基于網(wǎng)絡(luò)的大學(xué)生結(jié)構(gòu)化學(xué)小組協(xié)作學(xué)習(xí)教學(xué)改革實踐

趙海霞 張淵明 梁靜 李娟 黎景培

摘 要 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)作學(xué)習(xí)目前已成為課堂教學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下一種重要的教學(xué)模式，具有交互方便、靈活多樣、面廣效高等特點。依據(jù)結(jié)構(gòu)化學(xué)的課程特點，結(jié)合協(xié)作學(xué)習(xí)相關(guān)理論，對建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下協(xié)作學(xué)習(xí)進行教學(xué)設(shè)計和教學(xué)實施。基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作學(xué)習(xí)是協(xié)作學(xué)習(xí)的一種具體學(xué)習(xí)方式，這種方式對于促進學(xué)生開展各種高級認知活動和提高學(xué)生解決與處理問題的能力具有明顯的作用。

關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；結(jié)構(gòu)化學(xué)；協(xié)作學(xué)習(xí)

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X（2013）03-0013-03

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是本科化學(xué)專業(yè)、材料化學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程之一，是一門研究原子、分子和晶體的微觀結(jié)構(gòu)，研究原子和分子運動規(guī)律，研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的科學(xué)。該課程是化學(xué)基礎(chǔ)課中比較抽象、難懂的一門課程，需要學(xué)生有較強的數(shù)理性、抽象性、空間想象能力和理解能力，需要學(xué)生具備較扎實的化合物知識、高等數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)。因此，多數(shù)大學(xué)生總感到結(jié)構(gòu)化學(xué)理論深奧、空間操作紛繁復(fù)雜，宏觀微觀的聯(lián)系難以想象。所以結(jié)構(gòu)化學(xué)的授課教師總要想盡辦法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生掌握基本知識以完成教學(xué)目標。

1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)作學(xué)習(xí)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)的優(yōu)勢

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)作學(xué)習(xí)是指借助網(wǎng)絡(luò)及多媒體等相關(guān)技術(shù)，在教師的指導(dǎo)下，由多個學(xué)習(xí)者組成協(xié)作小組，共同完成某一學(xué)習(xí)任務(wù)，在此過程中，學(xué)習(xí)者借助一定的網(wǎng)絡(luò)交互平臺，分工協(xié)作，各司其職，互幫互助，發(fā)揮集體協(xié)同效應(yīng)，共同完成任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)作學(xué)習(xí)為學(xué)習(xí)者提供了一個能使學(xué)習(xí)過程生動而豐富的環(huán)境，有助于學(xué)習(xí)者高級認知能力的發(fā)展。其教育主張與我國當前倡導(dǎo)的素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的教育思想具有基本的一致性。這已成為數(shù)字化生存環(huán)境中越來越受歡迎的嶄新學(xué)習(xí)形式。

網(wǎng)絡(luò)的開放性、自主性、虛擬性和鏈接的非線性為學(xué)習(xí)者的個性化學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了一個良好的學(xué)習(xí)“情境”；網(wǎng)絡(luò)的交互性和共享性便于“會話”的開展；網(wǎng)絡(luò)資源的豐富性和知識呈現(xiàn)的多樣性有利于協(xié)作者的“意義建構(gòu)”；而“協(xié)作”發(fā)生在學(xué)習(xí)過程的始終，在協(xié)作的過程中，對學(xué)習(xí)資料的搜集與分析、假設(shè)的提出與驗證，學(xué)生不斷反思自己的思考過程，把對事物的各種理解進行組織或者重組，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高和知識更新的掌握。

下面介紹網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)作學(xué)習(xí)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)的優(yōu)勢。

1）充分發(fā)揮計算機網(wǎng)絡(luò)媒體優(yōu)勢，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，進行基于網(wǎng)絡(luò)的自主探究和協(xié)作研究，提高學(xué)習(xí)效率。結(jié)構(gòu)化學(xué)基本內(nèi)容涉及許多抽象的空間問題，學(xué)生對復(fù)雜的二維視圖和剖面圖往往一籌莫展，形不成立體的感覺，參看掛圖和實物模型也常常弄不清楚其中的原理變化。傳統(tǒng)的教學(xué)方法讓學(xué)生感到枯燥無味，且難以理解原理與結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系。因此，教師可以充分發(fā)揮計算機網(wǎng)絡(luò)媒體的優(yōu)勢，一方面將抽象概念形象化，利用ChemOfice、Flash、3D MAX等軟件制作分子結(jié)構(gòu)圖、動態(tài)圖片和三維立體變化模型，模擬原子、分子等的結(jié)構(gòu)和變化機理，使抽象的三維空間變得直觀化，以生動、形象、清晰的畫面向?qū)W生展示出分子結(jié)構(gòu)模型等，通過幻燈片放映還可以使學(xué)生在最短的時間獲得大量知識；另一方面，學(xué)習(xí)材料放置于學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，使學(xué)生隨時隨地進行基于網(wǎng)絡(luò)的自主探究和協(xié)作研究，提高學(xué)習(xí)效率。

