大学化学, 2021, 36(4): 2005052-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202005052

教学研究与改革

物理化学线上教学的实践与思考

原弘,, 李武客, 王俊, 贾法龙, 王峰云, 郭军, 罗竹, 欧阳述昕

Practice and Thinking of Online Teaching for Physical Chemistry

Yuan Hong,, Li Wuke, Wang Jun, Jia Falong, Wang Fengyun, Guo Jun, Luo Zhu, Ouyang Shuxin

通讯作者: 原弘, Email: yuanhong@mail.ccnu.edu.cn

收稿日期: 2020-05-21   接受日期: 2020-06-2  

基金资助: 湖北高校省级教学研究项目.  2017095
中央高校基本科研业务费专项资金.  CCNU20KYZHSY05
受教育部高校‘双带头人’教师党支部书记工作室建设项目

Received: 2020-05-21   Accepted: 2020-06-2  

Abstract

Under the COVID-19 epidemic, online teaching has become a common choice for schools and universities across China. Focusing on the online course of "Physical Chemistry" offered by the College of Chemistry of Central China Normal University, this article presents the preparation of teaching materials, the choice of teaching platforms, the evolution of the teaching process, and our reflection on online teaching. Our teaching practice over the first half of the semester has taken the advantage of the affordances of digital technologies and brought into full playing teachers' role in providing guidance and students' initiative in learning. An online course has been collaboratively constructed by the teachers and students. Based on a survey on the students, this article discusses the merits and demerits of online teaching and implications for future online teaching practice.

Keywords: Online teaching ; Physical chemistry ; Practice ; Thinking

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原弘, 李武客, 王俊, 贾法龙, 王峰云, 郭军, 罗竹, 欧阳述昕. 物理化学线上教学的实践与思考. 大学化学[J], 2021, 36(4): 2005052-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202005052

Yuan Hong. Practice and Thinking of Online Teaching for Physical Chemistry. University Chemistry[J], 2021, 36(4): 2005052-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202005052

新型冠状病毒肺炎疫情肆虐全球,给人们的生产生活带来了重大冲击,对教育领域的影响尤为显著。疫情当下,各级教育行政主管部门要求各高校积极开展线上教学,做到师生“停课不停教、停课不停学”,并要保证教学质量、完成教学任务、达到教学目标[1]。在我国疫情最为严重的武汉,尽管人们在开学前已经对线上教学工作有了一定准备,可是在真正开始线上教学后,仍经历了初期的混乱到逐渐的有序,慢慢发展到现在的有效。此次的线上教学不同于常规学期的线上教学,它是要求所有的教学活动都通过网络在线进行[2, 3]。在已报道的线上教学方法中大家发现:若要较好地完成线上教学,通常需要组合使用两种或两种以上的平台,同时还要重新设计教学环节,以此提高教学效率、确保教学效果[3-12]。尽管大家有了较多的探索和实践,但是如何立足于教师、学生及课程的特点设计具体的线上教学方案并实施仍为大家所需。

本文以疫情期间华中师范大学化学学院“物理化学”课程组的线上教学为例,介绍如何准备教学,如何重组教学元素,特别是在师生调研交流后对信息化教学的反思,将会为相关课程教学提供借鉴与参考。

1 课前准备:提供教学材料,选择教学平台,改变教学方式

2月初,物理化学课程组的教师得悉学校决定本学期推迟开学,但本科教学工作通过线上授课按期进行后,马上行动起来,制定了详细工作方案。

首先是准备教学材料(图 1)。物理化学课程统一准备了教学材料,如教学大纲、教学进度表、教学课件、课程教案、电子版参考书及相关辅助学习资料。因为学生手头没有教材,我们安排高年级同学拍照后分享给学生。提供给学生的辅助学习材料主要分两类,一类是典型题目,二类是阅读材料。其中阅读材料,一部分是由教师直接发给学生的(如讲解相平衡部分时,提供郭可信先生的“金相学史话”等),另一部分则需要学生自己查阅并整理总结(如请用物理化学原理简单解释2008年南方雪灾的成因等)。同时,为了保证教学质量,督促学生学习,要求各位老师务必经常在课堂上利用各种信息化平台开展在线小测试,所用题目为教师间相互推荐的典型试题,同时也针对可能的开学时间做了期中考试的内容安排。

图1

图1   准备的教学方案和进度计划表


其次是选择教学平台。根据学校的指导意见再结合课程建设现状,课程组要求本学期上课的任课老师都建立QQ群,并确保课堂内的每位学生都加入QQ群,老师通过QQ群和华师云课堂把所有的课程资料分享给学生,保证每个课堂里的全部学生都能够畅通地收到上课通知等信息。由于本学期的物理化学课在第三周开始上课,课程组授课教师在向校内同事、校外同行“取经”后,根据家庭设备条件和学生的实际情况,主讲老师以最优化的原则(软硬件要求低,教学效果好)分别选择了QQ群视频电话、腾讯会议以及腾讯课堂平台,其中QQ群视频电话的优势是,几乎所有师生的手机或电脑上都装有QQ软件,大家都非常熟悉该软件,并且软件平台的技术支撑能力强。使用QQ群视频电话上课时可以用分屏、白板等教学手段丰富教学过程,还可随时在群里面进行语音以及文字的交流、讨论,在课后通过翻阅课堂教学的聊天信息复习巩固。腾讯课堂的优势是可以生成课堂教学视频供学生课后回放学习。

