物理化学全线上教学的策略与实践
Strategy and Practice of Totally-Online-Teaching for Physical Chemistry
通讯作者:
收稿日期: 2020-03-22 接受日期: 2020-03-24
Received: 2020-03-22 Accepted: 2020-03-24
受新型冠状病毒肺炎疫情影响,学校的教学活动都转到线上进行。本文以天津大学“物理化学”课程为例,介绍了全线上教学的策略、过程设计与实施效果。通过进一步丰富线上教学资源、完善教学手段、实行全过程精细化管理,使得物理化学这门原本不太适合完全线上学习的课程,取得了满意的教学效果。学习过程中,学生的主体地位和教师的主导作用得以完美体现,获得的教学经验对于未来课程教学有很好的借鉴意义。
关键词:
Remote teaching and learning have been adopted during the COVID-19 outbreak. In this particular period of time, a totally-online-teaching strategy was implemented by the teaching team of physical chemistry in Tianjin University. With the enrichment of learning resources, the optimization of the inspectors' teaching skills, as well as the elaborated managements of the whole learning process, the course has been given online successfully, though it is thought unsuitable for online teaching due to the abstruse theory and complex mathematical treatments involved in teaching. Both the central position of student and the leading role of teacher are greatly promoted in the newly developed totally-online-teaching process. The experiences obtained in this teaching process will lay great impact on teaching mode innovation in the future.
Keywords:
本文引用格式
冯霞, 刘俊吉, 李松林, 孙艳, 朱荣娇, 朱莉娜, 陈丽, 王玉新, 张小涛.
Feng Xia.
随着信息化技术与教育教学深度融合,互联网“云端”汇聚了越来越多的教学资源。在国内高等教育中,以优质的在线教学资源为基础开展混合式教学,已经带来教与学的改革与创新[1]。2017年天津大学物理化学教学团队,在国家精品课程、国家精品资源共享课程的基础上建设了在线开放课程,并先后在“智慧树”“中国大学MOOC”等平台上线,现今累计学习人数已近9万人。同时,每学期还为本校学生开设物理化学SPOC课程,对线上、线下混合式教学进行了探索和实践。
图1
1 丰富教学资源
教学资源是教学“三要素”之一,是学生开展学习活动的基础。开学之前,利用中国大学MOOC平台的课程资源,课程团队为学生搭建了新学期SPOC课程。本学期学习《物理化学》上册内容,从知识点出发将全书内容分成98个基本单元,每个单元由视频(一般小于15 min)、弹题、ppt文档、测验题等组成,按照教材章节顺序上传到平台,供学生学习和自测。在章节末尾设置了单元检测和单元作业,帮助学生梳理一章所学内容。线上资源按预先编好的教学计划定期发布,引导学生有节奏、循序渐进地完成学习任务。学生可以反复学习这些资源直至理解和掌握,这一点对于物理化学这种概念抽象、难理解、学习难度大的课程是非常重要的。