2）協(xié)作學(xué)習(xí)可以有效促進學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)新性，使學(xué)習(xí)更加全面深化，有效加強結(jié)構(gòu)化學(xué)理論學(xué)習(xí)的深度。結(jié)構(gòu)化學(xué)是一門理論性較強的學(xué)科，如何使學(xué)習(xí)突破理論學(xué)習(xí)的瓶頸，進行學(xué)習(xí)的深化是教學(xué)的難點。通過采用協(xié)作學(xué)習(xí)與在學(xué)習(xí)過程中對傳統(tǒng)教學(xué)組織形式即課堂啟發(fā)式教學(xué)進行更進一步的補充，有效促進學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)新性。在小組協(xié)作學(xué)習(xí)中，學(xué)生成為主體，教師在課堂教學(xué)中為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個能夠充分表現(xiàn)自我的空間，使每個人都有表現(xiàn)的機會，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主性和獨立性。小組成員在小組內(nèi)進行充分的語言、思維、膽量的訓(xùn)練，通過相互交流，大膽發(fā)表自己的見解，彼此尊重，共同分享成功的快樂，使每一個學(xué)生進一步表現(xiàn)自我、認識自我、發(fā)現(xiàn)自我，從而逐步培養(yǎng)學(xué)生主動與人交流、形成獨立見解的意識。

同時，通過網(wǎng)絡(luò)，學(xué)習(xí)者可以實現(xiàn)范圍更廣和質(zhì)量更高的協(xié)作式學(xué)習(xí)。通過網(wǎng)絡(luò)討論，還可以學(xué)習(xí)他人使用網(wǎng)絡(luò)的方法和技巧，促進學(xué)習(xí)者高層次信息能力的培養(yǎng)；網(wǎng)絡(luò)既可以實時也可非實時地進行交流，突破了時空的限制，避免了學(xué)生固定時間面對面交流的弊端。可以說，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的交流、協(xié)作和競爭得到真正體現(xiàn)。

3）可以充分發(fā)揮計算機網(wǎng)絡(luò)媒體的優(yōu)勢，便于學(xué)習(xí)者之間更好地交互，提高了溝通效率，有助于學(xué)習(xí)者之間進行更為有效的信息組織。傳統(tǒng)的課堂班級式教學(xué)是集體化的教學(xué)方式，無法適應(yīng)人的個性和特點，學(xué)生始終處于被動的學(xué)習(xí)環(huán)境中。利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)生可參加各種類型的專題討論組，對感興趣的問題進行自由討論和發(fā)言，發(fā)揮各自的特點，相互爭論，相互幫助，相互揭示或進行分工協(xié)作，最終通過討論達到一致的答案，這就使得課堂學(xué)習(xí)、小組討論和協(xié)作學(xué)習(xí)等教學(xué)方式交互輝映。通過協(xié)作學(xué)習(xí)，成員之間相互協(xié)作，取長補短，培養(yǎng)了學(xué)生善于聽取別人意見、樂于助人的良好品質(zhì)。

4）通過計算機網(wǎng)絡(luò)促進小組中相互交流，可以培養(yǎng)學(xué)生的信息能力、學(xué)習(xí)能力和社會交往技能。協(xié)作過程中的既分工又協(xié)作，資源共享擴大了知識面，培養(yǎng)了團體協(xié)作的精神，而協(xié)作精神被認為是21世紀人的一種必備素質(zhì)，有助于學(xué)生適應(yīng)班級教學(xué)以外的校外學(xué)習(xí)與遠距離學(xué)習(xí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力。

5）學(xué)生學(xué)習(xí)由被動變?yōu)橹鲃?，可以充分發(fā)揮學(xué)生主體的發(fā)展作用。在借助于計算機網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作學(xué)習(xí)中，教師更多的作用是“向?qū)А焙汀氨O(jiān)控者”，而學(xué)生可以充分地自主學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度是能動的。基于網(wǎng)絡(luò)的小組協(xié)作者，對教師所發(fā)表的問題，可以實時或非實時地把各自的看法發(fā)到討論區(qū)（或互發(fā)郵件等），也可以對別人發(fā)表的觀點進行質(zhì)疑，提出自己的觀點或看法，還可以通過互聯(lián)網(wǎng)搜索與這一主題相關(guān)的論證材料來論證自己的觀點和看法，在討論或爭論中進行意義建構(gòu)。

2 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下結(jié)構(gòu)化學(xué)課程協(xié)作學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計與實施

