高 紅,張 穎,樊衍昕,龔 燦

(蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

新型冠狀病毒肺炎疫情蔓延期間，根據(jù)“停課不停教、停課不停學(xué)”的指導(dǎo)意見[1]，蘭州大學(xué)從2020年2月12日開始按照教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行線上教學(xué)。隨著新冠疫情的有效遏制，5月11日全面恢復(fù)三年級本科生的課堂教學(xué)[2]，現(xiàn)將化學(xué)專業(yè)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的春季學(xué)期線上教學(xué)、線上教學(xué)與課堂教學(xué)的銜接、課堂教學(xué)進(jìn)行總結(jié)，希望為結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)提供參考案例。

1 線上教學(xué)

1.1 課前準(zhǔn)備

為線上教學(xué)的需要，學(xué)校將教務(wù)管理信息系統(tǒng)與超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行了對接，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，教師提前一周將電子版教材[3]和PowerPoint課件通過學(xué)習(xí)通的“資料”功能上傳至平臺供學(xué)生學(xué)習(xí)。通過學(xué)習(xí)通發(fā)布二維碼組建了課程微信群，征詢學(xué)生意見后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，最終選定騰訊會議作為直播工具，微信群作為課下答疑渠道。

1.2 線上教學(xué)的方式

2004年結(jié)構(gòu)化學(xué)課程獲批國家級精品課程，是化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)專業(yè)三年級本科生的必修課程， 54學(xué)時(shí)，選課學(xué)生人數(shù)202人，分為2個平行班級授課。線上教學(xué)前，我們列出本次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，并在微信群和學(xué)習(xí)通中發(fā)布，要求學(xué)生根據(jù)資料預(yù)習(xí)新章節(jié)。每次課前教師發(fā)布“簽到”任務(wù)，學(xué)生打卡，以115人的班級1為例，學(xué)生基本能夠完成學(xué)習(xí)通簽到，但騰訊會議前兩次線上直播授課的參與學(xué)生人數(shù)在85～95人之間。此外，學(xué)習(xí)通的“統(tǒng)計(jì)”和“章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)”顯示，除了2月13日第一次課的學(xué)習(xí)次數(shù)為209次外，2月份其余課程僅為40余次。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性不夠。針對這一情況，我們改為課堂“回答問題”打卡。

在前兩次直播中，當(dāng)采用問題教學(xué)和啟發(fā)教學(xué)時(shí)，未單獨(dú)指定學(xué)生進(jìn)行回答，而是全體同學(xué)在騰訊會議的“聊天”界面打出自己的答案，再由教師給出正確答案并講解。為了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，從第三次課開始，每個問題教師隨機(jī)挑選1～2名學(xué)生進(jìn)行回答，其它同學(xué)在“聊天”界面給出答案，回答問題相當(dāng)于打卡簽到。由于是大班授課，我們設(shè)置的問題既體現(xiàn)了課程的重點(diǎn)內(nèi)容，又使回答問題的時(shí)間盡量短。例如，光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子是光子還是電子？若波函數(shù)未歸一，則歸一化系數(shù)的表達(dá)式為？類氫原子的能量表達(dá)式？徑向分布函數(shù)的物理意義？變分原理的基本內(nèi)容？分子點(diǎn)群是由對稱元素還是對稱操作構(gòu)成？等等。通過有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，3月份線上授課的學(xué)生上課人數(shù)占到了總?cè)藬?shù)的90%以上，3月份學(xué)生的學(xué)習(xí)次數(shù)明顯增加，出勤率和學(xué)習(xí)次數(shù)一直保持到了5月全面開學(xué)。

在2-5月的線上教學(xué)期間，我們采用知識碎片化方式，根據(jù)知識點(diǎn)開展教學(xué)、進(jìn)行課堂問答、設(shè)置習(xí)題和作業(yè)，完成了若干知識點(diǎn)的教學(xué)，串講了知識點(diǎn)間的聯(lián)系和發(fā)展。例如，光電效應(yīng)中波長和能量的表達(dá)式與實(shí)物粒子的相同，但區(qū)別和聯(lián)系是什么？類氫原子薛定諤方程自然求解出軌道角動量和玻爾原子結(jié)構(gòu)模型假定的軌道角動量完全不同，原因是什么？從而幫助學(xué)生理解相關(guān)知識。

1.3 課后輔導(dǎo)

每次課程結(jié)束后，我們及時(shí)在線上和微信群進(jìn)行輔導(dǎo)答疑和布置課后作業(yè)。從完成作業(yè)的情況看，絕大部分同學(xué)能夠按時(shí)完成，但存在的問題是一個班級的作業(yè)大致分成幾個“流派”。由于缺乏與學(xué)生面對面交流，線上教學(xué)與課堂教學(xué)在教學(xué)管理和學(xué)生反饋等方面存在很大不同，學(xué)生是否真正掌握了已學(xué)知識，這是線上教學(xué)的最大疑問。

2 課堂教學(xué)

