疫情背景下線(xiàn)上教學(xué)策略探索
——以無(wú)機(jī)化學(xué)課程晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)容為例

謝木標(biāo)，朱國(guó)賢

嶺南師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，廣東 湛江 524048

受 2019新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)流行的影響，全國(guó)大中小學(xué)延遲開(kāi)學(xué)，為貫徹落實(shí)教育部“停課不停學(xué)”的文件精神，各地學(xué)校紛紛開(kāi)展線(xiàn)上教學(xué)。線(xiàn)上教學(xué)這種方式既方便又靈活快捷，不受地域的限制，可直播和錄播，回放觀(guān)看功能可彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂中“一次過(guò)”的不足，可以起到加深理解、解惑疑難、復(fù)習(xí)提高的作用[1]；教師線(xiàn)上直播還可以靈活利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)資源，例如微課、短視頻、習(xí)題庫(kù)等，讓學(xué)生充分地受益于優(yōu)秀教育資源。但是，由于線(xiàn)上教學(xué)的“教”與“學(xué)”隔著互聯(lián)網(wǎng)這一“屏障”，處于“老師在明，學(xué)生在暗”的狀態(tài)，老師無(wú)法知曉和像課堂教學(xué)那樣及時(shí)制止學(xué)生的與課堂無(wú)關(guān)行為，教學(xué)效果更難控制。為了提高線(xiàn)上教學(xué)效果，各高校教學(xué)團(tuán)隊(duì)提供了不少有借鑒意義的教學(xué)方法和案例。例如，天津大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)[1]提出的“完全線(xiàn)上”遠(yuǎn)程混合式教學(xué)案例；吉林大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)[2]提出的依托“無(wú)機(jī)元素化學(xué)”MOOC，以超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)為載體，QQ學(xué)習(xí)群為輔助，開(kāi)展以學(xué)生為中心的“無(wú)機(jī)化學(xué)II”課程的在線(xiàn)教學(xué)案例；張曉蕾等人[3]提出的基于“雨課堂+釘釘直播”的“課前六備、課中六講、課后六輔”混合在線(xiàn)課程教學(xué)模式；李玲等[4]提出的通過(guò)巧用自建公眾號(hào)等信息手段，打造疫情中無(wú)機(jī)化學(xué)云課堂。但是，目前報(bào)道的文獻(xiàn)大多側(cè)重于整體教學(xué)方法的介紹，而針對(duì)某一章節(jié)探索其教學(xué)方法的文獻(xiàn)相對(duì)要少。最近趙海燕等[5]以“配合物的價(jià)鍵理論”為例，報(bào)道了他們基于學(xué)習(xí)通和釘釘直播的線(xiàn)上混合教學(xué)的探索與實(shí)踐。由于同一課程不同章節(jié)內(nèi)容在課程準(zhǔn)備、課程講授和課程評(píng)價(jià)等方面都存在差異，須采用不同的教學(xué)策略。本文針對(duì)晶體結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容的特點(diǎn)，并結(jié)合筆者的線(xiàn)上教學(xué)實(shí)踐，提出幾點(diǎn)行之有效的線(xiàn)上教學(xué)策略。

1 問(wèn)題導(dǎo)向式預(yù)習(xí)，提高預(yù)習(xí)效果

有效的預(yù)習(xí)是實(shí)現(xiàn)高效課堂的重要措施，在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中教師往往采用抽查提問(wèn)等方式檢查學(xué)生預(yù)習(xí)效果。然而，由于線(xiàn)上學(xué)習(xí)難以監(jiān)測(cè)學(xué)生是否主動(dòng)地預(yù)習(xí)。學(xué)生不預(yù)習(xí)或預(yù)習(xí)效果不佳是因?yàn)閷W(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)缺乏疑問(wèn)刺激思考和探究。提前發(fā)布問(wèn)題導(dǎo)向式的預(yù)習(xí)案可以有效地促使學(xué)生主動(dòng)預(yù)習(xí)。具體做法如下：

