物理化学线上线下相结合教学实践与探究*

郭楠楠，吕 燕

(新疆大学，新疆 乌鲁木齐 830046)

“物理化学”是一门借助物理学、数学等学科的实验手段和理论知识来探索和研究化学变化基本原理的科学[1-2]，是高校化学、化工、材料、食品、生物、环境工程等专业的必修理论课[3]。物理化学课程通常开设在本科二、三年级，是学生学好无机、有机、分析化学课程基础上学习的高阶课程，是学生融会贯通所学理论知识的重要阶段，是培养学生科研创新能力和科学素养的重要环节。目前，物理化学课程的教学多采取单纯的线上或线下教学模式，教学效果较差[4]。因此，我们亟需转变教学思维，改变单一教学模式，探讨高效的物理化学教学模式。本文以生命科学与食品工程两个专业的物理化学课程为例，进行线上线下相结合教学的实践和探究。

1 物理化学课程教学存在的问题

1.1 传统线下教学模式存在的问题

物理化学课程具有概念抽象、内容广泛、公式繁杂、使用条件严格等特点，传统教学模式无法使学生在有限的课堂内充分理解课本中的知识点。

物理化学课程所学习的主要内容包括化学热力学、多组分系统热力学、化学平衡、化学动力学、表面化学、电化学等。课程内容极其丰富，前后章节连贯性强，新概念较多，公式较为复杂且逻辑性强。学生完全理解教学大纲中所体现的内容需要花费大量的课堂时间。然而，对于非化学、化工专业的学生，物理化学理论课程一共只有48学时，教师无法在有限的时间内把所有的知识点传递给学生，学生也无法在如此短的时间内完全接收教师传输的知识点。课堂教学过程中，学生无法体会到学习带来的自我效能感，从而降低了学生的学习兴趣。教师也无法得到学生的正向反馈，教学积极性也会大幅度降低。双方的负反馈严重降低了物理化学课程的教学质量。

此外，由于物理化学实验课程教学时间安排的不协调，导致部分实验课程的内容在理论课程尚未进行的情况下就已经开课。学生在没有理论基础的情况下，无法高效地理解实验相关的理论和原理，从而对实验课程和理论课程产生厌学心理。

1.2 线上教学模式存在的问题

近年来，随着现代信息技术的不断发展，各种线上教学形式不断涌现，如雨课堂、腾讯会议、钉钉、云班课等。特别是，面对新冠疫情下学生无法到校学习的情况，传统实验教学遇到了极大的困难。为响应教育部疫情期间“停课不停教，停课不停学”的要求，全国各类院校均采取了线上教学的教学手段。然而，线上进行物理化学课程教学过程中也存在着诸多问题。

线上教学存在着知识点讲解较快，有些问题学生还没来得及反应就已讲完，且由于时空的阻隔，师生之间缺乏有效的交流方式，学生无法及时反馈自己遇到的问题。教师也不能及时了解学生所遇到的问题，使得学生成为孤立的学习个体。教学过程中纸质版教材的缺失，学生仅有的电子版教材无法及时地与教师的PPT对应，教师也不能把思维过程以及相关公式的推导过程通过板书及实物展示给学生，课堂效果大打折扣。此外，由于学生是在网络背景下学习，老师无法有效监督学生学习。久而久之会造成恶性循环，严重影响学生对物理化学课程学习的积极性。

2 物理化学线上线下相结合教学实践与探究

随着疫情逐渐好转，大部分学生可以返校进行线下教育，本文通过线下教学结合线上雨课堂软件进行混合式教学，探索物理化学线上线下相结合的教学模式。

2.1 课前学生进行线上预习

线下教学前，教师可通过雨课堂将物理化学课程中的每一个章节设置成一个学习单元，每个章节按照课程讲授目录又可分为几个小节，每小节都包含章节要点-预习课件-相关音视频-在线测试-问题讨论等部分。教师课前发送预习课件和本次课程相关的视频文件，学生可通过微信中雨课堂系统的提醒进行课前PPT和相关音视频文件的观看，并在雨课堂或微信中对难以有效掌握的知识点进行重点标注和反馈[5-6]。教师则可通过雨课堂的统计结果掌握每一位同学观看音视频、PPT等相关预习资料的进度，从而清晰地了解学生的预习情况以避免线下教学课前对学生预习情况一知半解的弊端。此外，教师还可以通过汇总雨课堂中学生反馈的问题以及学生难以理解的知识点，在线下教学过程中有针对性的进行教学，从而使得线下课堂效率更加高效。

