“互联网+”背景下偏远地区高校《结构化学》教学研究*

梁姣利，李 雪,冯 丹

(伊犁师范大学化学与环境科学学院，新疆 伊宁 835000)

2018年9月10日，习近平总书记在全国教育大会中强调“坚持深化教育改革创新”，加快教育现代化建设是教育改革的方向。中国的科学技术突飞猛进，互联网技术更是对各个行业产生很大的冲击，“互联网+教育”是以互联网为基础设施和创新要素[1]的教育发展形态，它是教育创新与技术进步深度融合的教育新常态，互联网与教育的融合为新时代下教育提供改革方向。

1 偏远地区高校结构化学课程存在的问题

1.1 教学模式单一

目前，地方性院校结构化学课程主要以单一的传统教学为主，传统的教学模式以“教师为中心”，以单一教材为教学依据，向学生填鸭式灌输教材内容。结构化学课程是化学、材料类相关专业的必修课程，此课程是在量子力学基础上，从微观的角度研究原子、分子以及各种晶体结构与性能之间的关系。课程内容抽象难懂，涉及大量的高数物理知识，要求学生具有严密的逻辑思维能力和较好的空间想象能力。教师一味地用语言描述结构化学的微观结构，学生难以形成感性认识，无法理解课程中涉及到抽象知识，很难参与到课堂教学上，导致学生失去学习的积极性。

以“共价键理论和分子结构”章节为例，在讲“分子轨道理论、多中心键与缺电子分子结构、分子对称性和分子点群”时，所讲内容几乎都是立体结构，教师在讲课时除了用语言描述分子轨道成键理论，尽量采用平面二维模式来表现“分子结构，分子对称性和分子点群”结构，但是空间想象力不好的同学还是很难把握好课堂内容。笔者在讲这一章节时，发现很多学生无法做到积极参与课堂活动，都一直是笔者填鸭式灌输，课后部分学生反馈上课效果不理想，上课内容感觉听不懂，也构想不出空间结构，不知道老师在说什么，期望教师可以有直观的立体结构呈现在学生面前，否则很难掌握和理解课堂上的教学内容。

1.2 师资力量比较薄弱

偏远地方性本科院校，地理位置偏僻，环境较其他地区高校艰苦，除此之外，薪资待遇也不是很好，市区教师都不愿来偏远地区，导致很难招到水平相对较高的教师。笔者所在高校教师大部分来源于所在学校培养，都是从学校再到学校，硕士毕业的学生继而担任学校的教师，基本都是以传统教学培养的教师，即采取填鸭式教学方式，任课教师对专业理论知识的理解和掌握不一定很扎实，尤其是“结构化学”这门晦涩难懂的课程，只是通过填鸭式灌输教学方式很难达到完全掌握和理解的状态，导致任课教师也不具备扎实的专业知识。

对于部分偏远地区的高校，师生比例严重不足，几乎每名教师都承担多门课程同时担任兼职教辅岗位，很多教师每天都是疲于各门课程的备课和上课以及其他的行政事务，教师很难做到一直从事某门课程内容的探索和研究，大部分教师对所讲课程内容的深度掌握不够，进而就无法做到精心、合理地设计教学方案。教师在讲授结构化学的过程中，基本都是理论教授，以基础概念讲解为主，用语言描述地方式灌输给学生，缺少课程的辅助教学模型，几乎不存在三维立体动态视频，晦涩难懂的抽象微观结构理论内容导致学生接受情况差，进而影响教学效果。

1.3 学生生源素质差异大

偏远地方性本本科院校由于地域性限制，导致大多数高校学生生源素质相对较差。“高数、物理学科”几乎是笔者所在学校大部分学生的短板，增加了学生学习结构化学的困难。在偏远地方性高校，学生生源素质差异较大。笔者所在高校，生源来自江苏，四川，河南，河北，新疆等地区，部分学生基础知识掌握不一样，对所讲内容的理解深度则不一样，来自江苏、四川等地学生具有较好的基础，新疆学生则大部分基础较差，有些学生因为国家通用语言掌握的不好，对课堂上所涉及的专业词汇就无法当时理解，进而影响课堂上的教学内容，影响上课效果。学生生源素质差异的存在给教师教学带来极大地挑战，教师需要花费较多的时间设计教学内容，教学方式以兼顾生源差异。

2 “互联网+”背景下结构化学课程教学研究

2.1 软件教学辅助结构化学理论教学

结构化学中微观粒子的结构及其运动规律用肉眼无法观察，教师通过语言描述，学生还是很茫然。随着计算机技术的不断发展，计算机软件[2-3]在教学中已经被广泛使用。在结构化学教学中，某些抽象难以理解的部分可以采用计算机软件辅助教学[4]。例如VESTA软件应用在结构化学教学中案例，讲解晶体结构这一章内容时，各种晶体结构中提到的空位间隙，通过教师的言语描述学生很难理解微观抽象结构。VESTA三维显示软件可以将常见的晶体结构中存在的多面体空位用立体图形显示出来，使学生很好的掌握各种晶体的空间构型[5]。在讲解晶体密堆积理论时，借助3D MAX三维动画软件演示密堆积结构的理论，经由“密置列—密置层—密置双层—ABC层堆积”的动态视频堆积操作，让学生直观感受到金属原子的堆积过程，理解晶体的堆积理论。通过3D MAX三维动画软件学生可以自己观察多种金属晶体的堆积分离过程，探索金属晶体结构的堆积规律[6]。

