信息技術(shù)在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

楊志廣 洪士翔 陳亞紅 彭鵬 李振東 楊月云

周口師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 河南周口 466001

結(jié)構(gòu)化學(xué)是高等院?；瘜W(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是一門研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的課程，是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)，研究原子、分子、晶體等物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間關(guān)系的一門基礎(chǔ)科學(xué)。結(jié)構(gòu)化學(xué)是其他化學(xué)學(xué)科的重要理論基礎(chǔ)，不僅涉及化學(xué)學(xué)科知識(shí)，還涉及物理學(xué)、高等數(shù)學(xué)、晶體學(xué)等諸多方面的知識(shí)，具有概念多、公式繁雜、證明煩瑣、內(nèi)容多且深?yuàn)W抽象、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，需要學(xué)生具有較強(qiáng)的抽象思維能力以及空間想象力，這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一大困難，學(xué)生感到枯燥無(wú)味，易產(chǎn)生抵觸、抗拒、厭學(xué)情緒，影響教學(xué)效果。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人類進(jìn)入了一個(gè)全新的信息時(shí)代，現(xiàn)代信息技術(shù)推動(dòng)教育進(jìn)入信息化的新時(shí)代，給教育教學(xué)的改革帶來(lái)了新的機(jī)遇，促進(jìn)了教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革。信息技術(shù)集圖、文、音視頻及動(dòng)畫等多種信息于一體，不受時(shí)空限制，教育對(duì)象多元化，具有直觀、快捷、生動(dòng)形象、靈活性、互動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)⒃窘Y(jié)構(gòu)化學(xué)中原子結(jié)構(gòu)、原子軌道線性組合成分子軌道、分子對(duì)稱性、金屬晶體的密堆積結(jié)構(gòu)等抽象復(fù)雜的知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生更易于接受的具體形象的內(nèi)容，簡(jiǎn)化了理解難度，增強(qiáng)了學(xué)生空間思維能力，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)將現(xiàn)代信息融入結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)，可以更好地輔助教師教學(xué)，能夠?yàn)榻處熃虒W(xué)活動(dòng)注入新的活力，改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的枯燥氛圍，在短時(shí)間內(nèi)調(diào)動(dòng)學(xué)生多種感官參與活動(dòng)，提升了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。本文針對(duì)信息技術(shù)在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行討論，分析不足，提出了應(yīng)用信息技術(shù)的有效對(duì)策，優(yōu)化結(jié)構(gòu)化學(xué)課堂結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

一、信息技術(shù)在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

(一)信息技術(shù)硬件設(shè)施不完善

信息技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的輔助教學(xué)手段，能夠把結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中復(fù)雜抽象的教學(xué)內(nèi)容以全新的、更加形象直觀的形式呈現(xiàn)出來(lái)，提高教學(xué)效率。信息技術(shù)硬件設(shè)施的建設(shè)是信息技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的基礎(chǔ)，部分高校領(lǐng)導(dǎo)對(duì)信息技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)認(rèn)識(shí)不足，經(jīng)費(fèi)投入不足，信息技術(shù)硬件環(huán)境建設(shè)水平不高，多媒體教室、網(wǎng)絡(luò)教室、視頻制作室等智慧一體化教室缺乏，硬件設(shè)備不足，設(shè)施過(guò)于陳舊，無(wú)法使用，嚴(yán)重影響教學(xué)工作正常開展。另外，由于經(jīng)費(fèi)有限，設(shè)備維護(hù)維修不及時(shí)，管理不到位，設(shè)備故障和受損頻發(fā)，教學(xué)平臺(tái)不完善，功能不健全，使用效益不高，嚴(yán)重影響了信息技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)的健康發(fā)展，阻礙了信息技術(shù)與教育教學(xué)的有效深度融合。