最后是改变教学方式。线上教学方式主要有两种,一种是完全在线直播讲课;另一种是录播精讲内容,然后在线研讨深度交流。线上教学的课堂管理,除了使用直播平台的功能外,任课老师还选择了我校开发的微助教或云课堂等平台辅助教学,进行点名签到和试题小测验等教学活动,这样便于与学校的学籍管理系统对接生成统计结果进行教学评价(图 2)。在实际教学过程中,物理化学课程组的教师经常在微信群内随时交流教学经验和体会,不拘泥于固定的教学方式、不限定于固定的教学平台,会根据具体的教学内容和需要的展示方式作出相应调整,最终服务于教学目标的达成。

图2

图2   微助教签到和云课堂在线学习统计信息


2 教学过程的优化改进:以学生发展为中心

2.1 课堂教学过程

对于以阐述科学原理的理论性课程物理化学,无论是线上教学还是线下教学,一般主要有两个环节:一个是内容主讲展示,主要在于阐述基本内容,把基本知识和基本思想讲出来,这部分在线上教学时主要通过课堂直播或观看精讲视频的方式来实现;另一个是交流讨论,通过教师和学生的互动,在教师的引导下带领学生理解、掌握科学原理,既要注重内涵的挖掘,又要注重外延的拓展,本部分在线上教学时主要通过课堂交流和主题研讨来实现。华中师大在多年前就要求专业理论课程必须有一定比例的研讨课学时,本学期线上教学的研讨课主要按照如下方式进行:学期初确定研讨主题,各小组自主选择研讨主题,每组有一定的数量要求,每个主题限定3个小组;负责每个研讨主题的小组上课前3天上交本组制作的PPT,教师选出PPT制作最好的一组录制视频,课堂上观看(尽量不占用学生的课外时间完成课堂教学内容),其他两个小组做补充,然后学生自由发言讨论,最后教师梳理总结。以“形成化合物的液固体系”的研讨课为例(图 3),负责本主题的3、6、10组学生经过前期研讨上交本小组制做的PPT,老师认真审阅后发现,第10组的PPT制作精良,比较系统地展示了该部分应当掌握的基本内容,第6组的PPT中有一道典型例题比较值得学习,第3组的PPT增加了拓展应用,根据查阅的文献给出了几个典型实例和思考题。为此,我们安排第10组全部讲解,拍摄15分钟的视频,第6组针对例题、第3组针对拓展部分分别拍摄不超过6分钟的视频。实际上课时,前30分钟让学生观看视频,然后每组一个学生分享学习心得体会,再对其他学生的问题进行讨论,老师补充学生忽略的关键点,最后总结梳理全部内容,整堂课将近1个小时。这样在完成课堂教学的同时可通过是否获得展示机会、补充说明的内容及主动性、自由发言等环节进行小组成员和个人平时成绩的评定。

图3

图3   本学期研讨课主题安排和“形成化合物的液固相图”研讨课材料


以在线直播方式进行主讲教学时,尽管讲课过程可以实时进行,但是毕竟不同于线下教学,缺少师生面对面的、直接的信息反馈,即使进行点对点提问,也很难达到线下交流时多通道、多维度的层次,因此教师很难较好地因课堂的课情、学情做及时调整、补充讲解等。当然,对于线上教学时信息反馈通道“不畅”的问题,可通过在线小测试的方式进行改进,但即使如此也难以达到线下教学时师生多通道、多维度交流的水平。对于观看录制视频结合课堂交流讨论的上课方式,开始时认为学生的时间比较宽裕、自由,要求他们课下看视频,但是由于本学期全部网络线上教学,实际上很难在课外时间较好地观看视频,后来改在上课时间大家同步观看,在QQ群以文字形式交流答疑,然后挑选3–5名学生与老师组成一个“核心学习组”,在线直播大家对重点、难点和学习思维“堵”点的讨论交流过程(如在“简单低共熔混合物的液固体系”研讨课上,教师主要解释:1) 绘制相图实验的装置模型,以利于学生理解获取相图中数据的实验图象;2) 典型步冷曲线中每部分的实验图象;3) 单相区和二相区步冷曲线斜率不同的原因;4) 三相区一定是水平线吗等),同时其他学生也可以文字问答的方式积极在线参与,以此可以较好地提升学生学习的有效性(图 4)。

图4

图4   研讨课时核心学习组视频研讨和其他同学QQ群在线交流的图片


为了督促学生学习并自查,我们进行了期中考试,由于当前平台的同步性不是很好,后面要求学生在限定的时间内做完一份试卷,在拍照上传后老师分享答案,自己再批改上传,教师仅做检查审阅和点评工作,在当前疫情下的期中考试主要在于督促学生学习,让学生自查课程学习掌握的程度,因此在后期我们课程组讨论后也适当调低了期中考试在最后总评中的权重。

