當前疫情下物理化學線上錄課教學的實踐及探索

王女 趙勇 劉兆閱

摘? 要：受新型冠狀病毒疫情影響，各高校紛紛轉變教學模式，探索線上教學。北京航空航天大學物理化學課程采用線上錄課教學方式，經(jīng)過近兩個月的教學實踐，我們在實踐中不斷總結，不斷改革教學設計，加強師生互動，并提出了后續(xù)線上教學的改進措施，總結了目前課程線上教學的優(yōu)缺點，希望可以隨著線上教學的不斷深入，能夠結合物理化學課程特點，設計更好的教學方案，引導學生發(fā)揮主觀能動性，調動學生學習熱情，取得良好的教學效果，并形成特色的教學方案。

關鍵詞：物理化學;線上教學;教學模式;師生互動

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）34-0025-04

Abstract： The teaching groups in universities began to change their teaching models and explored online teaching influenced by the novel coronavirus epidemic. After nearly two months of teaching practice， the physical chemistry course team of Beihang University constantly summarize in practice， reform the teaching design， strengthen the interaction between teachers and students， and put forward the improvement plan for the follow-up online teaching. We also summarize the advantages and disadvantages of the current online teaching model. With the deepening of online teaching， we will design a better teaching plan combining the characteristics of physical chemistry courses and students' subjective initiative. We will try our best to mobilize students' enthusiasm for learning， achieve good teaching results， and form a unique teaching plan.

Keywords： Physical Chemistry; online Teaching; teaching model; teacher-student interaction

2020新年伊始，新型冠狀病毒疫情突如其來，改變了人們的生活節(jié)奏，也給老師和學生們帶來了新的挑戰(zhàn)。鑒于疫情來勢洶洶，教育部提出了“停課不停教，停課不停學“的要求[1]，對教師的上課模式和學生的學習方法提出了新的要求和挑戰(zhàn)，全國的高校師生掀起了線上直播、學習的熱潮。北京航空航天大學的物理化學課程采用錄課的方式指導學生進行線上學習，于2020年2月25日如期開課，到目前已經(jīng)完成了8周的教學任務。在近兩個月的線上教學中，教師根據(jù)物理化學課程特點，選擇PPT錄課的方式進行線上授課，通過線上教學實踐不斷對課程進行改進，并提出了后續(xù)線上教學的改進措施，并總結了本課程線上教學的優(yōu)缺點。希望可以通過進一步改革教學設計，加強線上師生互動，在保證良好教學效果的同時，形成線上教學的特色及經(jīng)驗。

一、線上教學的前期準備及教學形式篩選教學形式

物理化學課程向來是學生們公認的最難學的課程之一，即使在線下的傳統(tǒng)課堂，初學者也往往會產(chǎn)生畏懼心理，為了不影響線上課堂的教學效果，作者調研了目前線上教學的各種資源和方式。在課程資源方面，關于物理化學課程的慕課資源比較豐富，但是針對物理化學作為我校工科類專業(yè)基礎課的特點，現(xiàn)有慕課資源與我校物理化學課程的學時和教學大綱無法完全吻合[2]。在上課方式方面，我們嘗試了騰訊直播、雨課堂、釘釘、錄課等形式，基于本課程課堂上學生人數(shù)較多，結合上述幾個方面的影響因素，教師最終選擇錄制有聲PPT為主的方式進行授課。

為了讓所有學生能夠完成本課程的學習，我們制定了具體的線上教學方案。首先，1.建立學生與教師的微信群;2.教師在上課一周前將錄音后的PPT制作成視頻及課件通過北京航空航天大學課程中心平臺及北航云盤，學生可自行登錄下載;3.課堂上教師布置學習內容，學生觀看錄課視頻在線學習，鼓勵學生自主預習，在線提問;4.學生課后完成作業(yè)并拍照提交電子版;5.教師根據(jù)作業(yè)情況在微信群里進行反饋及答疑。

二、線上教學實踐及改進

線上教學作為一種創(chuàng)新性的教學方式，對于教師和學生都是一次非常大的挑戰(zhàn)[3-4]。線上教學在客觀上提升了教學的信息化水平，但是也存在著線上教學互動性不足的問題，經(jīng)過近兩個月的教學實踐，我們在實踐的過程中，不斷總結，從課堂教學、課后復習等環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，具體體現(xiàn)在錄課方法、提問方式、強化課程重點、課后復習引導等方面進行了改進（圖1）。