如何引导学生在居家环境下按时参加学习并取得好的学习效果,是远程教学中最关键的问题。制定一份目标任务清晰、学习计划详细、进度安排合理的教学计划表,是解决问题的第一步。从疫情期间远程教学的实际情况出发,教研组老师集体研讨教学目标和进度,编制计划表,对学生要完成的学习内容(章节、知识点视频、ppt文档、线上练习题)、学习时间等给出建议,并给出知识点索引。开学之前将教学计划(表1)上传到SPOC中。通过这种方式使任务进度清晰明了,方便学生进行自我管理。
表1 物理化学2A 学习计划表(以第一周为例)
(建议同学们按照一周内容提前完成线上学习,不要等到截止日期) | ||||
周 | 小节 | 学习任务 | 知识点及时间建议 | 线上活动与课后作业 |
第1周 | 0.0绪论 | 视频0.1课程地位、内容、特点、学习方法 | *理想气体状态方程,*理想气体的定义及模型,混合物组成表示法,理想气体混合物(状态方程),分压力和分体积的定义,道尔顿定律(分压定律),阿马加定律(分体积定律) 截止时间:2月18日 | 2月17日,SPOC、微信群、慕课堂:签到,公告(学习计划及要求),练习(预备知识) 补充作业:1.4 |
视频0.2绪论物理量的表示及运算 | ||||
1.1理想气体状态方程 | 视频1.1理想气体状态方程 | |||
1.2理想气体混合物 | 视频1.2.1分压力及分压定律 | |||
视频1.2.2分体积及分体积定律 | ||||
1.3真实气体的液化及临界参数 | 视频1.3.1液体的饱和蒸气压 | 气–液平衡,*饱和蒸气压,*饱和蒸气压与温度的关系,*蒸发与凝结的条件,沸点,临界状态和临界参数,*真实气体(不同温度下)的液化,超临界流体,真实气体与理想气体的差别,*范德华方程,维里方程 截止时间:2月23日 | 2月19日,SPOC、慕课堂: 签到、练习与讨论; 发布要点总结1-1; 讨论区与微信群随时答疑 补充作业:1.11 | |
视频1.3.2临界参数 | ||||
视频1.3.3真实气体的p–Vm图及气体的液化 | ||||
1.4真实气体状态方程 | 视频1.4.1范德华方程 | |||
视频1.4.2其他真实气体状态方程 |
物理化学内容抽象,概念多、公式多,使用条件多变,给学生学习带来困难。为此课程团队采用智慧教学工具“慕课堂”,对每次学习内容中的重点、难点和易错点设置5道左右的练习题,帮助学生强化理解,还可用于检测学习效果;对于一些集合多个知识点且学生容易出问题的内容,如饱和蒸气压与液体蒸发、状态函数的理解与应用、熵与热力学第二定律等,单独编制课件,从概念、基本关系式、应用多角度进行总结,录制成视频作为补充资源。此外,教研组老师还从“两性一度”的“金课”建设要求出发,将物理化学中的思政内容,科研生产中的物理化学问题,物化知识的产生、发展及应用等,做成专题课件推送给学生(图2)。在课程知识教学中培养学生的爱国主义情怀,开阔了学生的视野,提高了他们学习物理化学的兴趣,而且能使他们体会科学思想的形成、发展和对人类的影响,培养创新精神[3],塑造自己的人生观、价值观,构建科学思维体系。随着教学资源的不断丰富,以往局限在教室中的封闭课堂变得更加开放、更加高效。
图2
2 完善教学手段
为了适应线上学习的特点,对教学资源做了碎片化处理,这给学习物理化学带来非常大的影响。因为它割裂了课程的知识体系,突出了“树木”而妨碍了学生对“森林”的认知,为了帮助学生透过树木认识森林,教师们都利用腾讯课堂、腾讯会议、b站或QQ课堂等开设了直播课,对学生进行“面对面”辅导,一方面解决学习中的问题,另一方面帮助他们理清知识脉络,搭建系统化的知识体系。
直播课作为线上学习的必要补充,能使“教”与“学”更好地融合到一起。直播课可根据内容节点、教学需要等进行设置,当“效果检测”环节提示一定比例的学生没能实现预期目标时,就要及时安排直播课讲解。例如,课程团队预先对作业题、单元检测和慕课堂练习题,按题目难度高低设置不同的正确率预期,低难度题为90%、中等难度题为80%、高难度题为65%。当学生答题正确率低于预期值时将进行直播课讲解。另外,在学生完成一段学习任务,如完成第一章视频、各类检测及作业后,要通过直播课带领学生总结概念、公式,并对一些重点、难点如“饱和蒸气压”“真实气体液化特性”“真实气体状态方程的建立方法”等进行深入分析。第二章中对“pVT变化过程热力学”“相变化和化学变化过程热力学”分别安排了直播课,围绕重点难点进行学习辅导。另外,适时选取1–2道有代表性的例题在直播课上仔细剖析,给学生传授物理化学思考问题、解决问题的思想和方法。
