TCDT教學法提高物理化學教學質(zhì)量的探索

王建芳，喬成芳，強壯壯

（商洛學院 化學工程與現(xiàn)代材料學院，陜西商洛 726000）

在線教學活動具有不受時空限制、授課活動可以根據(jù)教學需要適度調(diào)整、優(yōu)質(zhì)教學資源的覆蓋利用率高等優(yōu)點[1]。同時，存在很多缺點，從教師層面講，教師主導作用弱，教學活動臨場感不強、對學生學習動態(tài)和效果的監(jiān)控力差、師生在線互動差且互動費時、師生感情交流少等缺點；對于基礎差、自律能力差的學生而言，在線教學使他們學習出現(xiàn)更加懶散、聽課到課率低、授課過程中全程無互動等問題。學生在不能管理自己的前提下教學效果無從談起。教學方式的變革需要適應時代發(fā)展的需要，在線教學需要教師投入更多的精力[2]。

在新冠肺炎疫情防控期間，為了解決延期開學期間學生的居家學習問題，教育部印發(fā)系列文件，并發(fā)出“停課不停學”的通知，集中國家和各地區(qū)的力量與資源為廣大學生提供學習資源和學習支持服務[3]。根據(jù)居家隔離的需要，無論教學模式還是學習模式都發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，課堂面對面教學轉(zhuǎn)變?yōu)檫h程云端“空中教室”[4-5]。學生的學習環(huán)境由教室轉(zhuǎn)變?yōu)榧彝ィ畔⒒夹g和新媒體成為實現(xiàn)教學目標的主要依賴手段。在這樣一個特殊情境下如何實現(xiàn)高質(zhì)量教學成為教育系統(tǒng)成員包括教育管理者和教師急需思考和解決的問題。

物理化學課程是化學、應用化學、金屬材料工程、制藥工程等專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，邏輯性很強且學科交叉內(nèi)容多，是在大學階段提升學生學習能力的關鍵課程之一[6-8]。采用講授-總結-討論-測試（teaching-conclusion-discussion-test縮寫為TCDT）四階段教學法，教師完整講授課程內(nèi)容、課堂板書在線總結、班級小組討論、隨堂測試與章節(jié)測試，可以有效轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學中的線性授課模式，使學生牢固地掌握物理化學的基礎知識；同時提高了學生自主學習能力和運用物理化學知識解決實際問題的能力，從而可以有效提升物理化學在線課的教學質(zhì)量。

1 TCDT教學方法

《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》鼓勵高校進行線上線下混合式一流課程建設，制定了混合教學的評價標準和教學實施方式[9]。疫情期間，線上線下混合教學模式的前期實踐為高校在線教學的實施奠定了基礎，區(qū)別在于線下部分需要通過在線方式來完成。新冠疫情爆發(fā)后，我國線上教學智能平臺及網(wǎng)絡教學資源群策群力，迅速完善，如釘釘、騰訊會議、雨課堂等在線教學平臺為教學活動實施提供了有力的網(wǎng)絡保障。本研究選擇釘釘為授課平臺，以筆者教授的2018級應用化學專業(yè)學生為實施對象，以TCDT為基本方法，以在線授課方式為手段，以提高物理化學的教學質(zhì)量為目標。教師層面，要求教師充分備課，合理設計教學環(huán)節(jié)，解決了學生在線上課過程中自由散慢、自律能力差的問題；注重教學質(zhì)量監(jiān)控，教學和督學相結合，積極將面對面?zhèn)鹘y(tǒng)授課轉(zhuǎn)變?yōu)槿藱C互動模式。充分利用網(wǎng)絡教學資源和平臺，調(diào)動了學生學習積極性和主動性，將師生在互聯(lián)網(wǎng)云端的交互方式從“遠距離”優(yōu)化為“零距離”。以學生為中心，達到了提升學生自主學習能力，扎實掌握物理化學的基礎知識，同步提升學生解決實際問題的能力。

