物理化學線上線下相結合教學實踐與探究*

郭楠楠，呂 燕

(新疆大學，新疆 烏魯木齊 830046)

“物理化學”是一門借助物理學、數(shù)學等學科的實驗手段和理論知識來探索和研究化學變化基本原理的科學[1-2]，是高?；瘜W、化工、材料、食品、生物、環(huán)境工程等專業(yè)的必修理論課[3]。物理化學課程通常開設在本科二、三年級，是學生學好無機、有機、分析化學課程基礎上學習的高階課程，是學生融會貫通所學理論知識的重要階段，是培養(yǎng)學生科研創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。目前，物理化學課程的教學多采取單純的線上或線下教學模式，教學效果較差[4]。因此，我們亟需轉變教學思維，改變單一教學模式，探討高效的物理化學教學模式。本文以生命科學與食品工程兩個專業(yè)的物理化學課程為例，進行線上線下相結合教學的實踐和探究。

1 物理化學課程教學存在的問題

1.1 傳統(tǒng)線下教學模式存在的問題

物理化學課程具有概念抽象、內(nèi)容廣泛、公式繁雜、使用條件嚴格等特點，傳統(tǒng)教學模式無法使學生在有限的課堂內(nèi)充分理解課本中的知識點。

物理化學課程所學習的主要內(nèi)容包括化學熱力學、多組分系統(tǒng)熱力學、化學平衡、化學動力學、表面化學、電化學等。課程內(nèi)容極其豐富，前后章節(jié)連貫性強，新概念較多，公式較為復雜且邏輯性強。學生完全理解教學大綱中所體現(xiàn)的內(nèi)容需要花費大量的課堂時間。然而，對于非化學、化工專業(yè)的學生，物理化學理論課程一共只有48學時，教師無法在有限的時間內(nèi)把所有的知識點傳遞給學生，學生也無法在如此短的時間內(nèi)完全接收教師傳輸?shù)闹R點。課堂教學過程中，學生無法體會到學習帶來的自我效能感，從而降低了學生的學習興趣。教師也無法得到學生的正向反饋，教學積極性也會大幅度降低。雙方的負反饋嚴重降低了物理化學課程的教學質(zhì)量。

此外，由于物理化學實驗課程教學時間安排的不協(xié)調(diào)，導致部分實驗課程的內(nèi)容在理論課程尚未進行的情況下就已經(jīng)開課。學生在沒有理論基礎的情況下，無法高效地理解實驗相關的理論和原理，從而對實驗課程和理論課程產(chǎn)生厭學心理。

1.2 線上教學模式存在的問題

近年來，隨著現(xiàn)代信息技術的不斷發(fā)展，各種線上教學形式不斷涌現(xiàn)，如雨課堂、騰訊會議、釘釘、云班課等。特別是，面對新冠疫情下學生無法到校學習的情況，傳統(tǒng)實驗教學遇到了極大的困難。為響應教育部疫情期間“停課不停教，停課不停學”的要求，全國各類院校均采取了線上教學的教學手段。然而，線上進行物理化學課程教學過程中也存在著諸多問題。

線上教學存在著知識點講解較快，有些問題學生還沒來得及反應就已講完，且由于時空的阻隔，師生之間缺乏有效的交流方式，學生無法及時反饋自己遇到的問題。教師也不能及時了解學生所遇到的問題，使得學生成為孤立的學習個體。教學過程中紙質(zhì)版教材的缺失，學生僅有的電子版教材無法及時地與教師的PPT對應，教師也不能把思維過程以及相關公式的推導過程通過板書及實物展示給學生，課堂效果大打折扣。此外，由于學生是在網(wǎng)絡背景下學習，老師無法有效監(jiān)督學生學習。久而久之會造成惡性循環(huán)，嚴重影響學生對物理化學課程學習的積極性。

2 物理化學線上線下相結合教學實踐與探究

隨著疫情逐漸好轉，大部分學生可以返校進行線下教育，本文通過線下教學結合線上雨課堂軟件進行混合式教學，探索物理化學線上線下相結合的教學模式。

2.1 課前學生進行線上預習

線下教學前，教師可通過雨課堂將物理化學課程中的每一個章節(jié)設置成一個學習單元，每個章節(jié)按照課程講授目錄又可分為幾個小節(jié)，每小節(jié)都包含章節(jié)要點-預習課件-相關音視頻-在線測試-問題討論等部分。教師課前發(fā)送預習課件和本次課程相關的視頻文件，學生可通過微信中雨課堂系統(tǒng)的提醒進行課前PPT和相關音視頻文件的觀看，并在雨課堂或微信中對難以有效掌握的知識點進行重點標注和反饋[5-6]。教師則可通過雨課堂的統(tǒng)計結果掌握每一位同學觀看音視頻、PPT等相關預習資料的進度，從而清晰地了解學生的預習情況以避免線下教學課前對學生預習情況一知半解的弊端。此外，教師還可以通過匯總雨課堂中學生反饋的問題以及學生難以理解的知識點，在線下教學過程中有針對性的進行教學，從而使得線下課堂效率更加高效。

