“互联网+”在结构化学教学模式中的应用探析

时间:2019-09-27

　　摘要： 以培养创新能力强、具有较强实践能力的人才为目标, 以陕西理工大学“结构化学”课程教学模式探索为例, 针对结构化学教学中存在的问题, 结合时代发展的需求和素质教育的实际要求, 尝试引入“互联网+”时代的多媒体、现代网络技术等辅助工具, 将以“教”为中心的教学模式转变为以“学”为中心, 旨在调动学生的学习兴趣和积极性, 激发求知欲, 变被动为主动学习, 从而达到提升结构化学课程的教学质量和教学效果。

　　关键词： 结构化学; 互联网+; 教学模式;

　　《结构化学》以量子力学理论为基础, 通过研究微观粒子的运动规律, 揭示微观物质结构与性能关系的一门基础学科[1]。学好结构化学, 不仅要求学生具备物理、数学、无机化学和有机化学等相关知识, 还要求学生具有一定的逻辑分析能力、空间想象力和综合运用知识解决问题的能力。因此, 结构化学是化学专业公认的最难学的课程之一。由于结构化学中涉及许多比较抽象的内容, 教师无法通过传统的课堂教学模式全面清晰的表述相关课堂内容, 从而对学生学习结构化学带来了较大的阻力。随着信息时代的深入发展, “互联网+”模式在深刻的影响着人类社会生活的方方面面, 教育领域也深受裨益[2,3,4,5]。因此, 教师应在充分认识到结构化学课程特点的基础上, 结合“互联网+”的时代背景, 积极深入教学研究, 更新教学方法和手段, 探索与教学目标相适应的教学模式。

　　1 结构化学的课程地位及目前存在的问题

　　《结构化学》课程是物理化学学科的重要分支, 是化学类本科专业的一门重要的专业必修课程。通过课程学习使学生了解“结构决定性质, 性质反映结构”这一规律, 从而在更深层次上解释各类化学现象。该课程的基本任务是使学生掌握微观物质运动的基本规律, 获得原子、分子及晶体结构的基本理论、基础知识, 了解物质结构与性能关系, 加深对无机化学、有机化学等前修课程相关内容的理解, 为后续课程的学习打下必要的理论基础。通过本课程的学习, 能够培养学生应用物质结构及其性质关系的基本原理来分析和解决实际问题的能力。

　　以陕西理工大学“结构化学课程”的课堂教学为例, 目前仍采用以“教”为主, 以“学”为辅的课堂教学组织形式, 通过多媒体结合板书的讲授方式进行教学活动。这种课堂教学组织模式难以充分调动学生自主学习的积极性。首先, 结构化学属于理论基础课, 与高等数学、无机化学、物理化学、有机化学等学科紧密相连, 对于学习者而言大多艰涩难懂[6]。其次, 学生仅靠教师在课堂上单一式灌输及书本上对原子结构、化学键、对称性及晶体结构等概念的抽象描述, 难以让学生深刻理解相关内容。教师在教学过程中, 刻意重视教学任务的落实, 导致授课过程死板, 课堂气氛沉闷。倘若学生基础差, 学习和理解就较为吃力, 很容易在刚开始学习时就已经失去了学习兴趣, 导致学生学习积极性不高, 甚至会使部分学生产生厌学情绪。再者这种传统教学模式受到时间和空间制约, 不能够满足学生对重点难点部分反复学习理解的需求, 导致学生难以深刻理解知识要点, 学习效果不理想, 这是课堂教学急需解决的一大弊端。

　　2 基于互联网的教学模式的特点

　　在“互联网+”的新型教学模式中, 教学内容以信息的形式存储和传递, 并通过多种信息渠道实现课程的广泛传播。课程内容的获取与教学互动都以多媒体环境为基础, 学生通过使用多媒体平台可以随时复习课程中的重点和难点内容, 同时通过多媒体互动平台实现与老师和同学的互动交流。当今是一个信息化的时代, 信息技术影响着我们每一个人, 同时也深刻影响着当代大学生的学习方式, 智能手机和电脑已经基本成为学生的必备品, 加之我国网络通信基础设施和网络覆盖面的完善, 学生上网获取信息十分便捷, 他们可以在网络视频教学网站上随时学习授课视频、获取相关学习资料等。通过在网络上主动获取自己需要的知识, 从而使学生们由在课堂上被动接受式学习转变为在他们需要或想要学习时在网上主动学习, 达到更好的学习效果。网络的开放性和便利性、内容的丰富性, 为当代大学生提供了更加广阔的学习空间。学生获取知识的多元化和自主化, 能够促使学生的综合能力得到大幅提升[7]。因此, 目前在结构化学课程中使用“互联网+新型教学模式”, 可以有效弥补传统教学中的不足, 值得逐步探索和推广。

　　这种新型的教学模式具有教学内容的丰富性和学习方式的灵活性[7]。教学内容的丰富性, 体现在网络教学过程中, 可以集图形、视频、声音、文字于一体, 不受实地教学环境设施和课堂时间的限制, 根据教学需要, 可以充分利用各种网络资源和相关教学软件, 将所要表达的课程内容充分展现出来, 有利于调动学生多感官参与学习并从多角度思考相关教学内容, 从而使学生更加容易理解和接受。而学习方式的灵活性, 体现在学生可以通过网络获取教学课件, 探讨课后习题以及下载课外资料等。学生可以根据个人的时间安排, 随时观看学习相关的课程内容, 可以随时和其他学习者进行沟通交流, 而且随着多媒体网络技术的远程人机交互功能的发展, 学生可以随时检测自己的学习效果, 及时了解自己的进步与不足, 并按相关要求调整学习, 从而极大地提高学习质量与效率。