课前线上预习，不仅可以督促学生自主学习，还可以使学生带着疑问进行听课，从而有效增强学生学习的积极性和求知的主动性[7]。学生的课前线上预习部分也可以作为其平时成绩的重要组成部分，为进一步提高学生期末综合成绩拓展了新的方向。

2.2 线上线下相结合，进行针对性的课堂教学

雨课堂对学生课前预习情况的统计以及学生在微信群中对难以理解的知识点进行反馈，为教师在线下课堂中实施具有针对的教学方案提供了有效的依据[7]。针对生命科学以及食品工程专业课程理论性和应用性的特点，教师可在学生有效预习的基础上，将更多的线下教学时间用于相关理论以及公式的推导和重点应用的讲解，着重强调各个定理以及公式的使用条件。并结合实际应用，使学生对生命科学的相关理论知识理解的更为透彻。例如，在学习渗透压的影响时，学生可以通过线上预习掌握稀溶液蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低，以及产生渗透压四种稀溶液依数性及稀溶液依数性产生的原因。教师课堂教学时结合生命科学专业的基础知识，以生物体内不同体液之间的渗透压为例，引导学生从不同方面理解渗透压产生的机理、渗透压与化学势的关系、渗透压的计算方法等。之后，进一步联系渗透压在渗透和反渗透方面的作用，进而了解渗透压在海水淡化、生物医药方面的应用。使学生能够更清楚直观地了解为什么学习以及怎么学习渗透压相关知识。后续，学生还可通过教师课后上传至雨课堂系统中相关知识点总结以及相关视频进一步巩固吸收。

教师在线下授课过程中，结合线上雨课堂中的实时发送试题、视频等功能及时向学生提问。学生则可通过雨课堂中的投稿、弹幕、投票等功能实时进行实时交流与沟通。课后教师可通过系统对学生的反馈结果进行分析，及时了解大部分的学生的学习状态以及对相应知识点的理解情况，为后续针对性教学指清方向，从而显著提高课堂效率。学期末时，可通过雨课堂系统总结学生在课堂上的活跃程度，此项指标亦可作为平时成绩的一部分。

2.3 建立线上线下混合式平时成绩评教体系

传统线下教学模式学生平时成绩主要是由学生的考勤以及课后作业批改决定。由于课堂时间限制，无法使每个学生都参与到教学过程中，教师也无法全面高效地评价每一位学生，从而使得学生的课堂表现无法直接体现在最终平时成绩中。而线上线下相结合的模式，教师不仅可以在课堂上直观的观察每一位学生的课堂表现，也可通过课后雨课堂系统总结进一步对学生平时参与课堂的积极性进行评估。将占课程学习的主要部分的课堂表现纳入到平时成绩的赋分规则中，从而培养学生良好的学习习惯。此外，传统课后作业均是由学生写在作业本上交给教师统一批改，学生在上交以及教师在批改过程中都会浪费大量的时间和精力。对于简单的客观题，教师通过雨课堂的考试系统进行出题，学生则可通过相关微信小程序进行答题，后由系统进行智能判定并给出结果。这种方式不仅增加了学生在答题过程中的趣味性，也降低了教师在后续作业批改过程中的工作量。另外，后台对于作业的统计信息也为平时成绩的赋予提供了直观依据。通过上述方法，教师可以根据课前预习、课堂参与程度以及课后作业三个方面对学生平时成绩进行客观、高效的评价(表1)。

表1 学生平时成绩组成

3 结语

随着线上授课软件的发展与完善，线上线下结合的授课模式逐步成为各高校师生认可的一种高效教学模式。实践证明，借助于雨课堂线上教学平台构建线上线下相结合的物理化学课程教学模式可有效的调动学生学习的积极性，提高学生的自主学习能力以及发现问题和解决问题的能力。也有助于任课教师及时掌握每一名学生对相关知识点的掌握程度，从而有针对性的制定相应的教学方案，以期达到良好的教学效果，为国家和社会培养更多优秀的理工科毕业生。