利用SPOC讨论区促进互动交流,也是教师普遍采用的辅助教学手段。讨论区是个相对开放的空间,学生可以把学习中遇到的问题发布出来,同学和老师都可以回答。有时为了解决一个问题,学生们还去网上查找资料并进行分享,一些不太喜欢参与讨论的学生也可以在这里“默默”学习。此外,每个授课班级都建有微信群方便日常随时沟通。实践表明,多种教学手段配合使用,可对学生的学习过程起到非常好的引领和保障作用。
完成一定数量的主观题(计算题)是学好物理化学必不可少的训练环节。远程教学中收集和批改作业有一定的困难,特别是难以把作业情况及时反馈给学生,课程团队通过雨课堂的试卷功能来解决“收发”作业的问题。教师通过试卷布置作业,学生完成后拍照上传,教师端可以利用手写板、触摸屏手写笔等工具直接在图片上进行批改,还能对学生的作业情况进行点评,对优秀作业发小红花进行鼓励。
3 教学过程的精细化管理
学生高效率的学习离不开教师的引导与管理,过程管理可通过以下途径来实现:
(1)每次课前教师通过慕课堂公告发布学习建议,通过练习题引领学习过程,通过签到远程督促学生按时上线学习,通过问卷随时了解学生的学习情况,以更好地为学生提供帮助。
(2)用好平台的统计数据。
中国大学MOOC、雨课堂、智慧树、超星学习通等在线学习平台都提供了强大的学习数据记录与分析功能。以中国大学MOOC为例,后台的工具模块可以帮助教师对学生进行分组管理,可提供学生测验和作业的情况,其“学习数据统计”中记录了各类学习数据,包括每个学生观看视频的个数、次数、学习时长、参与讨论情况等。课程团队在日常教学中非常关注这些数据,优化教学内容设计。图3显示了后台视频学习人数统计数据。一些知识点如“真实气体的p−Vm图及气体的液化”(121人次)、“液体饱和蒸气压”(116人次)的学习次数都超过了学生人数,显然有些学生学习了不止一次,这就说明这些知识点对学生来说难度较大,在后续教学中就应该有针对性地进行讲解和训练。
图3
慕课堂的统计数据也同样能帮助教师更好地实施过程管理。在“学情统计”和“平时成绩”模块中可以看到每位学生的表现(图4),对红榜中的学生要及时鼓励,对“黑榜”中的学生则要格外关注,后者往往在学习中存在一定困难,需要老师给予更多帮助。
图4
慕课堂的“内容榜单”及“题目统计结果”汇总了学生完成练习题的情况,能帮助教师快速发现学生学习的漏洞。那些正确率较低的题目还是很好的直播课素材,通过对每个错误答案产生原因进行深入分析,可使相关问题一并得到解决。例如图5的数据反映出,学生对恒压反应热与恒容反应热的关系掌握得不好,有些学生对计量系数理解存在问题。
图5
在师生的共同努力下,学生普遍取得了比较理想的学习效果,对线上学习也有了较好的体验和新的认识(图6)。
图6
4 结语
受疫情影响,我校物理化学课程在线上开出。六周的教学实践中,教师们始终贯彻“以学生为中心、以结果为导向”的教学理念,从学生的需求出发,不断丰富各类教学资源,并通过线上自主学习、直播辅导课、讨论区互动、微信群答疑等多种教学手段相互配合,顺利实施了全线上教学。期间,教师深度参与学生学习的全过程,做好引导、管理与保障。实践证明,现有教学资源和教学模式能够满足教学需要,绝大部分学生都能高质量完成学习任务。课程团队认为,这与全线上教学策略中学生角色的转变(被动听课到主动学习)、教师角色的转变(课堂主体到过程保障) [4]以及学习数据的支撑(用统计数据指导教学设计)密不可分。有理由相信,全线上教学的开展与实施效果,将对疫情之后的课堂教学产生重要影响,即便是物理化学这样“难教难学”的课程,也会迎来教学模式改革的春天。
参考文献
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