（一）錄課方法及改進

在前期的PPT錄制過程中，由于缺乏經(jīng)驗，教師會出現(xiàn)語言不夠精煉、PPT間銜接過渡比較生硬以及口誤的問題。尤其是口誤的問題，會導致教師的工作量成倍增加，一個口誤需要整個知識點重新錄制，一個完整的視頻，往往是十幾遍錄制的結果。隨著錄課經(jīng)驗的不斷積累，我們總結了以下方法提高錄課效率：1.提前做好講課提綱和文字，但是不能照本宣科，錄課也要有側重點，對于重要的部分要加重語氣，放慢速度;2.將PPT拆分的盡量細一點，每一節(jié)的內容可以少一些，每張PPT單獨錄制，設計好連接過渡，分頁錄制，內容短小，可以提高錄課效率;3.適當使用手寫工具，對于重點內容，或者是線下課程設計的板書內容，可以在錄課的時候用手寫板進行插入，這樣既可以起到強調的作用又可以吸引學生的注意力。

（二）課堂提問方式的改進及參與度提高

在開課初期，我們采用微信群里簽到小程序的方式來反饋學生的出勤率，鼓勵學生在上課期間群里提問，但是結果顯示，雖然學生的線上出勤率可以接近100%，但是提問率較差，往往兩節(jié)課下來，提問率只有2-3%。出勤率無法反應學生的真實學習情況，教師也無法從課堂答疑反饋出學生的學習效果。在第二周的教學中，我們及時調整了教學模式，在學生提問環(huán)節(jié)的基礎上增加了教師提問環(huán)節(jié)。在學生學習完本節(jié)課的內容后，教師根據(jù)課堂內容設計小問題發(fā)到微信群里，收到了學生們大量且迅速的回應，這種反饋效果遠高于學生提問，但也不排除存在濫竽充數(shù)的學生。例如，在講到熱力學第二定律混合氣體熵變計算的問題，教師在課堂上提了這樣的一個問題，“剛性容器中有一隔板，板兩側分別是n，T，V相同的氧氣與氮氣，恒溫下將隔板抽去使氣體混合均勻，系統(tǒng)的熵變ΔS=（? ?）。備選答案：（a）0;（b）nRln2;（c）-nRln2;（d）2nRln2。“有的同學沒有仔細審題，所以選擇答案為a，系統(tǒng)熵變?yōu)榱恪＝Y果很多同學不假思索，都在群里回復a，這是不正常的錯誤概率（圖2）。經(jīng)老師提示后，學生才認識到了錯誤的所在，題目的問題是混合過程系統(tǒng)的熵變，對于每種氣體來說是體積變大的過程。所以在后續(xù)的課程中，教師要求學生回答問題的時候一定要說明原因，如果是計算需要給出計算過程。經(jīng)過了近兩個月的實驗，經(jīng)統(tǒng)計，學生課堂的參與度已經(jīng)從自主提問的3%提高到目前的87%，結果顯示這種課堂提問的師生互動方式，效果良好，既調動了學生上課回答問題的積極性，教師也可以通過題目強調容易混淆的知識點，學生的印象會更加深刻。此外，學生在回答問題的時候還可以看到其他同學的答題思路，可以互相學習，達到更好的學習效果。

（三）課堂小結的重要作用

由于物理化學的課程特點，概念、公式、知識點非常多，但是對于不同的知識點，要求學生的掌握、理解程度是不一樣的。在傳統(tǒng)的線下課堂教學過程中，教師會利用每節(jié)課的前序內容回顧和下課前的課堂小結進行重要知識點的總結概括，已達到讓學生明晰學習的重點內容。在錄課的過程中，雖然教師也會在重點內容部分進行強調，PPT中也有所體現(xiàn)，但是往往會被學生所忽略。針對這一問題，微信群是一個非常高效且快速的溝通交流工具。在每節(jié)課最后，在學生已經(jīng)完成本堂課學習的基礎上，我們會將提前準備的本節(jié)課的知識點總結，并以文字的形式發(fā)到微信群里，引導學生根據(jù)知識點內容再進一步進行復習和重點學習，起到了督促學生復習和查缺補漏的作用。與線下傳統(tǒng)課程的課堂總結相比，微信群里的文字總結學生可以反復觀看并記錄，學生反饋效果很好。

三、后續(xù)線上教學改進計劃及措施

根據(jù)目前的疫情，線上教學還將持續(xù)一段時間，本學期的物理化學課程已經(jīng)完成了一半，在總結前期教學經(jīng)驗的基礎上，針對后續(xù)課程內容，以及對知識點的系統(tǒng)復習，我們提出了一些改進計劃和措施。