(二)線上教學(xué)存在的問(wèn)題

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，線上教學(xué)已成為線下課堂教學(xué)的一個(gè)有效補(bǔ)充，線上教學(xué)雖然取得了積極進(jìn)展，但還存在一些不足。部分教師對(duì)線上教學(xué)重視不夠，師生互動(dòng)少，也不關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，再加上部分學(xué)生學(xué)習(xí)自覺性較差，學(xué)生靜不下心學(xué)習(xí)，同時(shí)農(nóng)村或山村學(xué)生網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不好，無(wú)法保證每位學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)效果，教學(xué)質(zhì)量難以保證。更有甚者，教師直接讓學(xué)生觀看網(wǎng)絡(luò)慕課，看后不講解，也不對(duì)學(xué)生在慕課中學(xué)習(xí)的疑惑進(jìn)行答疑，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)困難，學(xué)習(xí)效果不理想。線上教學(xué)模式靈活多樣，如超星直播、超星課堂、騰訊會(huì)議、釘釘直播、雨課堂等，大規(guī)模的線上教學(xué)活動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，服務(wù)器擁擠不堪，勢(shì)必造成網(wǎng)絡(luò)卡頓、延遲、不穩(wěn)定等現(xiàn)象，往往導(dǎo)致教學(xué)中斷，影響教學(xué)環(huán)節(jié)的正常進(jìn)行。同時(shí)教學(xué)質(zhì)量缺乏動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)管，課后只能根據(jù)學(xué)生聽課反饋情況來(lái)評(píng)價(jià)課堂教學(xué)質(zhì)量的好壞，在這種狀態(tài)下，再加上結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)深?yuàn)W、難懂、難學(xué)，一學(xué)期線上結(jié)構(gòu)化學(xué)課程結(jié)束后，學(xué)生并沒有學(xué)習(xí)到許多有用的知識(shí)，這對(duì)學(xué)生未來(lái)的化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)是非常不利的。

(三)教師信息技術(shù)應(yīng)用水平欠佳

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程引導(dǎo)學(xué)生對(duì)微觀世界進(jìn)行探究，需要用到許多軟件來(lái)輔助教學(xué)，如3D Studio Max、guassview等可以生動(dòng)形象地模擬晶體結(jié)構(gòu)、軌道圖、電子云密度圖形等，能夠加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，使原本呆板的教學(xué)方式變得生動(dòng)有趣，同時(shí)可以避免傳統(tǒng)教學(xué)使用模型演示的不便，避免不必要的重復(fù)勞動(dòng)，有利于解決結(jié)構(gòu)化學(xué)內(nèi)容多、時(shí)間不夠用的情況。但是很多教師跟不上信息化發(fā)展的步伐，習(xí)慣了傳統(tǒng)線下教學(xué)的課堂教學(xué)模式，加之線上教學(xué)信息技術(shù)培訓(xùn)力度不夠，信息技術(shù)教學(xué)應(yīng)用水平欠佳，不熟悉教學(xué)軟件的功能，操作不熟練，甚至不會(huì)操作，影響了教學(xué)效果。另外，教師制作的多媒體課件質(zhì)量往往水平不高，缺乏思考，內(nèi)容單一，形式單調(diào)，課件信息量大，重難點(diǎn)不突出，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，也影響了教學(xué)質(zhì)量的提高。

(四)教師過(guò)分依賴信息技術(shù)

信息技術(shù)是一把雙刃劍，信息技術(shù)在給教師帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了一定的弊端。部分教師認(rèn)為信息技術(shù)可以完全代替課堂教學(xué)，過(guò)分依賴信息技術(shù)，課件從網(wǎng)站直接下載，甚至不做修改，簡(jiǎn)單模仿，直接拿來(lái)上課，不認(rèn)真?zhèn)湔n，疏于鉆研教材，助長(zhǎng)了教師的惰性。還有教師片面追求課件制作技術(shù)含量，刻意追求課件畫面美觀，卻忽略了對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的思考。另外，結(jié)構(gòu)化學(xué)內(nèi)容多，涉及大量抽象的理論概念、復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)、煩瑣的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)和證明，課件信息量大，授課時(shí)間有限，教師上課沒有觀察學(xué)生的上課狀態(tài)，課堂師生互動(dòng)少，學(xué)生往往把大量時(shí)間花在看屏幕上，來(lái)不及記筆記和思考，只能被動(dòng)接受，完全忽視了學(xué)生的感受，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，無(wú)法在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中展現(xiàn)信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，最終影響教學(xué)質(zhì)量和效果。

二、提高信息技術(shù)在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中的有效策略

(一)加強(qiáng)信息技術(shù)硬件設(shè)施建設(shè)，有效使用多媒體技術(shù)

