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互聯(lián)網(wǎng)+在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)模式中的應(yīng)用探析論文
摘要： 以培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的人才為目標(biāo), 以陜西理工大學(xué)“結(jié)構(gòu)化學(xué)”課程教學(xué)模式探索為例, 針對(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題, 結(jié)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(xiàn)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(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為中心, 旨在調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性, 激發(fā)求知欲, 變被動(dòng)為主動(dòng)學(xué)習(xí), 從而達(dá)到提升結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞： 結(jié)構(gòu)化學(xué); 互聯(lián)網(wǎng)+; 教學(xué)模式;
《結(jié)構(gòu)化學(xué)》以量子力學(xué)理論為基礎(chǔ), 通過(guò)研究微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律, 揭示微觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科[1]。學(xué)好結(jié)構(gòu)化學(xué), 不僅要求學(xué)生具備物理、數(shù)學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等相關(guān)知識(shí), 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(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。因此, 結(jié)構(gòu)化學(xué)是化學(xué)專業(yè)公認(rèn)的最難學(xué)的課程之一。由于結(jié)構(gòu)化學(xué)中涉及許多比較抽象的內(nèi)容, 教師無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式全面清晰的表述相關(guān)課堂內(nèi)容, 從而對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)帶來(lái)了較大的阻力。隨著信息時(shí)代的深入發(fā)展, “互聯(lián)網(wǎng)+”模式在深刻的影響著人類社會(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(yīng)在充分認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)化學(xué)課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上, 結(jié)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(biāo)相適應(yīng)的教學(xué)模式。
1 結(jié)構(gòu)化學(xué)的課程地位及目前存在的問(wèn)題
《結(jié)構(gòu)化學(xué)》課程是物理化學(xué)學(xué)科的重要分支, 是化學(xué)類本科專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)必修課程。通過(guò)課程學(xué)習(xí)使學(xué)生了解“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì), 性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)”這一規(guī)律, 從而在更深層次上解釋各類化學(xué)現(xiàn)象。該課程的基本任務(wù)是使學(xué)生掌握微觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律, 獲得原子、分子及晶體結(jié)構(gòu)的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí), 了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系, 加深對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等前修課程相關(guān)內(nèi)容的理解, 為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí), 能夠培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)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(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。首先, 結(jié)構(gòu)化學(xué)屬于理論基礎(chǔ)課, 與高等數(shù)學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)等學(xué)科緊密相連, 對(duì)于學(xué)習(xí)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(duì)原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、對(duì)稱性及晶體結(jié)構(gòu)等概念的抽象描述, 難以讓學(xué)生深刻理解相關(guān)內(nèi)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(dǎo)致授課過(guò)程死板, 課堂氣氛沉悶。倘若學(xué)生基礎(chǔ)差, 學(xué)習(xí)和理解就較為吃力, 很容易在剛開(kāi)始學(xué)習(xí)時(shí)就已經(jīng)失去了學(xué)習(xí)興趣, 導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高, 甚至?xí)共糠謱W(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。再者這種傳統(tǒng)教學(xué)模式受到時(shí)間和空間制約, 不能夠滿足學(xué)生對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)部分反復(fù)學(xué)習(xí)理解的需求, 導(dǎo)致學(xué)生難以深刻理解知識(shí)要點(diǎn), 學(xué)習(xí)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(nèi)容以信息的形式存儲(chǔ)和傳遞, 并通過(guò)多種信息渠道實(shí)現(xiàn)課程的廣泛傳播。課程內(nèi)容的獲取與教學(xué)互動(dòng)都以多媒體環(huán)境為基礎(chǔ), 學(xué)生通過(guò)使用多媒體平臺(tái)可以隨時(shí)復(fù)習(xí)課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容, 同時(shí)通過(guò)多媒體互動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與老師和同學(xué)的互動(dòng)交流。當(dāng)今是一個(gè)信息化的時(shí)代, 信息技術(shù)影響著我們每一個(gè)人, 同時(shí)也深刻影響著當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)方式, 智能手機(jī)和電腦已經(jīng)基本成為學(xué)生的必備品, 加之我國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)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(xí)授課視頻、獲取相關(guān)學(xué)習(xí)資料等。通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)上主動(dòng)獲取自己需要的知識(shí), 從而使學(xué)生們由在課堂上被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樵谒麄冃枰蛳胍獙W(xué)習(xí)時(shí)在網(wǎng)上主動(dòng)學(xué)習(xí), 達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性和便利性、內(nèi)容的豐富性, 為當(dāng)代大學(xué)生提供了更加廣闊的學(xué)習(xí)空間。學(xué)生獲取知識(shí)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(jié)構(gòu)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(bǔ)傳統(tǒng)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(nèi)容的豐富性和學(xué)習(xí)方式的靈活性[7]。