5月11日開始，我們進(jìn)行了學(xué)生返校后的第一次課堂教學(xué)，但大部分學(xué)生對授課內(nèi)容反應(yīng)緩慢，整體游離于課堂之外。與其它科目授課教師的交流發(fā)現(xiàn)，他們的授課班級也存在類似現(xiàn)象。學(xué)生們最大的感慨是線上教學(xué)沒有學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)習(xí)的自控制能力比較差?；谏鲜鰡栴}，在課堂教學(xué)中，我們繼續(xù)使用線上教學(xué)效果較好的問題式教學(xué)和啟發(fā)式教學(xué)式，使所有學(xué)生全部參與到課堂的教與學(xué)中。對于所講新內(nèi)容涉及已學(xué)知識時(shí)，請1～2位同學(xué)闡述相關(guān)內(nèi)容。例如，在講授紫外光電子能譜時(shí)涉及到雙原子分子結(jié)構(gòu)和分子軌道理論，典型雙原子分子氧氣和氮?dú)獾能壍滥芗夗樞蚴鞘裁矗繛楹稳绱伺挪?？每一條譜帶中譜線間隔的大小與振動能級和成鍵反鍵的關(guān)系是什么？分子軌道理論的主要內(nèi)容是什么？當(dāng)講到晶體的對稱性時(shí)，需用到分子對稱性知識，晶體對稱性和分子對稱性的異同有哪些？微觀對稱性與宏觀對稱性的異同是什么？等等，從而不斷加深學(xué)生對已學(xué)知識的理解和掌握，做到知識的融會貫通。

為了使教師和學(xué)生有足夠的時(shí)間進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，保證教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校將2020年春季學(xué)期教學(xué)周由原來的17周延長到21周?；诮Y(jié)構(gòu)化學(xué)課程理論性強(qiáng)與難度較高的特點(diǎn)，我們適當(dāng)采用學(xué)生主講、教師輔助的類似于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式[4-5]，對課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了復(fù)習(xí)。例如，在分子的對稱性部分，學(xué)生在課堂使用白紙搭建過氧化氫和丙二烯的分子結(jié)構(gòu)，并指出對稱元素，確定分子點(diǎn)群，判斷分子是否具有偶極矩和旋光性？在布拉格方程的學(xué)習(xí)時(shí)有如下題設(shè)：若KBr晶體具有NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)a=559.6pm，用CuKα射線(λ= 154.05pm)做X-射線粉末衍射，求200衍射的衍射角θ。多數(shù)情況下，學(xué)生根據(jù)布拉格方程和晶面間距公式計(jì)算時(shí)，會把(100)晶面的二級衍射，當(dāng)作一級衍射處理，這時(shí)我們請一位同學(xué)回答衍射指標(biāo)和晶面指標(biāo)間的關(guān)系，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)錯誤，進(jìn)行改正，使學(xué)生深入理解布拉格方程中各參數(shù)的物理意義。從課堂實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，角色發(fā)生轉(zhuǎn)換后，學(xué)生的壓力和動力增加，對待每個題設(shè)均會認(rèn)真思考，對不確定的問題進(jìn)行查閱，同學(xué)間相互討論甚至爭論，與線上教學(xué)相比而言是“看得見，摸得著”的學(xué)習(xí)。

3 課程考核與評價(jià)

3.1 考核之摸底考試

為了保證線上教學(xué)和課堂教學(xué)的有效銜接，學(xué)生返校后結(jié)構(gòu)化學(xué)專門進(jìn)行了摸底考試，各分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)和統(tǒng)計(jì)見圖1a。除缺考3人外，共有199位學(xué)生參加摸底考試，<40分、40～50分、50～60分、60～70分、70～80分、80～90分和>90分的百分率分別是33.7%、16.1%、15.6%、10.1%、11.6%、10.6%和2.5%，及格人數(shù)僅69人。從考試結(jié)果看，線上教學(xué)內(nèi)容需要進(jìn)一步復(fù)習(xí)和鞏固，為此我們專門進(jìn)行了課堂復(fù)習(xí)，對已學(xué)的知識點(diǎn)進(jìn)行了重點(diǎn)講解和提高。為了進(jìn)一步掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，課程增加了兩次過程考核。

圖1 (a) 摸底考試不同分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)和百分比 (b) 期末考試不同分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)和百分比Fig.1 Number and percentage of students in different grades of the placement test (a) and final exam (b)

3.2 考核之過程考試

在過程性考核中，我們將量子力學(xué)基礎(chǔ)、原子和分子結(jié)構(gòu)、分子對稱性和分子結(jié)構(gòu)分析原理作為第一部分，晶體和晶體結(jié)構(gòu)分析原理作為第二部分，分別進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程性考核。試卷由學(xué)生扮演“教師”進(jìn)行評閱，以平行班1為例，具體做法是將化學(xué)1, 2, 3班和放射化學(xué)四個小班的試卷按照班級分開，然后分給另一個班的學(xué)生隨堂評閱。采用學(xué)生為主教師為輔的方式，由學(xué)生提供考核題目的參考答案，教師糾正和制定給分點(diǎn)，從而加深了學(xué)生對相關(guān)知識的理解和掌握，有助于教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃。

