信息技術在結構化學教學中的應用

楊志廣 洪士翔 陳亞紅 彭鵬 李振東 楊月云

周口師范學院化學化工學院 河南周口 466001

結構化學是高等院校化學專業基礎課程之一，是一門研究物質微觀結構的課程，是以量子力學為基礎，研究原子、分子、晶體等物質的微觀結構與運動規律以及微觀結構與宏觀性能之間關系的一門基礎科學。結構化學是其他化學學科的重要理論基礎，不僅涉及化學學科知識，還涉及物理學、高等數學、晶體學等諸多方面的知識，具有概念多、公式繁雜、證明煩瑣、內容多且深奧抽象、理論性強等特點，需要學生具有較強的抽象思維能力以及空間想象力，這對學生來說是一大困難，學生感到枯燥無味，易產生抵觸、抗拒、厭學情緒，影響教學效果。隨著科學技術的快速發展，人類進入了一個全新的信息時代，現代信息技術推動教育進入信息化的新時代，給教育教學的改革帶來了新的機遇，促進了教師教學方式和學生學習方式的變革。信息技術集圖、文、音視頻及動畫等多種信息于一體，不受時空限制，教育對象多元化，具有直觀、快捷、生動形象、靈活性、互動性等優點，能夠將原本結構化學中原子結構、原子軌道線性組合成分子軌道、分子對稱性、金屬晶體的密堆積結構等抽象復雜的知識轉化為學生更易于接受的具體形象的內容，簡化了理解難度，增強了學生空間思維能力，提升了學生的學習興趣，進而提高課堂教學質量。同時將現代信息融入結構化學教學，可以更好地輔助教師教學，能夠為教師教學活動注入新的活力，改變了傳統課堂教學的枯燥氛圍，在短時間內調動學生多種感官參與活動，提升了學生主動學習的意識，充分調動了學生學習的積極性。本文針對信息技術在結構化學教學中的應用現狀進行討論，分析不足，提出了應用信息技術的有效對策，優化結構化學課堂結構，激發學生學習興趣，提高課堂教學質量。

一、信息技術在結構化學教學中的應用現狀分析

(一)信息技術硬件設施不完善

信息技術作為一種現代化的輔助教學手段，能夠把結構化學教學中復雜抽象的教學內容以全新的、更加形象直觀的形式呈現出來，提高教學效率。信息技術硬件設施的建設是信息技術應用和發展的基礎，部分高校領導對信息技術基礎建設認識不足，經費投入不足，信息技術硬件環境建設水平不高，多媒體教室、網絡教室、視頻制作室等智慧一體化教室缺乏，硬件設備不足，設施過于陳舊，無法使用，嚴重影響教學工作正常開展。另外，由于經費有限，設備維護維修不及時，管理不到位，設備故障和受損頻發，教學平臺不完善，功能不健全，使用效益不高，嚴重影響了信息技術基礎建設的健康發展，阻礙了信息技術與教育教學的有效深度融合。

(二)線上教學存在的問題

隨著信息技術的快速發展，線上教學已成為線下課堂教學的一個有效補充，線上教學雖然取得了積極進展，但還存在一些不足。部分教師對線上教學重視不夠，師生互動少，也不關注學生的學習狀態，再加上部分學生學習自覺性較差，學生靜不下心學習，同時農村或山村學生網絡信號不好，無法保證每位學生的網絡效果，教學質量難以保證。更有甚者，教師直接讓學生觀看網絡慕課，看后不講解，也不對學生在慕課中學習的疑惑進行答疑，導致學生學習困難，學習效果不理想。線上教學模式靈活多樣，如超星直播、超星課堂、騰訊會議、釘釘直播、雨課堂等，大規模的線上教學活動同時進行，服務器擁擠不堪，勢必造成網絡卡頓、延遲、不穩定等現象，往往導致教學中斷，影響教學環節的正常進行。同時教學質量缺乏動態實時監管，課后只能根據學生聽課反饋情況來評價課堂教學質量的好壞，在這種狀態下，再加上結構化學知識深奧、難懂、難學，一學期線上結構化學課程結束后，學生并沒有學習到許多有用的知識，這對學生未來的化學知識學習是非常不利的。