教學(xué)內(nèi)容的豐富性, 體現(xiàn)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(shè)施和課堂時(shí)間的限制, 根據(jù)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(dá)的課程內(nèi)容充分展現(xiàn)出來(lái), 有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生多感官參與學(xué)習(xí)并從多角度思考相關(guān)教學(xué)內(nèi)容, 從而使學(xué)生更加容易理解和接受。而學(xué)習(xí)方式的靈活性, 體現(xiàn)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(xí)題以及下載課外資料等。學(xué)生可以根據(jù)個(gè)人的時(shí)間安排, 隨時(shí)觀看學(xué)習(xí)相關(guān)的課程內(nèi)容, 可以隨時(shí)和其他學(xué)習(xí)者進(jìn)行溝通交流, 而且隨著多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程人機(jī)交互功能的發(fā)展, 學(xué)生可以隨時(shí)檢測(cè)自己的學(xué)習(xí)效果, 及時(shí)了解自己的進(jìn)步與不足, 并按相關(guān)要求調(diào)整學(xué)習(xí), 從而極大地提高學(xué)習(xí)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(tái), 將我校結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)化為形象的圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)等, 改變傳統(tǒng)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(xí)體驗(yàn), 從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性, 激發(fā)他們的求知欲, 由傳統(tǒng)的被動(dòng)式、填鴨式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極的自主式學(xué)習(xí), 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(jié)構(gòu)化學(xué)》翻轉(zhuǎn)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(tǒng)的以“教”為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為主, 由此并產(chǎn)生了“翻轉(zhuǎn)課堂式”的教學(xué)模式[8], 這種模式實(shí)現(xiàn)了讓學(xué)生通過(guò)視頻學(xué)習(xí)知識(shí), 然后帶著問(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(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn), 遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜, 由感性到理性的認(rèn)知規(guī)律, 精心設(shè)計(jì)視頻課程, 通過(guò)精心設(shè)計(jì)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(xí)和理解相關(guān)課程內(nèi)容, 并把握“以學(xué)生為主”這一主線, 在課堂交流時(shí)要仔細(xì)分析學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度, 用啟發(fā)式和有針對(duì)性的引導(dǎo)式教學(xué)方法, 讓學(xué)生理解相關(guān)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。授課教師提前將授課內(nèi)容的視頻、習(xí)題等教學(xué)資源發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上, 讓學(xué)生自己下載學(xué)習(xí)。學(xué)生也可根據(jù)自己對(duì)授課內(nèi)容的理解, 制作多媒體課件, 走上講臺(tái), 成為課堂教學(xué)的主體。例如:在進(jìn)行分子對(duì)稱性教學(xué)時(shí), 針對(duì)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(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在討論課上, 學(xué)生可將自己的觀點(diǎn)用課件的形式闡述, 實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式交流。通過(guò)翻轉(zhuǎn)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(shí)的單向傳授, 轉(zhuǎn)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(xí)的主動(dòng)性和積極性。
3.2 互聯(lián)網(wǎng)+晶體結(jié)構(gòu)模型制作
結(jié)構(gòu)化學(xué)中有許多抽象的內(nèi)容, 用傳統(tǒng)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(yīng)的概念。例如在結(jié)構(gòu)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(duì)稱性、晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、以及等徑圓球密堆積形式等用傳統(tǒng)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(qiáng)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的興趣, 加深對(duì)此類課程內(nèi)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(shí), 如金屬原子的堆積順序, 配位數(shù), 晶胞類型、結(jié)構(gòu)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(nèi)容, 可以通過(guò)觸覺(jué), 視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)等多層面增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程中抽象理論的理解, 有效提升教學(xué)效果。
3.3 利用計(jì)算化學(xué)的動(dòng)態(tài)模擬進(jìn)課堂
結(jié)構(gòu)化學(xué)是一門(mén)理論性很強(qiáng)的課程, 涉及許多抽象概念。因此在理論教學(xué)的同時(shí)應(yīng)該增設(shè)相關(guān)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié), 以加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解與運(yùn)用。目前陜西理工大學(xué)已開(kāi)設(shè)兩個(gè)與結(jié)構(gòu)化學(xué)專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目, 如:絡(luò)合物磁化率的測(cè)定、分子偶極矩的測(cè)定等實(shí)驗(yàn), 但這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仍不能給學(xué)生提供足夠多的實(shí)踐練習(xí)機(jī)會(huì), 而利用計(jì)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(jī)分子的振動(dòng)模式、有機(jī)立體化學(xué)瓦爾登翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、原子軌道及分子軌道研究等。學(xué)生可以通過(guò)在線學(xué)習(xí)模擬結(jié)構(gòu)化學(xué)課程章節(jié)相關(guān)內(nèi)容。例如:有機(jī)立體化學(xué)瓦爾登翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)?zāi)M中, 可通過(guò)改變反應(yīng)物的進(jìn)攻方向, 觀察瓦爾登翻轉(zhuǎn)的角度變化。學(xué)生通過(guò)計(jì)算化學(xué)的動(dòng)態(tài)模擬學(xué)習(xí), 可將典型化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本原理、反應(yīng)過(guò)程整合在一起, 從而更深層次理解課本知識(shí), 提高學(xué)習(xí)效果。
4 結(jié)語(yǔ)
在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代, 通過(guò)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體形式等現(xiàn)代化的教學(xué)手段, 課題組將對(duì)結(jié)構(gòu)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(xí)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(xí)效率, 同時(shí)也督促教師不斷學(xué)習(xí)新的教學(xué)理念, 轉(zhuǎn)變和優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)方式和手段。
參考文獻(xiàn)
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