结构化学课程教学改革设想及实施策略

刘玉霞 陈光 毕思玮

摘 要：基于结构化学课程特点的分析，依据本年学生的学情进行了教学改革设想，进而制订出相应教学策略，从正确构建课程各要素之间的关系、完善符合学生认知规律的逻辑结构、以知识结构逻辑框架可视化为指导思想实施课前准备、以“速写—着色—点睛”的过程制作教学课件、完善符合学生认知规律的逻辑结构五个方面进行了论述。

关键词：结构化学；教学改革；实施策略

一、课程教学改革设想

（一）以学生为主体进行教材分析，每年都是“新”课程

前期准备工作中，我们举行过若干师生交流和辩论会，将结构化学课程特点概括为“4、3、2、1”，包括：

4：基础性+重要性+逻辑性+抽象性；

3：知识量大+原理多+思维形式复杂；

2：学时少（48学时）、精品课程资源少；

1：教与学俱难。

为了解决上述问题，我们通过以学生为主体剖析教材，让学习过程成为一个学生主动接受刺激、积极参与教学和积极思维的过程。从学生的角度分析生成的重点、难点、知识框架和结构与无论是教师心目中的、还是教学大纲所要求的存在较大差别。甚至，从这个视角，我们能发现自己很熟悉的课程成为一门“新”的课程。并且，这个环节让学生感受到教师对学生认知结构的关心和重视，可大大提高学生自身学习的自觉性与责任心。

（二）以可视化的知识结构逻辑框架形成不同以往的新课件

拟按如下三个步骤予以实施：

第一步，明确知识结构逻辑框架可视化的目的，知识结构的分类汇总特点，选取正确的角度（本项目则来自学生为主的教材剖析，即学生视角）按照符合学生认知的规律去建构。

第二步，选择合适的软件、程序完成逻辑结构的可视化。当前，非常流行的PPT软件应用虽然广泛，但无法满足不同级别的文本逻辑结构的可视化。为此，我们专门选取了功能强大的Authorware软件。

第三步，丰富课件内容，使可视化的逻辑结构与生动的教学内容同时呈现。配合Gaussian程序的使用，对结构化学中几乎所有抽象模型都可实现可视化，课件中的画面将更加生动灵活，易于接受。

根据课件效果，以“知识逻辑结构”为纲，强化知识结构的整体教学，注意培养学生的创新思维和演绎思维。

（三）以课堂教学和评价验证逻辑结构效果

首先，在运用新课件进行课堂教学时，始终坚持以“知识逻辑结构”为纲，同时尽量不遗漏知识逻辑链上的任何环节，强化知识结构的教学，淡化孤立死记硬背知识的教学；其次，在讲解过程中，重视根据逻辑结构对学生学习的引领，注意培养学生以逻辑结构为纲进行拓扑结构性思维和推理演绎思维；再次，设立考题来考察学生对结构性知识的掌握是否牢固，是否达到预期效果，并且设计问卷来调查学生在这种模式下认知过程所遭遇的问题，对这种教学模式进行客观评价。最后，根据反馈的问题，结合实际过程中的经验，将课件逐步完善。

二、教学改革的实施策略

（一）正确建构标题、纲要、重点、难点、内容等元素之间的关系

教学课件中的标题、纲要、重点、难点、内容为教学页面的主要元素，它们的关系主要存在于教学大纲里，或存在于教师的脑海里。在使这些元素可视化之前，最重要的是要对它们的关系根据本届学生实际进行重新定位，方能正确建构。为此，我们换一个视角重新进行教材分析，通过分析学生的需要来为教师建构教学元素之间的逻辑关系做出正确的指引。这一方法可从根本上满足教学对学习的要求，使教学的最根本的载体—课件做到“接地气”，重实际。通过前期工作的开展，我们发现，即使对于一个章节或小到一个概念一个标题，在学生眼中完全是另一个世界，比如；学生认为薛定谔方程应该先从实例（如H原子）导入开始讲授，而不是先介绍抽象的三维势箱、质点等看不见也摸不着的概念，等等。这些反馈对教学的改革是一个很大触动。

教师备课时，依照概念图的原理，按理论知识的内在联系来确立结构和知识框架，构造知识逻辑结构图，沿各上下级标题间的脉络去发展延伸，再依照思维导图的原理，扩充并上升到具体知识的总体状态。即，不是对知识内容的简单重复和罗列，而是高视角的、有牢固支撑的知识概型。使知识成串、成套，知识本身产生“空间”结构，而不再是传统的孤立呈现。