學(xué)校應(yīng)加強(qiáng)教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建立經(jīng)費(fèi)長(zhǎng)效投入機(jī)制，加大網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)，利用教育信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化，服務(wù)教學(xué)信息化改革，加強(qiáng)制度保障，保障信息技術(shù)與教育教學(xué)工作有機(jī)融合，鼓勵(lì)教師積極使用信息技術(shù)進(jìn)行授課，學(xué)校應(yīng)對(duì)教師課程信息技術(shù)應(yīng)用能力進(jìn)行評(píng)比，以評(píng)促學(xué)，以評(píng)促用，激發(fā)教師學(xué)習(xí)信息技術(shù)的積極性，不斷提高應(yīng)用水平。結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)中涉及大量的公式推導(dǎo)，經(jīng)常會(huì)遇到積分、微分等高等數(shù)學(xué)知識(shí)，傳統(tǒng)的黑板教學(xué)和口述教學(xué)時(shí)間較長(zhǎng)，求解過(guò)程的每一步都要寫在黑板上，需要耗費(fèi)大量時(shí)間，在內(nèi)容的廣度和深度上難以發(fā)揮作用。信息技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足，將結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容做成多媒體課件通過(guò)投影大屏幕展示給學(xué)生，節(jié)省了板書時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了教師高效率傳授知識(shí)和學(xué)生高效率接受知識(shí)。因此，教師應(yīng)該在多媒體教學(xué)課件制作上多花心思，不能隨意在網(wǎng)上下載直接使用，自己動(dòng)手做課件，課件制作要簡(jiǎn)潔明了，條理清晰，重難點(diǎn)突出，有一定的區(qū)分度，這樣可以讓學(xué)生更好地抓住重點(diǎn)，避免學(xué)生做筆記時(shí)“一刀切”。同時(shí)不要一味追求課件制作的技術(shù)含量，要突出自己對(duì)教學(xué)內(nèi)容的凝練、教學(xué)理念的思考，課件制作完成后，教師要進(jìn)行試講，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正，授課之后，要征集學(xué)生意見對(duì)課件內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，不斷完善教學(xué)課件。還有些老師過(guò)分依賴多媒體教學(xué)，無(wú)課件不成課，信息技術(shù)作為輔助課堂教學(xué)作為一種新的教學(xué)手段，要適時(shí)、適度合理利用多媒體技術(shù)，與傳統(tǒng)教學(xué)有效結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，才能發(fā)揮信息技術(shù)的最大效果。

(二)巧用信息技術(shù)，助力線上教學(xué)

線上教學(xué)模式多種多樣，結(jié)合課程特點(diǎn)可采用適合實(shí)際需要的線上教學(xué)模式，如基于“超星學(xué)習(xí)通”的智慧化教學(xué)模式開展了課前—課中—課后一體化、線上線下一體化的智慧教學(xué)，具有實(shí)時(shí)簽到、課堂搶答、發(fā)布資源、隨堂考核、開啟話題、任務(wù)活動(dòng)、批閱作業(yè)、設(shè)置考試等功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)課前、課中和課后教學(xué)全過(guò)程的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)收集和分析，豐富了教學(xué)形式，促進(jìn)學(xué)生高效學(xué)習(xí)。利用超星學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)平臺(tái)可提前上傳各種結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)資源，如教學(xué)課件、教材電子版、微課視頻等，教師可布置預(yù)習(xí)內(nèi)容，設(shè)置任務(wù)點(diǎn)，讓學(xué)生做好課前預(yù)期；在課中，積極開展師生互動(dòng)，并在重要知識(shí)點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)；在課后，教師要及時(shí)進(jìn)行作業(yè)布置與批改，提醒學(xué)生按時(shí)完成學(xué)習(xí)任務(wù)點(diǎn)，督促學(xué)生及時(shí)進(jìn)行課后鞏固。同時(shí)教師要提前做好線上教學(xué)備選預(yù)案，并提前進(jìn)行線上教學(xué)模擬，要及時(shí)調(diào)整并更換超星直播、QQ群直播、騰訊會(huì)議、釘釘直播、雨課堂等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，或錯(cuò)峰教學(xué)，避免網(wǎng)絡(luò)在高峰時(shí)會(huì)出現(xiàn)卡頓、黑屏、延遲等現(xiàn)象，確保線上教學(xué)順利開展。另外，在結(jié)構(gòu)化學(xué)線上教學(xué)時(shí)，教師要合理設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)師生互動(dòng)，注重引導(dǎo)和啟發(fā)教學(xué)，有效提高課堂吸引力，豐富線上教學(xué)趣味性，可恰當(dāng)?shù)卦黾右恍┤绲虏剂_意、薛定諤、愛因斯坦等科學(xué)家故事，加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度價(jià)值觀的培養(yǎng)。