（一）課程設計

從表面上看，物理化學是一門抽象的、公式繁多的課程，但從更深層次理解，物理化學的教學目的是充分理解其中的知識點，并利用知識點結合具體條件應用理論分析解決較為簡單的化學熱力學及動力學問題。換句話說，我們可以利用物理化學中的一些知識點解釋實際生活中的一些現(xiàn)象。根據(jù)目前線上上課的教學背景，物理化學同步的實驗課還不能正常進行，因此教師嘗試根據(jù)教學內容引入日常生活現(xiàn)象解釋及相關熱點問題討論。例如：在“多組分系統(tǒng)熱力學“一章中，理想稀溶液的依數(shù)性是一個比較重要的知識點，由于稀溶液的飽和蒸氣壓下降，會引起溶液的沸點升高和凝固點減低。在本節(jié)課的課堂提問討論部分，教師提出了這樣一個問題“在一個完全密閉的透明恒溫箱中放有兩個體積相同的杯子。向A，B杯中分別倒入1/3體積的純水和蔗糖水溶液，并置于該恒溫箱中。假設恒溫箱很小，有少量水蒸發(fā)時就可達到飽和，那么經(jīng)過足夠長時間后，兩杯中的現(xiàn)象會如何變化？”因為同溫度下純水的蒸氣壓大于含不揮發(fā)溶質溶液水的蒸氣壓，故對純水未達飽和時，對溶液則達飽和，因此水蒸氣會不斷從純水液面蒸發(fā)，在溶液表面凝結，最終導致A杯中水蒸發(fā)完，完全轉移至B杯中。針對這一問題，鼓勵學生利用家里的條件進行模擬實驗。這樣既可以提高學生自主學習的興趣，又可以深入理解飽和蒸氣壓和稀溶液依數(shù)性的概念。

將當前的熱點問題引入課堂也是提高學生學習興趣的方法之一。突如其來的疫情，讓口罩成為了一個熱門話題。醫(yī)用外科口罩，一般分為三層，分別是內層吸濕層，中層核心過濾層和外層阻水層。每一層是如何發(fā)揮作用的呢？其實這是一個可以用物理化學知識解答的問題，計劃在講到“界面現(xiàn)象”一章時，結合浸潤過程和吸附作用的相關概念和原理，讓學生查找相關文獻和資料，完成“醫(yī)用外科口罩每層的材料、結構及如何發(fā)揮作用”這一開放式作業(yè)。在后續(xù)的課程中，結合學生的作業(yè)情況進行點評，不僅有利于學生掌握課堂知識，更有助于學生開拓眼界，學以致用。

（二）引導學生進行主動自主學習

目前線上教學的特點之一是以實體課堂為中心轉變?yōu)橐詫W生自主學習為中心，教師從課堂的掌控者轉變成學習過程的指導者。學生的潛力是無限的，簡單的提供教學資料是遠遠不夠的，需要根據(jù)學習情況適當?shù)卣{整教學環(huán)節(jié)、內容及作業(yè)形式等，充分調動學生自主學習的積極性。概念公式繁多、適用條件嚴格是物理化學的難點之一，而邏輯性強是又是其的最大優(yōu)點，且熱力學貫穿物理化學課程各個章節(jié)。經(jīng)過了近兩個月的線上課程，我們已經(jīng)完成了熱力學第一定律和熱力學第二定律的學習，而且目前的疫情我們無法進行常規(guī)的期中考試，僅僅依靠作業(yè)來反饋學生的學習效果遠遠不夠。因此，我們設計讓學生“采用思維導圖、框圖、圖表等形式歸納熱力學的知識點及公式”。這一開放式的作業(yè)既可以有效避免抄作業(yè)的問題，也可以充分調動學生自主學習的積極性，最重要的是對所學的知識點進行串聯(lián)和總結歸納，學生自己總結出來的結果往往比教師直接講解的信息更有效[5]。后續(xù)還計劃讓學生總結“熱力學與化學平衡、多組分系統(tǒng)熱力學、相平衡、電化學的聯(lián)系”。