课堂上以知识逻辑结构图为纲，对重点、难点与关键点进行精讲，对于一般内容让学生根据已建立的可视化逻辑关系进行自学。在考察学生掌握知识点的同时，有意识地考察学生对知识点之间逻辑关系的认知。

（二）完善符合学生认知规律的逻辑结构

本项目的主体研究工作在于开发“认知逻辑呈现式”课件。项目的最初阶段是建立知识逻辑结构，最终阶段则要做出符合学生认知逻辑规律的课件。所以如何使所建立的知识结构更加符合学生认知规律，是一个很关键的问题。本方案设计中采用了两项措施予以保障。措施一，在制作课件之前先进行师生共同参与的教材剖析，这样可以确保知识结构的建立是以学生需要为基础的，所建立的知识逻辑结构尽量符合学生的认知规律。措施二，以课堂教学和评价指标来予以检验和完善。首先检验的是根本任务，也就是学生对知识的掌握，这是任何教学改革所必须满足的。对此我们的做法是根据考试大纲分节进行目标参照命题，通过试卷分析获取教学反馈信息，用以评价这种模式的基本效果。其次检验对逻辑结构的适应性，即通过设计合理问卷来考察学生对知识纵向关系、横向贯通联系等逻辑关系把握程度。根据反馈信息，将课件中的知识结构上升为符合学生认知规律的逻辑结构

（三）以知识结构逻辑框架可视化为指导思想实施课前准备

与通常备课方式不同，本项目研究过程中侧重在课程准备时按照理论知识的内在联系和内在逻辑性来确立逻辑结构和知识框架，构造知识逻辑结构图。在知识框架的基础上，沿着各个“脉络”去发展延伸，将各相应部分加入全部细节，从而扩充并上升到知識的总体状态。这时已不是原来教材中知识内容的简单重复和罗列，而是高视角的、有牢固支撑的知识概型。这样的知识是成串、成套的，是具有“空间”结构的，而不是“平面”结构的简单展现。

例如，结构化学中关于前线轨道理论的知识体系，可设计成如图1所示的知识逻辑结构。

（四）以“速写—着色—点睛”的过程制作教学课件

速写：以章节为单位，列出所有标题、纲要及知识点，形成课件的初步骨架。

着色：将教学内容填充至骨架当中，利用Gaussian软件模拟抽象过程，形成“少而精”的课件主体

点睛：借助课件制作软件Authorware将标题、纲要、重点、难点、内容串接成型，使这些教学元素间的逻辑关系可视化。

例如：利用专用软件（如GaussView）和按照知识逻辑结构图（以Authorware软件为例）制作的课件如图2所示。

根据课件效果，以“知识逻辑结构”为纲，强化知识结构的整体教学，注意培养学生的创新思维和演绎思维。

（五）完善符合學生认知规律的逻辑结构

知识逻辑结构的确立最终要服务于教学。因此，知识结构的呈现与认知规律衔接越好，则教与学的效率越高。因此，如何使课件中的知识逻辑更符合学生的认知逻辑是必须要解决的问题。这需要在课堂、课下对课件进行多角度评价，反复完善，形成认知逻辑呈现式的新型课件。

参考文献：

[1]Han Qingkui. Let the Students Feel the Charisma of Chemical Language： Teaching Strategy Based ln Linguistic Intelligence[J].Studies in Sociology of Science，2013（2）.

[2]赵国庆.概念图、思维导图教学应用若干重要问题的探讨[J].电化教育研究，2012（5）.

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[4]王敬义.化学教学中培养学生发散思维与提高创新意识[J].化学教育，2003（1）.

[5]韩庆奎，等.现代化学课程与教学论[M].北京：科学出版社，2012.

作者简介：刘玉霞（1977—），女，汉族，山东沂水人，博士，副教授，主要研究方向：理论与计算化学。

陈光（1978—），男，汉族，山东济宁人，博士，副教授，主要研究方向：生命有机分析。

毕思玮（1963—），男，汉族，山东周村人，博士，教授，主要研究方向：理论与计算化学。

注：本课题由2016年曲阜师范大学教学改革项目“结构化学课程中‘认知逻辑呈现式课件的开发及应用研究”项目资助。