采用TCDT四階段教學法，如圖1所示。即教師完整講授理論內(nèi)容、課堂板書實時在線總結、班級小組討論、隨堂測試與章節(jié)測試，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)教學中的線性授課模式，引導學生對章節(jié)學習內(nèi)容特別是重難點進行梳理總結，使學生對學習內(nèi)容做到心中有數(shù)、心中有序，在無教師監(jiān)控的家庭式在線學習環(huán)境中全方面提升學生自律性。同時，在小組討論作業(yè)過程中優(yōu)生幫扶差生，向同伴請教從而實現(xiàn)了自覺學習、協(xié)同進步。

圖1 TCDT四階段物理化學線上教學法

2 TCDT教學過程

2.1 講授與總結

實踐是理論的基礎，科學的理論對實踐具有積極的指導作用。理論知識在課程的教學中占較大的比重。研究物理化學理論知識的教學方法，對于全面提高學生的學習質(zhì)量和效率，有著重要意義。物理化學課程選用釘釘軟件為授課平臺，在師生全員參與的條件下根據(jù)課程大綱進行教學內(nèi)容的完整授課。在教學過程中做到夯實基礎，注重講授理論知識的應用；授課不只是停留在基礎知識的傳授層面，而要強化課程思政教育，提升創(chuàng)新能力。用科學知識武裝自己，居家抗疫，將來在工作崗位上更好地做貢獻。為了提高學生專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)其國際視野，進行了初步的雙語教學探索，其中化學熱力學定律、多組分系統(tǒng)熱力學內(nèi)容部分的授課課件為雙語模式。應用化學專業(yè)理論授課以講授為主，輔以課堂現(xiàn)場討論、隨堂測試和即興問答等環(huán)節(jié)。

授課思路采用基礎知識普及、熱身練習、知識應用能力培養(yǎng)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)四個環(huán)節(jié)的進階式教學法。以電化學部分——電動勢測定及應用為例，如圖2所示。結合電化學知識的習得，讓學生解決實際問題、探索科技前沿。針對石化能源的不可再生性和燃燒產(chǎn)生污染以及形成溫室效應等對地球環(huán)境的破壞，培養(yǎng)學生保護環(huán)境的意識，開發(fā)鋰離子電池、超級電容器、燃料電池等可再生新能源。利用智慧樹平臺的《物理化學》在線課程資源對授課內(nèi)容進行補充，學生進行課下預習和復習。

圖2 物理化學進階式教學法示例——電動勢測定及應用

板書是一種呈現(xiàn)在黑板上具有總結意義的書面語言，高度概括了每節(jié)課教師所講的知識要點[10]。利用板書可以有效地控制課堂節(jié)奏，同時有助于保持學生思路和教師的講述同步，幫助學生把握課堂重難點知識以及各知識點間的邏輯關系。然而網(wǎng)上在線教學不能直接在真實黑板上書寫板書，為更好地使學生跟進課堂，通過設計課堂電子板書盡力達到和傳統(tǒng)課相同的教學效果。利用office中word辦公軟件設計了授課板書，授課過程中師生共同對所學知識進行現(xiàn)場實時總結，見圖3，以稀溶液的依數(shù)性講授知識點匯總為例。

圖3 物理化學在線課堂板書樣例

2.2 討論

同伴教學的定義是由哈佛大學著名教授EricMazur在上世紀90年代提出的，由此創(chuàng)立了同伴教學法，又可稱之為同伴學習、同輩學習。同伴學習是以學生互動的方式促進學生間的交流討論，使學生做到在“教中學”，提高學生參與課堂的積極性，促進學生的主動性和創(chuàng)造性的一種教學方法[11]。小組討論學習，以“優(yōu)差生互補，優(yōu)生帶差生”為主導思路，采用學生自主自愿和教師調(diào)整相結合的方式，將應用化學專業(yè)70名學生劃分為12個自然學習小組，每班六個組，進行編號，如“應化某班第一組張一飛（組長名字）”。每周分配1～2次討論任務，圍繞教學中分配的習題、知識點總結、知識應用、前沿知識討論、居家小實驗等多項任務開展工作。組長牽頭，利用釘釘授課平臺課下自行組織小組活動。在上下一節(jié)課之前組長提交小組報告和討論視頻錄課，班內(nèi)進行分享交流和學習。樣例如表1所示。