分子轨道和双原子分子结构轨道内容比较抽象，需要学生有较强的空间想象力和逻辑思维力。借助Gaussian 软件辅助教学，能通过变分原理求解能量最低值，进而得波函数，即分子轨道中涉及的数学公式转变为生动形象的图像化教学，通过原子轨道线性组合成分子轨道的图像化演示，使学生直观地理解成键三原则以及分子轨道的来历和构成。计算机软件教学将静止微观的结构以及运动规律动态化，使晦涩，枯燥难懂的内容形象化，增加学生学习上的感性认识，增强学生对结构化学课程的学习兴趣，进而主动积极地参与课堂活动，掌握课堂讲授内容。

2.2 慕课、微课等线上教学与线下课堂教学相结合的混合式教学

“互联网+”背景下，信息化教育已经快速融入教育行业。慕课(大规模线上开放课程)是近年来的新型现代化教育技术手段，将传统的限制空间、时间的学习形态彻底改变，使其整齐划一的教学推进方式不再成为唯一，学生可以根据自己的诉求实现差异化学习。中国慕课大学网推倒了各大高校的围墙，为偏远地区，非重点大学的学生提供了更为开放，便利的学习条件，只要学生愿意学习，就可以学到重点大学的课程。除了慕课教学，微课教学也是参与其中。微课使利用互联网平台，使用三维动画视频、音频、插入各种图片，文字等各种多媒体内容，制作教学视频，例如在讲解晶体构型，分子轨道，电子云分布等可以采用三维动画，使教学形式更加形象生动，寓教于乐，提高学生的学习兴趣，在结构化学课程学习中，使学生更能积极主动参与学习，参与交流，将枯燥沉闷的课堂单一教学形式转变为多元教学形式。微课以 其“短小 、 精悍、方便”的特点，快速成为各个高校的教学课程改革热点。

国家精品课程资源网也为偏远地区，非重点大学的学生提供了方便，在国家精品课程资源网上有南开大学、浙江大学、兰州大学等重点高校教师讲解的结构化学全套课程资源，南开大学，孙宏伟老师的结构化学教学课件具有很多三维立体动画，在讲“分子对称性和分子点群”这一节的时候，可以很好地观察继而探索到分子对称性规律。偏远地区生源差异较大的高校，可以采用购买相应的精品课程资源，学生在上完课的基础上可以反复查看网上课程资源，对不懂得内容进行反复学习，思考直至自己理解掌握，同时基础较差学生也可以结合网上的课程资源，结合课本知识点，对所讲内容提前进行预习，减少上课的困难；基础较好的同学可以记录预习网上课程资源时自己所遇到问题，在课堂上提问教师，在课堂上解决学习课程中遇到的问题，进而全面深刻的理解掌握课堂内容。

线上教学模式可以满足学生的个性化学习，实现“以学生为中心”的教学要求，使学生可以利用碎片化时间进行学习。目前，地方性高校的教学模式主要还是以课堂教学为主，学生紧靠微课，慕课教学模式很难保证学生的学习效果。慕课，微课的教学课件以及作业测验等文件都是预先录制或设置好，难以实现学生与教师的实时对话，教师对于学生的问题答案都会有一定的滞后性，除此之外，随着各大高校单一线上课程的启动，学生在上课过程中存在找人刷课，找人替考的现象，目前纯粹的线上教学无法实现有效地监管措施，教学效果评价也不是完全合理，导致学生的教学效果难以实现。线下的课堂教学可以作为线上教学的补充，对学生在线上教学时遇到的学习问题进行讨论进而解答，对学生的学习情况进行实时监督。例如：学生在学习玩完三种镜面操作的课程后，学生可以对自己学习到的知识，发表自己的认识并举出生活中的实例，随时在课堂检测学生掌握的教学效果。

2.3 利用互联网资源教学

互联网具有开放性、 共享性、空间性、互动性，为高校教学课程的学习，为教师和学生学习各门课程提供了强大的交流平台[7]。互联网时代，教师的教学资源不再局限于具有一定滞后性的教材以及相关书籍，教师可以上网查阅资料随时获取最新的教学信息，当代的大学生是和互联网一同长大的一代，他们可以快速的网上获取知识。教师可以建立或者向学生推荐一些优秀的结构化学微信公众号，结构化学论坛等，利用这些平台进行微课推送，疑难问题解答，重点知识串讲等环节，使学生可以利用碎片化时间来完成枯燥的结构化学学习，同时减少教师多次重复的讲解一些内容，这些学习资源可以随时、重复观看，使学生完全掌握所讲知识点。学生依据自身的学习情况在网上查阅相关资料，检索相关的结构化学精品课程视频等优质学习资源，弥补偏远地区教师资源薄弱，教学水平偏低的短板。

3 结 语

互联网+教育使结构化学的课程学习不再是单一由教师描述的枯燥乏味课堂，使学生学习环境，学习兴趣发生极大改变，学生由被动学习转变为主动学习，成为学习的主体，实现新课标下的个性化差异化学习，成为结构化学课堂教学的良好辅助手段。互联网+教育是偏远地方性高校享受优质教育的最优途径，让优质的教育资源在结构化学课程中进一步放大，实现更加开放，公平的教育模式。