(三)教師信息技術應用水平欠佳

結構化學課程引導學生對微觀世界進行探究，需要用到許多軟件來輔助教學，如3D Studio Max、guassview等可以生動形象地模擬晶體結構、軌道圖、電子云密度圖形等，能夠加深學生對所學理論知識的感性認識，使原本呆板的教學方式變得生動有趣，同時可以避免傳統教學使用模型演示的不便，避免不必要的重復勞動，有利于解決結構化學內容多、時間不夠用的情況。但是很多教師跟不上信息化發展的步伐，習慣了傳統線下教學的課堂教學模式，加之線上教學信息技術培訓力度不夠，信息技術教學應用水平欠佳，不熟悉教學軟件的功能，操作不熟練，甚至不會操作，影響了教學效果。另外，教師制作的多媒體課件質量往往水平不高，缺乏思考，內容單一，形式單調，課件信息量大，重難點不突出，學生學習積極性不高，也影響了教學質量的提高。

(四)教師過分依賴信息技術

信息技術是一把雙刃劍，信息技術在給教師帶來便利的同時，也帶來了一定的弊端。部分教師認為信息技術可以完全代替課堂教學，過分依賴信息技術，課件從網站直接下載，甚至不做修改，簡單模仿，直接拿來上課，不認真備課，疏于鉆研教材，助長了教師的惰性。還有教師片面追求課件制作技術含量，刻意追求課件畫面美觀，卻忽略了對教學內容和教學方法的思考。另外，結構化學內容多，涉及大量抽象的理論概念、復雜的空間結構、煩瑣的數學公式推導和證明，課件信息量大，授課時間有限，教師上課沒有觀察學生的上課狀態，課堂師生互動少，學生往往把大量時間花在看屏幕上，來不及記筆記和思考，只能被動接受，完全忽視了學生的感受，影響了學生的學習積極性，無法在結構化學教學中展現信息技術的優勢，最終影響教學質量和效果。

二、提高信息技術在結構化學教學中的有效策略

(一)加強信息技術硬件設施建設，有效使用多媒體技術

學校應加強教育信息化基礎設施建設，建立經費長效投入機制，加大網絡平臺建設，利用教育信息化帶動教育現代化，服務教學信息化改革，加強制度保障，保障信息技術與教育教學工作有機融合，鼓勵教師積極使用信息技術進行授課，學校應對教師課程信息技術應用能力進行評比，以評促學，以評促用，激發教師學習信息技術的積極性，不斷提高應用水平。結構化學課程教學中涉及大量的公式推導，經常會遇到積分、微分等高等數學知識，傳統的黑板教學和口述教學時間較長，求解過程的每一步都要寫在黑板上，需要耗費大量時間，在內容的廣度和深度上難以發揮作用。信息技術可以彌補傳統教學手段的不足，將結構化學教學內容做成多媒體課件通過投影大屏幕展示給學生，節省了板書時間，實現了教師高效率傳授知識和學生高效率接受知識。因此，教師應該在多媒體教學課件制作上多花心思，不能隨意在網上下載直接使用，自己動手做課件，課件制作要簡潔明了，條理清晰，重難點突出，有一定的區分度，這樣可以讓學生更好地抓住重點，避免學生做筆記時“一刀切”。同時不要一味追求課件制作的技術含量，要突出自己對教學內容的凝練、教學理念的思考，課件制作完成后，教師要進行試講，發現問題及時糾正，授課之后，要征集學生意見對課件內容進行調整，不斷完善教學課件。還有些老師過分依賴多媒體教學，無課件不成課，信息技術作為輔助課堂教學作為一種新的教學手段，要適時、適度合理利用多媒體技術，與傳統教學有效結合，發揮各自優勢，才能發揮信息技術的最大效果。