表1 小組討論結果

2.3 檢測

為了進一步跟蹤教學效果，檢查課堂學習筆記，同時對學生學習情況進行測試和測評。采用教師自主出題和網(wǎng)絡教學資源相結合，測試按照隨堂即時測試和章節(jié)測試兩種形式進行。按照學生測試情況對教學進度進行及時調(diào)整，對學生學習中出現(xiàn)的問題進行專門輔導。應化專業(yè)所用教材為南京大學傅獻彩編《物理化學》。上冊內(nèi)容學完后，就化學熱力學定律、多組分系統(tǒng)熱力學、相平衡、化學平衡等章節(jié)對學生進行了測試，測試成績分析如圖4所示。有97%的學生能基本掌握課堂講授知識，23%的學生對知識的掌握情況良好。尚有3%的學生由于學習基礎差、自律性差而不能跟進在線課堂。

圖4 TCDT教法試行班級的物理化學期中測試成績分布

3 教學反思

3.1 加強教學環(huán)節(jié)設計

不同于面對面授課，學生和教師在遠程人機互動中完成教和學的任務，教師對課程設計要緊湊有序。教師課前要設計好教學環(huán)節(jié)：把握重點、要點與難點，這就要求教師課前要花更多的時間去處理知識體系，處理章節(jié)之間、章章之間的聯(lián)系，使授課內(nèi)容成為有機整體。在每章內(nèi)容學習結束以后，要求學生寫出章節(jié)知識要點并總結思維導圖。例如在多組分系統(tǒng)熱力學一章中，須使學生掌握化學勢在過程變化中的指導作用，以化學勢為中心和主線得到了蒸氣壓降低、沸點升高、凝固點降低和滲透壓四點依數(shù)性的計算公式。再如熱力學是貫穿物理化學知識的靈魂，除動力學外，每個章節(jié)都滲入了熱力學的知識，能量退降的過程是自發(fā)進行的過程。熱力學、電化學、界面化學等模塊知識均與熱力學息息相關。

3.2 注重實踐能力提升

教師要對物理化學的教學內(nèi)容進行深入分析，運用新的教學方法和教學手段培養(yǎng)具有扎實基礎知識和創(chuàng)新意識的復合型人才[12-14]。在線課的授課終端是學生，學生對課堂知識的掌握情況需要強化跟蹤，除充分利用直播授課平臺的在線提交作業(yè)方式，仍需挖掘更有效的授課方法提升學生實踐能力。引導學生根據(jù)科學前沿問題，查閱文獻資料。采用小組匯報的方式，讓學生分享在文獻中習得的知識，樹立學生探求真理的科學意識，培養(yǎng)學生科研和創(chuàng)新思維，使其利用物理化學基本原理解決實際生產(chǎn)問題。同時結合不同的知識模塊，布置與解決實際問題有關的學習任務。如在相圖講解中，利用二組分固液相圖的知識讓學生分析銅吹煉和錫精煉的過程，在條件允許的情況下，可在家庭所在地的周邊化工廠展開調(diào)研學習，撰寫調(diào)研報告。也可開展居家實驗，研究表面張力、稀溶液的依數(shù)性等和實際生活聯(lián)系較緊密的實驗，撰寫實驗報告。充分設計，群策群力，提升學生的知識掌握和實踐動手能力。

4 結語

在新冠肺炎疫情防控期間，采用TCDT教學方法對物理化學進行在線教學，取得了較好的教學效果。采用直播授課和電子板書總結相結合的方式，在呈現(xiàn)授課內(nèi)容全貌的同時，及時對主干內(nèi)容特別是重難點知識進行復習總結，集中學生注意力。強化學生對基礎知識的掌握。以“優(yōu)差生互補，優(yōu)生帶差生”為主導思路，以小組討論模式跟進教學。彌補了在線教學不能在教室完成、學生不能同伴學習的不足。同一小組的學生在課余時間通過遠程交流進行共同學習，小組間觀摩且評選優(yōu)秀小組作業(yè)進行課堂范例展講，能較好地提高學生在線學習興趣和積極性，進而提升其自主學習能力。對后疫情時代，大學教學質(zhì)量仍需緊抓不放松，在線教學仍需和傳統(tǒng)課堂教學相結合，TCDT教學方法為化學類其他課程的教學提供了有效參考。