一門(mén)理論性很強的課程, 涉及許多抽象概念。因此在理論教學(xué)的同時(shí)應該增設相關(guān)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節, 以加深學(xué)生對專(zhuān)業(yè)知識的理解與運用。目前陜西理工大學(xué)已開(kāi)設兩個(gè)與結構化學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)的實(shí)驗項目, 如:絡(luò )合物磁化率的測定、分子偶極矩的測定等實(shí)驗, 但這些實(shí)驗項目仍不能給學(xué)生提供足夠多的實(shí)踐練習機會(huì ), 而利用計算化學(xué)程序及互聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬軟件便可以解決此問(wèn)題。例如有機分子的振動(dòng)模式、有機立體化學(xué)瓦爾登翻轉實(shí)驗、原子軌道及分子軌道研究等。學(xué)生可以通過(guò)在線(xiàn)學(xué)習模擬結構化學(xué)課程章節相關(guān)內容。例如:有機立體化學(xué)瓦爾登翻轉實(shí)驗模擬中, 可通過(guò)改變反應物的進(jìn)攻方向, 觀(guān)察瓦爾登翻轉的角度變化。學(xué)生通過(guò)計算化學(xué)的動(dòng)態(tài)模擬學(xué)習, 可將典型化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)的基本原理、反應過(guò)程整合在一起, 從而更深層次理解課本知識, 提高學(xué)習效果。

　　4 結語(yǔ)

　　在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代, 通過(guò)應用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體形式等現代化的教學(xué)手段, 課題組將對結構化學(xué)課堂教學(xué)的組織形式、方法和手段進(jìn)行改革與探索, 旨在一定程度上將學(xué)生的學(xué)習由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng), 由課上變?yōu)檎n下, 提高學(xué)生的學(xué)習效率, 同時(shí)也督促教師不斷學(xué)習新的教學(xué)理念, 轉變和優(yōu)化傳統教學(xué)方式和手段。

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