(二)巧用信息技術，助力線上教學

線上教學模式多種多樣，結合課程特點可采用適合實際需要的線上教學模式，如基于“超星學習通”的智慧化教學模式開展了課前—課中—課后一體化、線上線下一體化的智慧教學，具有實時簽到、課堂搶答、發布資源、隨堂考核、開啟話題、任務活動、批閱作業、設置考試等功能，實現了對課前、課中和課后教學全過程的動態學習數據收集和分析，豐富了教學形式，促進學生高效學習。利用超星學習通學習平臺可提前上傳各種結構化學學習資源，如教學課件、教材電子版、微課視頻等，教師可布置預習內容，設置任務點，讓學生做好課前預期；在課中，積極開展師生互動，并在重要知識點對學生進行提問；在課后，教師要及時進行作業布置與批改，提醒學生按時完成學習任務點，督促學生及時進行課后鞏固。同時教師要提前做好線上教學備選預案，并提前進行線上教學模擬，要及時調整并更換超星直播、QQ群直播、騰訊會議、釘釘直播、雨課堂等網絡教學平臺，或錯峰教學，避免網絡在高峰時會出現卡頓、黑屏、延遲等現象，確保線上教學順利開展。另外，在結構化學線上教學時，教師要合理設計教學環節，加強師生互動，注重引導和啟發教學，有效提高課堂吸引力，豐富線上教學趣味性，可恰當地增加一些如德布羅意、薛定諤、愛因斯坦等科學家故事，加強學生科學態度價值觀的培養。

(三)加大教師信息化教學能力提升培訓

學校要建立健全教師信息化培訓機制，督促教師參加信息化教學能力培訓，培養教師樹立信息化的教學理念，提高教師信息素養，有效促進信息技術與教育教學的深度融合。教師自身要不斷更新思想觀念，重視教學信息化能力培訓，定期參加培訓，培訓可采用專家講座、交流討論和實戰演練相結合的方式進行，充分挖掘提煉線上教學實踐經驗，不斷提升自身信息技術應用能力。教師要積極參加培訓學習超星“學習通”“雨課堂”“智慧樹”等多種智慧課堂線上教學平臺，不斷優化課程教學資源平臺，豐富結構化學教學形式，學習平臺建課步驟方法、資料上傳、布置任務、發通知、在線討論、在線作業、在線測試、問卷調查、設置考試等教學活動，引導學生自主學習，提高學生學習自覺性。同時教師要積極學習結構化學相關教學軟件，利用這些軟件使抽象枯燥的結構化學知識如波函數、對稱性、晶體結構等變得更加形象直觀，易于學生理解，進而輔助結構化學教學，提高教學質量。

(四)微信公眾號在結構化學教學中的應用

隨著移動互聯網的飛速發展，智能手機已成為大學生日常生活和學習中必不可少的重要工具，微信成為一種簡便的信息交流輔助工具，深受當代大學生的喜愛。微信公眾號具有全天候、方便快捷、易于操作、內容簡潔、傳播速度快等優勢，方便學生學習，可以有效彌補傳統教學方面的不足。建立結構化學微信公眾號輔助課堂教學，推送教學課件、參考資料、習題、章節測驗、圖片、視頻和圖文并茂的微素材等結構化學學習資料，幫助學生做好提前預習，克服學習重點和難點，豐富教學內容和形式，可隨時隨地學習，調動學生的自主學習性。此外，結合結構化學課程特點，把思想政治教育工作引入課堂教學，利用微信公眾號推送一些科學家趣聞軼事，如愛因斯坦與諾貝爾獎、德布羅意歷史最短博士論文、唐敖慶與他的八大弟子等故事，幫助學生了解科學家的奮斗歷程，感受科學精神的熏陶，激發學生熱愛科學、追求真理的精神。

結語

總之，與傳統教學相比，信息技術可以拓展教學資源，豐富課堂教學內容，節約課堂教學時間，能夠使難懂的微觀內容宏觀化，抽象的內容直觀形象化，有助于學生理解和吸收，調動學生學習的自覺性和積極性，有利于提高課堂教學效率。結構化學內容抽象、邏輯性強、理論性強且復雜，信息技術已成為結構化學課堂教學中不可或缺的一種教學手段。教師作為學生的引路人，不能只單單偏重信息技術或者傳統教學在課堂中的地位，信息技術在課堂教學中始終只是起到一個輔助的作用，不能取代教師的主導性，也不能取代學生的主體性。教師要更新教學理念，不斷學習新的信息技術，注重信息技術與傳統教學優勢互補，揚長避短，有效、合理、適度地使用信息技術，吸引學生學習興趣，激發學生學習熱情，使其在結構化學教學中發揮更大的作用，全面提高教學質量和課堂效率。