（三）分組討論，互幫互助

線上教學模式對于學生的學習能力也是非常大的挑戰(zhàn)。我們不得不承認，不同學生的學習能力有著非常大的區(qū)別。對于自主學習能力比較強的學生而言，他們會很快適應這種教學方式，甚至享受這種自主性，可以讓他們有時間去學習一些深入的知識;而對于一些自主能力比較差，基礎知識比較薄弱的學生，應該是目前線上教學中的重點關注對象。經(jīng)過了兩個多月的線上教學、課堂提問討論反饋、以及開放式的作業(yè)，教師已經(jīng)逐步了解了本班學生的情況和學習效果。基礎薄弱的學生往往不愿意在線上與老師或助教進行直接互動和討論，在后續(xù)課程的學習中，擬將全班同學分成幾個學習小組，以學習小組為單位建立微信討論群，對不明白的問題、作業(yè)等進行組內互助講解。讓學習能力強的學生帶動自主學習能力差的學生，這樣可以與線上教學進行互補。學習能力強的學生在為他人解答的同時會更加深入的掌握知識，而且同學之間的討論往往會更加熱烈。希望這種方式可以彌補線上教學的一些不足，能讓所有學生都能夠達到我們的教學目標。

四、線上教學的優(yōu)點及不足

在疫情期間的教學過程，線上教學的優(yōu)點和缺點同時并存。線上教學最顯著的優(yōu)點是課程資源豐富，慕課、錄課資源的特點是精煉;其次，線上教學的優(yōu)點是各種學習、視頻資源可以重復觀看，方便學生進行自主學習和復習;再次，課堂提問環(huán)節(jié)，學生的參與度較高，學生可以同時在線上回答問題，教師可以根據(jù)參與度或者回答問題的正確率反饋學生的學習效果。

同時，網(wǎng)絡教學的缺點也是十分明顯的。目前，線上教學最大的問題是缺乏師生間面對面的交流。雖然教師已經(jīng)采用了各種辦法增強與學生的活動和聯(lián)系，但是面對面的授課、交流、答疑始終是不可替代的;其實，線上教學受網(wǎng)絡影響較大，尤其是直播課程受網(wǎng)絡信號影響較大，尤其是教師端網(wǎng)絡信號問題會導致整個教學秩序受到影響，偏遠地區(qū)的學生也會由于網(wǎng)絡信號的問題無法按時上課;再次，目前的線上教學模式無法完成閉卷考試，對于期末考試的問題還需要進一步探討。

五、結束語

在疫情防控期間，我們采用錄課的模式結合微信群等網(wǎng)絡平臺工具開展了物理化學線上復合教學，從學生的掌握程度、課堂參與度、作業(yè)提交程度以及結合教師的體會，目前可以達到正常的教學效果，在疫情期間發(fā)揮了線上教學的優(yōu)勢，實現(xiàn)了“停課不停教，停課不停學”。面對目前的疫情狀況，很有可能較長時期處于疫情防控狀態(tài)，在經(jīng)歷了兩個月的線上教學后，可能還要持續(xù)一段時間。因此在后續(xù)的教學過程中，我們還將邊教邊改，不斷實踐不斷探索，結合物理化學課程特點，引導學生發(fā)揮主觀能動性，并形成特殊時期特色的教學方案。當然，通過本次線上教學的開展，也讓教師和學生對于線上教學有了更深刻的認識和體會，線上教學在學習資源方面具有著顯著的優(yōu)勢，但是傳統(tǒng)線下課堂更是不可替代的教學模式，作為教師，我們會深入思考在將來的教學實踐中，如何充分利用豐富的網(wǎng)絡資源和先進的信息化工具結合傳統(tǒng)的課堂教學，探索更為高效、合理的復合型教學模式。

參考文獻：

[1]教育部應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領導小組辦公室關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見[EB/OL].[2020-02-04].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202002/t20200205_418138.html.

[2]張樹永，侯文華，刁國旺.高等學校化學類專業(yè)物理化學相關教學內容與教學要求建議[J].大學化學，2017，32（02）：9-18.

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[4]任冬梅，于清小，馬青山，等.物理化學課程轉動課堂教學模式的實踐[J].高教學刊，2019（16）：98-101.

[5]彭淑靜，周迎春，郭潔，等.思維導圖在物理化學微課教學中的應用[J].高教學刊，2017（20）：77-79.

*基金項目：2014年國家自然科學基金面上項目“復合電紡法制備多級結構微納米纖維及其力學性質研究”（編號：21374001）;2020年北京航

空航天大學“北京航空航天大學一流本科課程”（北航教字[2020]2號）

作者簡介：王女（1981-），女，漢族，遼寧義縣人，博士，副教授，碩士研究生導師，研究方向：多尺度結構微納米纖維的制備及性質研究。