　　鉴于上述特点, 倘若在教学中使用“互联网+”这个平台, 将我校结构化学课程的教学模式进行改革, 可以将抽象的文字描述转化为形象的图像、声音、动画等, 改变传统教学模式, 提高教学的可视性和互动性, 优化学生们的学习体验, 从而调动学生学习的积极性, 激发他们的求知欲, 由传统的被动式、填鸭式教学转变为积极的自主式学习, 从而提高教学质量和教学效果。

　　3 基于“互联网+”模式的课程教学改革

　　3.1《结构化学》翻转课堂教学组织形式的探索

　　“互联网+”新型授课模式的特点之一, 就是上课过程中由传统的以“教”为主转变为以“学”为主, 由此并产生了“翻转课堂式”的教学模式[8], 这种模式实现了让学生通过视频学习知识, 然后带着问题在课堂上和老师或者同学们相互交流讨论的教学方式。因此, 在课堂教学中, 授课教师要围绕教学大纲, 根据学生的认知特点, 遵循由简单到复杂, 由感性到理性的认知规律, 精心设计视频课程, 通过精心设计的问题逐步激发学生的求知欲望和好奇心, 带领学生逐步学习和理解相关课程内容, 并把握“以学生为主”这一主线, 在课堂交流时要仔细分析学生对相关知识点的理解和掌握程度, 用启发式和有针对性的引导式教学方法, 让学生理解相关的重点和难点内容。授课教师提前将授课内容的视频、习题等教学资源发送到网络平台上, 让学生自己下载学习。学生也可根据自己对授课内容的理解, 制作多媒体课件, 走上讲台, 成为课堂教学的主体。例如:在进行分子对称性教学时, 针对学生难以理解的三种镜面操作问题, 授课教师可以将三种镜面操作的概念教给学生, 然后列出几个比较典型的例题让学生自己分析讨论, 调动学生学习的积极性。在讨论课上, 学生可将自己的观点用课件的形式阐述, 实现互动式交流。通过翻转课堂教学模式的改革, 教师与学生间的关系从过去知识的单向传授, 转变为与学生互动、互学的新型教学关系, 可提高师生间互动的频率和效率, 有效改善学生学习的主动性和积极性。

　　3.2 互联网+晶体结构模型制作

　　结构化学中有许多抽象的内容, 用传统的方法讲授, 学生不但感觉非常难以理解而且不易在头脑中建立相应的概念。例如在结构化学教学中, 最为关键和最难解决的问题是其中涉及的分子对称性、晶体的点阵结构、以及等径圆球密堆积形式等用传统教学手段进行描述和讲解清楚非常困难。如何解决这一问题?为了加强学生对结构化学课程的兴趣, 加深对此类课程内容的深入理解, 我们初步尝试组织学生进行“互联网+”晶体学模型制作, 要求学生利用Flash、Authorware等辅助软件制作相关的动画视频, 并在做模型的过程中掌握相关知识, 如金属原子的堆积顺序, 配位数, 晶胞类型、结构基元、正四面体空隙及正八面体空隙等, 通过亲自制作并讲解相关课程内容, 可以通过触觉, 视觉和听觉等多层面增强学生对课程中抽象理论的理解, 有效提升教学效果。

　　3.3 利用计算化学的动态模拟进课堂

　　结构化学是一门理论性很强的课程, 涉及许多抽象概念。因此在理论教学的同时应该增设相关实践教学环节, 以加深学生对专业知识的理解与运用。目前陕西理工大学已开设两个与结构化学专业相关的实验项目, 如:络合物磁化率的测定、分子偶极矩的测定等实验, 但这些实验项目仍不能给学生提供足够多的实践练习机会, 而利用计算化学程序及互联网动态模拟软件便可以解决此问题。例如有机分子的振动模式、有机立体化学瓦尔登翻转实验、原子轨道及分子轨道研究等。学生可以通过在线学习模拟结构化学课程章节相关内容。例如:有机立体化学瓦尔登翻转实验模拟中, 可通过改变反应物的进攻方向, 观察瓦尔登翻转的角度变化。学生通过计算化学的动态模拟学习, 可将典型化学反应动力学的基本原理、反应过程整合在一起, 从而更深层次理解课本知识, 提高学习效果。

　　4 结语

　　在“互联网+”时代, 通过应用网络技术、多媒体形式等现代化的教学手段, 课题组将对结构化学课堂教学的组织形式、方法和手段进行改革与探索, 旨在一定程度上将学生的学习由被动变为主动, 由课上变为课下, 提高学生的学习效率, 同时也督促教师不断学习新的教学理念, 转变和优化传统教学方式和手段。

　　参考文献
　　[1]周公度, 段连运.结构化学基础.4版[M].北京:北京大学出版社, 2008 (4) :3-6.
　　[2]李爱蓉, 李晶晶, 王宏, 等.“互联网+”化学反应工程教学探索与实践[J].广州化工, 2017, 45 (1) :140-142.
  　[3]唐群, 邹志明, 刘峥, 等.“互联网+”模式下理工科院校基础化学课程[J].梧州学院学报, 2016, 26 (3) :69-73.
　　[4]张银玲.“互联网+”背景下的教育新形势及其发展[J].中国教育信息化, 2016 (7) :15-17.
　　[5]刘云生.论“互联网+”下的教育大变革[J].教育发展研究, 2015 (20) :10-16.
　　[6]吴世亮.当代大学生特点及教育对策研究[J].科教文汇, 2015 (8) :25-27.

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