师范专业认证中对师范院校学生的专业素质做出了明确要求,即“践行师德、学会教学、学会育人、学会发展”(简称:一践行三学会),这些素质的培养不能仅仅靠几门教师教育类课程来完成,它需要融入到多个人才培养环节,专业课的教学在其中具有举足轻重的地位。通过现在的线上教学,除了专业课程的学习外,还通过课堂讲解展示、小组互助学习、资料查阅与整合以及作业题的完成等环节培养学生专业素质,为课程目标的达成和毕业要求的达成做有效支撑。

2.2 课后作业的布置完成

完成一定量的习题是学习好物理化学的基本保障[13]。对于常规的习题,学生完全可以在网络上找到完整的答案,为此我们在前期教学中就已经改进了课后作业布置的方式,通常要求每人完成作业题后自己红笔批改、添加标注,并推荐需要在习题课上讲解的题目。本学期线上教学的时候,学生把完成的作业拍照上传到云课堂上,教师评阅,也有部分老师们增加了学生互评环节,以使大家相互学习、相互监督,同时学习不同的解题思路与方法,博采众长。我们还会把本学期的典型例题、所有作业题分给班上的学生,每人拍摄3–5道题的讲解视频分享到QQ群里面,供大家参考学习,这样既可以促使本人切实弄懂、弄通课后作业题,也有利于学习困难的学生在习题课之外进行有效学习(图 5)。

图5

图5   学生拍摄视频讲解典型例题和作业题


3 针对线上教学的思考

本学期从基础教育到高等教育,甚至校外培训等,开展了范围广、规模大、时间长的线上教学,从学期初的热热闹闹但网络平台支撑不足、教师学生习惯不适,到现在的教学过程有序进行,但教与学的效果有待进一步验证。通过课程组教师间的交流和对学生的调研,我们总结了线上教学存在的问题并提出了可能的改进方案,具体如下:

(1) 网络硬件环境方面:由于学生分布在全国各地,每个地方的硬件建设差异较大,据初步调查统计,10%左右的学生网络信号很好,几乎不影响教学;而有10%的学生网络信号较差,经常性不畅,严重影响线上教学;大约80%的学生网络信号较好,只是偶尔影响直播,因此如何开展线上教学必须根据具体情况进行设计。由于本学期的全部课程均采用网络授课的方式,有近1/2的学生通过手机上课,网络流量过大,华中师范大学通过给学生发放流量补助的方式进行解决。目前针对上述问题,我们可以通过选择更加大众化的教学平台、更低流量的授课方式来解决。当然,随着我国通讯基础设施建设的发展,信号稳定性的改进,上述问题也会迎刃而解。

(2) 学生学习习惯方面:线上教学时,每天都需要学生长时间在电脑或手机前进行课堂学习,对身体(特别是眼睛)的影响不容忽视。在精神方面,每天处在虚拟的空间中,没有线下面对面交流的真实感,对个人也是一个重大考验。这都需要学生养成良好的线上学习习惯,注意适时调整和锻炼。再者,相对于学校教室、图书馆等学习环境,家庭学习环境下干扰因素多,要想实现学生的个人学习,就需要具有高度的自我控制力[12]。然而,无论从当前我国基础教育阶段学生的成长经历,还是特定的青春期年龄阶段,都使得他们较难具有很好的自律性,此时需要教师和家长进行家校联合,提升学生的自律性,履行教师“教书育人”的重要责任。课堂调研发现,线上学习对课前预习影响不明显,但是学生对课程内容的理解和作业完成情况不如线下教学的效果好(图 6),因此,教师需要重新设计线上教学,教学中强化课后复习、反思以及与同学之间的相互交流等环节,并可对这些环节进行考核,以提升教学质量。

图6

图6   学生学习状况调查


(3) 教师教学方式方面:刚开始线上教学时,有些教师是把线下课堂直接搬到线上来进行,由于缺少学生的实时多维互动(尤其缺乏课堂上丰富肢体表情语言的交流),就不能有效反馈学生的听课状况,影响教学效果。因此,在线上教学中教师需要重构教学元素,比如原理性知识内容如何主讲、典型例题如何讲解、师生交流如何开展。如果以录播形式上课,通常在上课前一天录制视频,保证课程内容的衔接以及引导学生对知识的理解掌握,在录播的视频中要留下问题与思考(对布置的问题、例题不提供答案)以引导学生自主学习,该内容还要能够统领研讨环节,以期实现录播视频和研讨课的有机融合,达到多环节联动。无论在线下教学还是线上教学,都要注意培养学生的信息化素养,特别是获取信息、综合分析信息等能力,这也是师范专业认证中师范生毕业要求的重要指标之一。

4 结语

半学期线上教学的实践表明,充分的课前准备是基础,师生如何理解并实施线上教学是关键,线上教学不仅仅是把线下的课堂转移到线上,还需要我们进行教学理念的重塑、教学元素的重构、教学过程的重排,只有如此才能通过线上教学实现教书育人的目的。当然,若能进一步充分发挥信息化的优势实现“智能+教育”,将会切实推进高校的“双一流”建设和中国高等教育的内涵发展,甚至国际引领。

参考文献

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