教師課前提前把編制好的探究式問(wèn)題和答案同時(shí)發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生帶著問(wèn)題去瀏覽和理解教材知識(shí)點(diǎn)，有條件的學(xué)生還可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)資源拓展學(xué)習(xí)來(lái)加深理解。獨(dú)立預(yù)習(xí)完后學(xué)生將不明白的內(nèi)容標(biāo)注出來(lái)，課堂上重點(diǎn)聽(tīng)講或通過(guò)線(xiàn)上師生互動(dòng)進(jìn)行討論。以晶體結(jié)構(gòu)的離子晶體這節(jié)課內(nèi)容為例，筆者課前將課程小組編制的探究式問(wèn)題(表1)發(fā)布給學(xué)生預(yù)習(xí)。由于這些問(wèn)題答案只是判斷式，學(xué)生還需要去深究其中原因；學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)通過(guò)查閱教材和資料思考這些問(wèn)題，其如果還不能理解，課前在微信群或課堂上互動(dòng)時(shí)可以提出來(lái)討論。實(shí)踐表明，問(wèn)題導(dǎo)向式預(yù)習(xí)可以有效促進(jìn)預(yù)習(xí)效果，線(xiàn)上教學(xué)互動(dòng)時(shí)學(xué)生的提問(wèn)明顯減少，課堂習(xí)題測(cè)試成績(jī)明顯提高。

表1 提供給學(xué)生自主預(yù)習(xí)的部分探究式問(wèn)題

2 制作視頻，加強(qiáng)抽象三維空間結(jié)構(gòu)理解

晶體結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)是晶體的微觀(guān)三維空間結(jié)構(gòu)比較抽象，“晶格”“晶胞”“點(diǎn)陣”等一些概念難以理解，例如學(xué)生經(jīng)常提問(wèn)晶胞和點(diǎn)陣的概念有何異同？金屬的三種堆積方式為什么稱(chēng)為六方緊密堆積、面心立方緊密堆積、體心立方堆積？對(duì)于這些問(wèn)題，教師在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中往往是通過(guò)球棍模型來(lái)輔助講解。然而，由于能用于教學(xué)的球棍模型有限，學(xué)生要掌握這些知識(shí)還是存在困難。同時(shí)，由于課時(shí)的限制，教師在課堂上也難以將所有的基礎(chǔ)概念進(jìn)行詳細(xì)講解，課外結(jié)構(gòu)拓展就更少。而線(xiàn)上教學(xué)由于教師不方便展示球棍模型的原因使得這個(gè)問(wèn)題更為嚴(yán)重。在線(xiàn)上教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，把結(jié)構(gòu)模型的講解錄成短視頻讓學(xué)生課后學(xué)習(xí)是很好的補(bǔ)充。比如我們把教材(北京師范大學(xué)版《無(wú)機(jī)化學(xué)》，155頁(yè))[6]圖3–36五種化合物結(jié)構(gòu)模型講解錄制小視頻發(fā)布到課程群中供學(xué)生課后自行觀(guān)看，學(xué)生反映非常好。這些視頻可以為學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)提供方便，并且線(xiàn)上視頻可以比課堂教學(xué)更近距離地觀(guān)看，效果更好。這些視頻講解可以是一些常見(jiàn)的基礎(chǔ)知識(shí)問(wèn)題，也可以是和晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的知識(shí)拓展問(wèn)題，如金紅石的陰離子堆積、配位多面體模型等問(wèn)題。然而，這種方法仍然存在著一個(gè)問(wèn)題：如何知道學(xué)生是否完全理解？傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師可以抽查學(xué)生到講臺(tái)講解結(jié)構(gòu)來(lái)考查學(xué)生的掌握情況。但線(xiàn)上教學(xué)由于學(xué)生沒(méi)有結(jié)構(gòu)模型，這一方法行不通。受制作網(wǎng)上教學(xué)視頻的啟發(fā)，我們想到了讓學(xué)生參與到視頻制作過(guò)程中的方法。如圖1所示，我們課程組錄制好視頻后，將學(xué)生分成若干小組，每小組負(fù)責(zé)為教師已錄制好的視頻進(jìn)行配音。學(xué)生在制作配音的過(guò)程中既有小組討論，也有分工合作，分別負(fù)責(zé)撰寫(xiě)文稿、視頻配音和制作字幕等任務(wù)，這樣既起到了相互討論學(xué)習(xí)的效果，又可以通過(guò)撰寫(xiě)文稿和配音講解視頻進(jìn)一步加深了對(duì)晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)學(xué)會(huì)了視頻制作的相關(guān)技能，大大提高了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性。