(三)加大教師信息化教學(xué)能力提升培訓(xùn)

學(xué)校要建立健全教師信息化培訓(xùn)機(jī)制，督促教師參加信息化教學(xué)能力培訓(xùn)，培養(yǎng)教師樹立信息化的教學(xué)理念，提高教師信息素養(yǎng)，有效促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。教師自身要不斷更新思想觀念，重視教學(xué)信息化能力培訓(xùn)，定期參加培訓(xùn)，培訓(xùn)可采用專家講座、交流討論和實(shí)戰(zhàn)演練相結(jié)合的方式進(jìn)行，充分挖掘提煉線上教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不斷提升自身信息技術(shù)應(yīng)用能力。教師要積極參加培訓(xùn)學(xué)習(xí)超星“學(xué)習(xí)通”“雨課堂”“智慧樹”等多種智慧課堂線上教學(xué)平臺(tái)，不斷優(yōu)化課程教學(xué)資源平臺(tái)，豐富結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)形式，學(xué)習(xí)平臺(tái)建課步驟方法、資料上傳、布置任務(wù)、發(fā)通知、在線討論、在線作業(yè)、在線測(cè)試、問(wèn)卷調(diào)查、設(shè)置考試等教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)自覺性。同時(shí)教師要積極學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)相關(guān)教學(xué)軟件，利用這些軟件使抽象枯燥的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)如波函數(shù)、對(duì)稱性、晶體結(jié)構(gòu)等變得更加形象直觀，易于學(xué)生理解，進(jìn)而輔助結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。

(四)微信公眾號(hào)在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，智能手機(jī)已成為大學(xué)生日常生活和學(xué)習(xí)中必不可少的重要工具，微信成為一種簡(jiǎn)便的信息交流輔助工具，深受當(dāng)代大學(xué)生的喜愛。微信公眾號(hào)具有全天候、方便快捷、易于操作、內(nèi)容簡(jiǎn)潔、傳播速度快等優(yōu)勢(shì)，方便學(xué)生學(xué)習(xí)，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方面的不足。建立結(jié)構(gòu)化學(xué)微信公眾號(hào)輔助課堂教學(xué)，推送教學(xué)課件、參考資料、習(xí)題、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、圖片、視頻和圖文并茂的微素材等結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)資料，幫助學(xué)生做好提前預(yù)習(xí)，克服學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，豐富教學(xué)內(nèi)容和形式，可隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性。此外，結(jié)合結(jié)構(gòu)化學(xué)課程特點(diǎn)，把思想政治教育工作引入課堂教學(xué)，利用微信公眾號(hào)推送一些科學(xué)家趣聞?shì)W事，如愛因斯坦與諾貝爾獎(jiǎng)、德布羅意歷史最短博士論文、唐敖慶與他的八大弟子等故事，幫助學(xué)生了解科學(xué)家的奮斗歷程，感受科學(xué)精神的熏陶，激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、追求真理的精神。

結(jié)語(yǔ)

總之，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，信息技術(shù)可以拓展教學(xué)資源，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，節(jié)約課堂教學(xué)時(shí)間，能夠使難懂的微觀內(nèi)容宏觀化，抽象的內(nèi)容直觀形象化，有助于學(xué)生理解和吸收，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和積極性，有利于提高課堂教學(xué)效率。結(jié)構(gòu)化學(xué)內(nèi)容抽象、邏輯性強(qiáng)、理論性強(qiáng)且復(fù)雜，信息技術(shù)已成為結(jié)構(gòu)化學(xué)課堂教學(xué)中不可或缺的一種教學(xué)手段。教師作為學(xué)生的引路人，不能只單單偏重信息技術(shù)或者傳統(tǒng)教學(xué)在課堂中的地位，信息技術(shù)在課堂教學(xué)中始終只是起到一個(gè)輔助的作用，不能取代教師的主導(dǎo)性，也不能取代學(xué)生的主體性。教師要更新教學(xué)理念，不斷學(xué)習(xí)新的信息技術(shù)，注重信息技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，有效、合理、適度地使用信息技術(shù)，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，使其在結(jié)構(gòu)化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮更大的作用，全面提高教學(xué)質(zhì)量和課堂效率。