目前對結(jié)構(gòu)化學(xué)整門課程內(nèi)容都采用自主性學(xué)習(xí)的教學(xué)方式是不合適的，因此必須挑選部分學(xué)生較容易理解的、與實際應(yīng)用關(guān)系較密切的內(nèi)容進行試驗，逐步探索基于網(wǎng)絡(luò)的小組協(xié)作學(xué)習(xí)模式，使教師和學(xué)生逐漸擺脫傳統(tǒng)教學(xué)方法的束縛。筆者挑選了“分子對稱性”課程中30%的內(nèi)容在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)2009級本科學(xué)生中進行了基于網(wǎng)絡(luò)的小組協(xié)作學(xué)習(xí)模式和設(shè)計的試驗。

分子對稱性是結(jié)構(gòu)化學(xué)課程中的一章，是基于分子的空間結(jié)構(gòu)對分子進行分類，是研究化學(xué)基本問題——“結(jié)構(gòu)與性能”關(guān)系的重點。

首先，這一章涉及許多抽象的空間問題，學(xué)生對復(fù)雜的二維視圖和剖面圖即使參看掛圖和實物模型也常常弄不清楚其中的原理變化。如何進一步改進教學(xué)方法，促進現(xiàn)代信息技術(shù)在該課程教學(xué)中的應(yīng)用，具有現(xiàn)實意義。

其次，就是將對稱性的概念應(yīng)用到微觀的分子上，由于分子空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和對其進行幾何處理的困難，學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時常常無所適從，很難從幾何學(xué)中的點、線、面等基本幾何元素出發(fā)，找出形狀各異的分子幾何要素。

最后，一個難點是分子點群概念的引入，很多學(xué)生會覺得繁瑣，難以記憶。

下面這個關(guān)于“分子對稱性”的教改單元是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)用協(xié)作學(xué)習(xí)模式的具體實例，其主要目標是讓學(xué)生通過學(xué)生組成團隊進行面對面、網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的基于問題的協(xié)作學(xué)習(xí)方式，了解和掌握基于分子的空間結(jié)構(gòu)、分子對稱性、分子點群，加強培養(yǎng)學(xué)生較強的空間想象能力和理解能力，需要突破教與學(xué)的瓶頸，取得較好的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。

具體三大主題的教學(xué)內(nèi)容，每個主題3個學(xué)時，進行三輪的行動研究，采用一體化設(shè)計的思想：

第一主題：對稱性概念與分子的對稱性；

第二主題：分子點群的種類和確定；

第三主題：分子對稱性與分子的物理性質(zhì)。

1）創(chuàng)設(shè)情境，進行重點、難點的啟發(fā)式教學(xué)，層層深入，步步鞏固。教師利用已經(jīng)完成的網(wǎng)絡(luò)課件課堂集中講授知識框架，進行重點、難點的啟發(fā)式教學(xué)，適時地利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將一些抽象的、難理解的分子和它的對稱元素（如對稱軸、對稱中心、對稱面）以及相應(yīng)的對稱操作（如旋轉(zhuǎn)、反演、反映等）采用三維立體變化模型形象、直觀呈現(xiàn)，幫助學(xué)生高效地理解模型的結(jié)構(gòu)和對稱原理，加強認知和應(yīng)用的深度，從而增強教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量。課程立體化網(wǎng)絡(luò)資源方便學(xué)生隨時隨地進行基于資源的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作研究。

2）提出協(xié)作研究問題。組織學(xué)生根據(jù)所關(guān)心的問題進行科學(xué)選題，提高協(xié)作有效性。協(xié)作研究問題的選擇要從已知與未知的知識聯(lián)系中引出問題；在重點與難點處制造問題；在理論與現(xiàn)實的結(jié)合點尋找問題。選好協(xié)作的主題后，要對這一主題進行科學(xué)的教學(xué)設(shè)計，提出完成這個問題的具體要求、方式和步驟。如表1所示，每個小組的研究題目分別獨立，但在三輪行動研究中保持研究的延伸性和針對性。

3）創(chuàng)建協(xié)作小組，明確任務(wù)分工。學(xué)習(xí)小組的組建是協(xié)作學(xué)習(xí)活動順利開展的前提。教師要對學(xué)生的分組進行認真研究設(shè)計，遵循“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”的原則，使各個小組總體水平基本一致，以保證各小組開展公平競爭。每組6人，分為8組后，教師進行協(xié)作學(xué)習(xí)的學(xué)法指導(dǎo)。如第一主題任務(wù)每組要求找3個分子，將其所有對稱元素標于分子上。明確的學(xué)習(xí)目標和責任分工是進行小組協(xié)作學(xué)習(xí)的關(guān)鍵要素。各小組推選出一名組長，組長組織成員討論主題，并明確成員分工，責任到人，幫助小組其他成員共同達到預(yù)期的協(xié)作學(xué)習(xí)目標。每個成員明白各自應(yīng)該承擔的角色，掌握各自所分配的任務(wù)，分工協(xié)作，使協(xié)作學(xué)習(xí)有序有效地進行。如選擇搜索能力強的學(xué)生負責選材，選動手能力強的學(xué)生負責制作，選口頭能力表達較好的學(xué)生負責最后介紹本組作品，整個過程由組長負責。