課前線上預習，不僅可以督促學生自主學習，還可以使學生帶著疑問進行聽課，從而有效增強學生學習的積極性和求知的主動性[7]。學生的課前線上預習部分也可以作為其平時成績的重要組成部分，為進一步提高學生期末綜合成績拓展了新的方向。

2.2 線上線下相結合，進行針對性的課堂教學

雨課堂對學生課前預習情況的統(tǒng)計以及學生在微信群中對難以理解的知識點進行反饋，為教師在線下課堂中實施具有針對的教學方案提供了有效的依據(jù)[7]。針對生命科學以及食品工程專業(yè)課程理論性和應用性的特點，教師可在學生有效預習的基礎上，將更多的線下教學時間用于相關理論以及公式的推導和重點應用的講解，著重強調(diào)各個定理以及公式的使用條件。并結合實際應用，使學生對生命科學的相關理論知識理解的更為透徹。例如，在學習滲透壓的影響時，學生可以通過線上預習掌握稀溶液蒸氣壓降低、沸點升高、凝固點降低，以及產(chǎn)生滲透壓四種稀溶液依數(shù)性及稀溶液依數(shù)性產(chǎn)生的原因。教師課堂教學時結合生命科學專業(yè)的基礎知識，以生物體內(nèi)不同體液之間的滲透壓為例，引導學生從不同方面理解滲透壓產(chǎn)生的機理、滲透壓與化學勢的關系、滲透壓的計算方法等。之后，進一步聯(lián)系滲透壓在滲透和反滲透方面的作用，進而了解滲透壓在海水淡化、生物醫(yī)藥方面的應用。使學生能夠更清楚直觀地了解為什么學習以及怎么學習滲透壓相關知識。后續(xù)，學生還可通過教師課后上傳至雨課堂系統(tǒng)中相關知識點總結以及相關視頻進一步鞏固吸收。

教師在線下授課過程中，結合線上雨課堂中的實時發(fā)送試題、視頻等功能及時向?qū)W生提問。學生則可通過雨課堂中的投稿、彈幕、投票等功能實時進行實時交流與溝通。課后教師可通過系統(tǒng)對學生的反饋結果進行分析，及時了解大部分的學生的學習狀態(tài)以及對相應知識點的理解情況，為后續(xù)針對性教學指清方向，從而顯著提高課堂效率。學期末時，可通過雨課堂系統(tǒng)總結學生在課堂上的活躍程度，此項指標亦可作為平時成績的一部分。

2.3 建立線上線下混合式平時成績評教體系

傳統(tǒng)線下教學模式學生平時成績主要是由學生的考勤以及課后作業(yè)批改決定。由于課堂時間限制，無法使每個學生都參與到教學過程中，教師也無法全面高效地評價每一位學生，從而使得學生的課堂表現(xiàn)無法直接體現(xiàn)在最終平時成績中。而線上線下相結合的模式，教師不僅可以在課堂上直觀的觀察每一位學生的課堂表現(xiàn)，也可通過課后雨課堂系統(tǒng)總結進一步對學生平時參與課堂的積極性進行評估。將占課程學習的主要部分的課堂表現(xiàn)納入到平時成績的賦分規(guī)則中，從而培養(yǎng)學生良好的學習習慣。此外，傳統(tǒng)課后作業(yè)均是由學生寫在作業(yè)本上交給教師統(tǒng)一批改，學生在上交以及教師在批改過程中都會浪費大量的時間和精力。對于簡單的客觀題，教師通過雨課堂的考試系統(tǒng)進行出題，學生則可通過相關微信小程序進行答題，后由系統(tǒng)進行智能判定并給出結果。這種方式不僅增加了學生在答題過程中的趣味性，也降低了教師在后續(xù)作業(yè)批改過程中的工作量。另外，后臺對于作業(yè)的統(tǒng)計信息也為平時成績的賦予提供了直觀依據(jù)。通過上述方法，教師可以根據(jù)課前預習、課堂參與程度以及課后作業(yè)三個方面對學生平時成績進行客觀、高效的評價(表1)。

表1 學生平時成績組成

3 結語

隨著線上授課軟件的發(fā)展與完善，線上線下結合的授課模式逐步成為各高校師生認可的一種高效教學模式。實踐證明，借助于雨課堂線上教學平臺構建線上線下相結合的物理化學課程教學模式可有效的調(diào)動學生學習的積極性，提高學生的自主學習能力以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。也有助于任課教師及時掌握每一名學生對相關知識點的掌握程度，從而有針對性的制定相應的教學方案，以期達到良好的教學效果，為國家和社會培養(yǎng)更多優(yōu)秀的理工科畢業(yè)生。