圖1 學(xué)生參與視頻制作流程圖

3 作晶體結(jié)構(gòu)圖，知曉晶體結(jié)構(gòu)圖的來(lái)龍去脈

在教學(xué)互動(dòng)過(guò)程中，有學(xué)生會(huì)問(wèn)“氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)圖是怎么畫(huà)出來(lái)的？”“在家里線(xiàn)上學(xué)習(xí)怎么樣去更好地理解晶體的結(jié)構(gòu)？”“有沒(méi)有一些 3D圖動(dòng)畫(huà)供我們?nèi)W(xué)習(xí)？”等類(lèi)似的問(wèn)題。受這些問(wèn)題的啟發(fā)，我們意識(shí)到學(xué)生在家里網(wǎng)上聽(tīng)課，更多的是以個(gè)體的方式完成，同學(xué)間的討論不能像課堂那樣及時(shí)暢通。線(xiàn)上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)之一是教師可以方便地利用自己工作電腦中的軟件進(jìn)行教學(xué)，而常規(guī)課堂教學(xué)有時(shí)會(huì)受教室公共電腦軟件安裝限制。因此，我們?cè)诰€(xiàn)上教學(xué)中增加了教授如何使用專(zhuān)業(yè)作圖軟件作晶體結(jié)構(gòu)圖的內(nèi)容。例如，在上到“離子晶體結(jié)構(gòu)模型”這節(jié)課時(shí)，首先介紹了利用無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)(ICSD)和美國(guó)礦物學(xué)家數(shù)據(jù)庫(kù)(American Mineralogist Crystal Structure Database, http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/amcsd.php)下載晶體結(jié)構(gòu)cif數(shù)據(jù)方法，接著詳細(xì)介紹如何使用Diamond和Mercury等專(zhuān)業(yè)軟件用NaCl晶體的cif數(shù)據(jù)做出NaCl的晶胞堆積圖，通過(guò)軟件使用的介紹使學(xué)生再增加深晶系、晶胞等概念，理解書(shū)本上講的陰陽(yáng)離子的配位數(shù)、晶胞離子數(shù)目、多面體配位環(huán)境等知識(shí)。為了考查教學(xué)效果，課后布置利用軟件作自選化合物的晶體結(jié)構(gòu)圖，并描述其晶體結(jié)構(gòu)的課程作業(yè)，且要求分成若干個(gè)小組討論完成。通過(guò)完成課程作業(yè)，學(xué)生從個(gè)體學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成了小組討論學(xué)習(xí)，由教師引導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自我引導(dǎo)。這個(gè)轉(zhuǎn)變顯著提高了晶體結(jié)構(gòu)模型的學(xué)習(xí)效果。例如學(xué)生選取了BaCl2、CuS和板鈦礦TiO2等化合物作為作圖對(duì)象，在報(bào)告中采用Diamond軟件做出其晶體結(jié)構(gòu)圖和配位環(huán)境圖等，如圖2–圖4所示。雖然部分學(xué)生選擇的化合物超出了無(wú)機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容范圍，但也體現(xiàn)出學(xué)生對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的超前性。學(xué)生從自己的角度總結(jié)了軟件中看到的 3D圖的結(jié)構(gòu)特征，切實(shí)地加深了對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的感官認(rèn)識(shí)。此外，學(xué)生也在作圖的過(guò)程中體會(huì)到了晶體結(jié)構(gòu)的美和作圖軟件強(qiáng)大功能，大大提升了對(duì)晶體結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的興趣。掌握了作化合物晶體結(jié)構(gòu)圖的方法后，有條件的學(xué)生還自行購(gòu)買(mǎi)球棍模型搭建晶體結(jié)構(gòu)模型(比如NaCl、CsCl、C60、干冰等)，真正實(shí)現(xiàn)了學(xué)生自我引導(dǎo)學(xué)習(xí)。由于無(wú)機(jī)化學(xué)課程不講授“原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)”等，這部分教學(xué)更傾向于如何用軟件做出晶體結(jié)構(gòu)圖，若課程課時(shí)不足高校可設(shè)計(jì)成學(xué)生自選或課外拓展學(xué)習(xí)。