4）協(xié)作過程進行以問題研究為主的混合式團隊協(xié)作學(xué)習(xí)，達到問題解決，進而進行團隊協(xié)作研究成果展示。

以問題研究為主的混合式團隊協(xié)作學(xué)習(xí)主要包括：

①學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源和教師提供的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源以研究問題為核心進行自主探究學(xué)習(xí)；

②進行面對面與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相結(jié)合的基于問題的小組協(xié)作學(xué)習(xí)；

③進行基于網(wǎng)絡(luò)資源利用的團隊協(xié)作研究；

④進行團隊研究成果展示。

在學(xué)習(xí)過程中每一個學(xué)習(xí)者都應(yīng)該明確自己的任務(wù)，在線討論、進入虛擬實驗室、網(wǎng)絡(luò)查資料、匯總、深度討論和形成研究報告。教師引導(dǎo)分別對各小組的結(jié)論進行分析，指出好的地方和不足之處，對學(xué)生提出要求和給予鼓勵。小組形成課題總結(jié)，給出正確結(jié)論，完成研究性學(xué)習(xí)報告，以網(wǎng)頁或小型專題網(wǎng)站的形式進行匯報和在線答辯。

5）小組間互動上采取小組競爭回答機制，達到多元化建構(gòu)知識、共同學(xué)習(xí)的目標。如第一主題的對抗學(xué)習(xí)要求找到某一分子的所有對稱元素，但并不公示，向其他3組學(xué)生提問，回答采取競爭機制。其他研究小組的學(xué)生按照教學(xué)目標的要求和教學(xué)計劃，自主瀏覽該小組的研究課題，可提出問題進行討論、辯論和答疑，進行對抗式學(xué)習(xí)。教師發(fā)現(xiàn)疑難問題給予適當輔導(dǎo)。學(xué)生根據(jù)討論和反饋意見，修改補充、完善研究性學(xué)習(xí)報告。上述過程還可通過該課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上的論壇進行。

6）實時評價與多元評價相結(jié)合，總結(jié)反思，整合多元觀點，促使協(xié)作知識多維建構(gòu)。小組協(xié)作學(xué)習(xí)作為一種教學(xué)活動，當然也要教學(xué)過程的管理，即對小組協(xié)作學(xué)習(xí)進行指導(dǎo)、監(jiān)督、檢查和考核。評價與反思是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下小組協(xié)作學(xué)習(xí)的一個重要環(huán)節(jié)。對學(xué)生的評價應(yīng)體現(xiàn)評價主體的多元性和評價的發(fā)展性，即堅持以評價學(xué)習(xí)的過程為主，以對小組協(xié)作整體評價為主，小組評價與個人評價相結(jié)合的原則。在整個過程中教師進行實時點評和總結(jié)。教師可結(jié)合學(xué)生報告展開對學(xué)習(xí)內(nèi)容的提問，并對其論據(jù)是否充分、論點是否切題，條理的有序性、結(jié)論合理性等方面對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行總結(jié)評價。學(xué)生最終形成對知識綜合、多維、協(xié)作建構(gòu)，強化科學(xué)的知識體系。

3 總結(jié)與體會

協(xié)作學(xué)習(xí)具有驚人的潛力和無窮的魅力。物理學(xué)家海森堡說過：“科學(xué)根源于交談。在不同的人協(xié)作之下，可能孕育出極為重要的科學(xué)成果。”小組協(xié)作學(xué)習(xí)是現(xiàn)代教育的一種重要教學(xué)組織形式。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于問題的協(xié)作學(xué)習(xí)，既可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、研究能力、團體協(xié)作精神和創(chuàng)新能力，還可以提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。小組協(xié)作學(xué)習(xí)不僅注重競爭，而且注重協(xié)作，把具有刺激作用的競爭與具有促進作用的協(xié)作雙方協(xié)調(diào)起來，從而展開實質(zhì)性的討論交流，實現(xiàn)促進性互動，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神和競爭意識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生感受不同的思維方式和解決問題的策略，有助于因材施教，彌補差異教學(xué)的不足，使每個學(xué)生都得到發(fā)展，形成以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心的教學(xué)模式，從而促進教學(xué)效果的優(yōu)化。

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