3.3 考核之期末考試

在期末進(jìn)行的總結(jié)性考試中，在期末考試試題難度高于摸底考試試題的情況下，除了緩考2人外，共有200名學(xué)生參加了考試，不同分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)和統(tǒng)計(jì)見圖1b。由圖1b可見，<40分、40～50分、50～60分、60～70分、70～80分、80～90分和>90分的學(xué)生比例分別為0.5%、2.0%、5.0%、17.5%、32.5%、27.5%和15%，及格人數(shù)達(dá)到了185人，不及格人數(shù)只有15人。同時(shí)，成績主要集中在70～80分和80～90分之間，這兩個分?jǐn)?shù)段學(xué)生人數(shù)達(dá)到了總?cè)藬?shù)60%，成績優(yōu)秀率15.0%。

3.4 評價(jià)機(jī)制

在本學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生的總評成績由摸底考試(20%)，平時(shí)成績(30%)和期末考試(50%)三部分組成。摸底考試是對學(xué)生線上學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)，為后續(xù)課堂教學(xué)提供了參考依據(jù)，占20分；過程性考核有助于教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，適時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，每次占5分，共10分；為了培養(yǎng)學(xué)生持之以恒的學(xué)習(xí)精神，作業(yè)完成情況和線上線下“回答問題”打卡分別占10分，共20分；期末總結(jié)性考核占50分。由于加強(qiáng)了過程性考核，學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握明顯增強(qiáng)，期末總結(jié)性考核的試題難度增加，重在考察基礎(chǔ)知識的運(yùn)用以及與科學(xué)研究的關(guān)聯(lián)，學(xué)生的考核成績說明課程實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期的培養(yǎng)高度。

4 線上教學(xué)和課堂教學(xué)的銜接與反思

4.1 線上教學(xué)和課堂教學(xué)的有效銜接

春季學(xué)期的線上教學(xué)和課堂教學(xué)的銜接由一次摸底考試開始，通過摸底考試對前期線上教學(xué)的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了評估。根據(jù)考試情況，我們對學(xué)生難于理解的內(nèi)容進(jìn)行了重點(diǎn)講解和串講，鞏固了線下的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而合理安排了教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)內(nèi)容，確保了疫情下的課程教學(xué)質(zhì)量。

4.2 線上教學(xué)和課堂教學(xué)的反思

首先，線上教學(xué)時(shí)學(xué)生雖然可以看到授課教師，但教師面對的是電腦屏幕，不能真正掌握學(xué)生的課堂表現(xiàn)和學(xué)習(xí)狀態(tài)，無法實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和方式。其次，屏幕上的文字回答和隔著屏幕的問答，更像是一場“開卷考試”和“互助考試”。最后，每個學(xué)生所處的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)氛圍不盡相同，對他們的學(xué)習(xí)也會產(chǎn)生一定影響。

目前，新型冠狀病毒疫情在國內(nèi)雖然得到了有效遏制，但局地仍時(shí)有發(fā)生，線上教學(xué)在一段時(shí)間內(nèi)也許會持續(xù)進(jìn)行。在今后的線上教學(xué)中，首先，我們要繼續(xù)學(xué)習(xí)同行們線上教學(xué)的寶貴經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步加強(qiáng)課堂管理，如毛雙老師在其論文中所述[6-7]，從觀看PowerPoint的時(shí)長、到課率、彈幕次數(shù)等考察學(xué)生的課堂參與度，在期末的考核中進(jìn)行量化評分；擅用網(wǎng)絡(luò)資源，例如雷鳴老師開展的基于線上直播平臺+線上課程資源及管理平臺的教學(xué)模式[8]，都是結(jié)構(gòu)化學(xué)線上教學(xué)中可以參考的實(shí)例。其次，為了提高線上教學(xué)的質(zhì)量，授課教師要投入比課堂教學(xué)更多的努力，例如隨堂測試，若每個學(xué)生收到的試題均不相同，則可能會達(dá)到更好的測試效果。最后，需要學(xué)校和社會的共同努力，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到一定速度，教師可以從屏幕上看到每一位學(xué)生，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)也就成了課堂教學(xué)。

在春季學(xué)期的課堂教學(xué)中，增加了一次摸底考試和兩次過程性考核，對于掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性起到了積極作用。過去學(xué)生的課程成績主要由期末考試決定，試題更側(cè)重基礎(chǔ)知識考察，而過程性考核加深了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解，即使增加了期末考試的難度，學(xué)生仍然取得了較好的成績，這堅(jiān)定了我們在教學(xué)中堅(jiān)持過程性考核，在今后的教學(xué)工作中我們將探索更多樣化的過程性考核方式。

5 結(jié) 語

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程完成了線上教學(xué)和課堂教學(xué)的所有教學(xué)任務(wù)，通過摸底考試評估了線上教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，通過重點(diǎn)講解、串講和增加過程性考核等方式鞏固了教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)采用學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)模式提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，從而有效保證了疫情期間課程的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。