圖2 BaCl2的晶胞圖及結(jié)構(gòu)描述

圖3 CuS的晶體結(jié)構(gòu)圖及S4四面體

圖4 板鈦礦(TiO2)的晶體結(jié)構(gòu)及[TiO6]八面體

4 注重線(xiàn)上測(cè)試，提高過(guò)程性評(píng)價(jià)真實(shí)性和客觀(guān)性

課堂習(xí)題和課后作業(yè)是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)是否掌握的常見(jiàn)教學(xué)手段。但是，在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中課堂習(xí)題難以掌握學(xué)生的答題情況，使得課堂習(xí)題往往變成了教師單方面的習(xí)題講解。而課后作業(yè)也無(wú)法監(jiān)測(cè)學(xué)生的做題過(guò)程，容易出現(xiàn)抄答案和相互抄襲的情況。線(xiàn)上教學(xué)中利用具有習(xí)題發(fā)布和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能的在線(xiàn)教學(xué)平臺(tái)反而可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。以雨課堂為例，筆者備課時(shí)根據(jù)每節(jié)課的重難點(diǎn)先準(zhǔn)備好系列測(cè)試題，其中預(yù)習(xí)測(cè)試題在課前發(fā)布用于考查預(yù)習(xí)效果，課堂測(cè)試題提前插入PPT中隨堂作答了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，課后測(cè)試題則在課后發(fā)布供學(xué)生鞏固性練習(xí)。課堂測(cè)試題的隨堂發(fā)布既可以增加課堂的師生互動(dòng)，解決學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間聽(tīng)課注意力不集中或掛機(jī)聽(tīng)課的現(xiàn)象，又可以通過(guò)答題對(duì)錯(cuò)統(tǒng)計(jì)信息及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，將難點(diǎn)當(dāng)堂解決，可有效促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。而課前預(yù)習(xí)測(cè)試題和課后測(cè)試題也使學(xué)生平時(shí)成績(jī)的過(guò)程性評(píng)價(jià)有據(jù)可依。例如圖 5為我們針對(duì)離子極化專(zhuān)題布置的一次課后作業(yè)的答題情況統(tǒng)計(jì)，通過(guò)該得分分析圖可以了解學(xué)生的平均分、各分?jǐn)?shù)段分布等信息，分析數(shù)據(jù)獲得更方便和準(zhǔn)確，對(duì)教師把握教學(xué)狀態(tài)和改進(jìn)教學(xué)方法有重要的作用。教學(xué)實(shí)踐證明，線(xiàn)上教學(xué)的過(guò)程性評(píng)價(jià)功能比傳統(tǒng)課堂教學(xué)更具公平性、真實(shí)性、及時(shí)性、主動(dòng)性、有效性。利用線(xiàn)上教學(xué)的過(guò)程性評(píng)價(jià)優(yōu)勢(shì)，可有效地提供學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。

圖5 線(xiàn)上課后習(xí)題答題得分分析

5 結(jié)語(yǔ)

線(xiàn)上教學(xué)是利弊共存的“雙刃劍”，教師須結(jié)合每個(gè)班班情和每節(jié)課學(xué)情認(rèn)真?zhèn)湔n，對(duì)上課課件、課前預(yù)習(xí)問(wèn)題、課堂隨堂習(xí)題、課后練習(xí)、課外知識(shí)拓展資源等教學(xué)資源進(jìn)行有效的篩選和整合。同時(shí)，備課過(guò)程中要針對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)有效的設(shè)計(jì)，按照“布置自主預(yù)習(xí)任務(wù)–直播教學(xué)重難點(diǎn)–課后答疑–在線(xiàn)測(cè)驗(yàn)”等在線(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)開(kāi)展教學(xué)，尤其是教師應(yīng)少講、精講，減少不必要的教學(xué)環(huán)節(jié)和重復(fù)的教學(xué)設(shè)計(jì)，這樣既可以減少學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間盯著屏幕上課的負(fù)擔(dān)，又可以避免單純的“主播”表演、學(xué)生收看的模式?？偟膩?lái)說(shuō)，應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)“導(dǎo)播”，讓學(xué)生跟隨教師的指導(dǎo)參與教學(xué)互動(dòng)，提升學(xué)生的參與度和專(zhuān)注度，引導(dǎo)學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提高線(xiàn)上教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。