所属栏目：物理论文发表 发布时间：2020-11-17浏览量:199
受新型冠状病毒疫情影响，各高校纷纷转变教学模式，探索线上教学。北京航空航天大学物理化学课程采用线上录课教学方式，经过近两个月的教学实践，我们在实践中不断总结，不断改革教学设计，加强师生互动，并提出了后续线上教学的改进措施，总结了目前课程线上教学的优缺点，希望可以随着线上教学的不断深入，能够结合物理化学课程特点，设计更好的教学方案，引导学生发挥主观能动性，调动学生学习热情，取得良好的教学效果，并形成特色的教学方案。
关键词：物理化学；线上教学；教学模式；师生互动
2020新年伊始，新型冠状病毒疫情突如其来，改变了人们的生活节奏，也给老师和学生们带来了新的挑战。鉴于疫情来势汹汹，教育部提出了“停课不停教，停课不停学“的要求[1]，对教师的上课模式和学生的学习方法提出了新的要求和挑战，全国的高校师生掀起了线上直播、学习的热潮。北京航空航天大学的物理化学课程采用录课的方式指导学生进行线上学习，于2020年2月25日如期开课，到目前已经完成了8周的教学任务。在近两个月的线上教学中，教师根据物理化学课程特点，选择PPT录课的方式进行线上授课，通过线上教学实践不断对课程进行改进，并提出了后续线上教学的改进措施，并总结了本课程线上教学的优缺点。希望可以通过进一步改革教学设计，加强线上师生互动，在保证良好教学效果的同时，形成线上教学的特色及经验。
一、线上教学的前期准备及教学形式筛选教学形式
物理化学课程向来是学生们公认的最难学的课程之一，即使在线下的传统课堂，初学者也往往会产生畏惧心理，为了不影响线上课堂的教学效果，作者调研了目前线上教学的各种资源和方式。在课程资源方面，关于物理化学课程的慕课资源比较丰富，但是针对物理化学作为我校工科类专业基础课的特点，现有慕课资源与我校物理化学课程的学时和教学大纲无法完全吻合[2]。在上课方式方面，我们尝试了腾讯直播、雨课堂、钉钉、录课等形式，基于本课程课堂上学生人数较多，结合上述几个方面的影响因素，教师最终选择录制有声PPT为主的方式进行授课。为了让所有学生能够完成本课程的学习，我们制定了具体的线上教学方案。首先，1.建立学生与教师的微信群；2.教师在上课一周前将录音后的PPT制作成视频及课件通过北京航空航天大学课程中心平台及北航云盘，学生可自行登录下载；3.课堂上教师布置学习内容，学生观看录课视频在线学习，鼓励学生自主预习，在线提问；4.学生课后完成作业并拍照提交电子版；5.教师根据作业情况在微信群里进行反馈及答疑。
二、线上教学实践及改进
线上教学作为一种创新性的教学方式，对于教师和学生都是一次非常大的挑战[3-4]。线上教学在客观上提升了教学的信息化水平，但是也存在着线上教学互动性不足的问题，经过近两个月的教学实践，我们在实践的过程中，不断总结，从课堂教学、课后复习等环节进行优化，具体体现在录课方法、提问方式、强化课程重点、课后复习引导等方面进行了改进（图1）。
（一）录课方法及改进
在前期的PPT录制过程中，由于缺乏经验，教师会出现语言不够精炼、PPT间衔接过渡比较生硬以及口误的问题。尤其是口误的问题，会导致教师的工作量成倍增加，一个口误需要整个知识点重新录制，一个完整的视频，往往是十几遍录制的结果。随着录课经验的不断积累，我们总结了以下方法提高录课效率：1.提前做好讲课提纲和文字，但是不能照本宣科，录课也要有侧重点，对于重要的部分要加重语气，放慢速度；2.将PPT拆分的尽量细一点，每一节的内容可以少一些，每张PPT单独录制，设计好连接过渡，分页录制，内容短小，可以提高录课效率；3.适当使用手写工具，对于重点内容，或者是线下课程设计的板书内容，可以在录课的时候用手写板进行插入，这样既可以起到强调的作用又可以吸引学生的注意力。
（二）课堂提问方式的改进及参与度提高
在开课初期，我们采用微信群里签到小程序的方式来反馈学生的出勤率，鼓励学生在上课期间群里提问，但是结果显示，虽然学生的线上出勤率可以接近100%，但是提问率较差，往往两节课下来，提问率只有2-3%。出勤率无法反应学生的真实学习情况，教师也无法从课堂答疑反馈出学生的学习效果。在第二周的教学中，我们及时调整了教学模式，在学生提问环节的基础上增加了教师提问环节。在学生学习完本节课的内容后，教师根据课堂内容设计小问题发到微信群里，收到了学生们大量且迅速的回应，这种反馈效果远高于学生提问，但也不排除存在滥竽充数的学生。例如，在讲到热力学第二定律混合气体熵变计算的问题，教师在课堂上提了这样的一个问题，“刚性容器中有一隔板，板两侧分别是n，T，V相同的氧气与氮气，恒温下将隔板抽去使气体混合均匀，系统的熵变ΔS=（）。备选答案：（a）0；（b）nRln2；（c）-nRln2；（d）2nRln2。“有的同学没有仔细审题，所以选择答案为a，系统熵变为零。结果很多同学不假思索，都在群里回复a，这是不正常的错误概率（图2）。经老师提示后，学生才认识到了错误的所在，题目的问题是混合过程系统的熵变，对于每种气体来说是体积变大的过程。所以在后续的课程中，教师要求学生回答问题的时候一定要说明原因，如果是计算需要给出计算过程。经过了近两个月的实验，经统计，学生课堂的参与度已经从自主提问的3%提高到目前的87%，结果显示这种课堂提问的师生互动方式，效果良好，既调动了学生上课回答问题的积极性，教师也可以通过题目强调容易混淆的知识点，学生的印象会更加深刻。此外，学生在回答问题的时候还可以看到其他同学的答题思路，可以互相学习，达到更好的学习效果。
（三）课堂小结的重要作用
图1线上教学设计及改进优化措施由于物理化学的课程特点，概念、公式、知识点非常多，但是对于不同的知识点，要求学生的掌握、理解程度是不一样的。在传统的线下课堂教学过程中，教师会利用每节课的前序内容回顾和下课前的课堂小结进行重要知识点的总结概括，已达到让学生明晰学习的重点内容。在录课的过程中，虽然教师也会在重点内容部分进行强调，PPT中也有所体现，但是往往会被学生所忽略。针对这一问题，微信群是一个非常高效且快速的沟通交流工具。在每节课最后，在学生已经完成本堂课学习的基础上，我们会将提前准备的本节课的知识点总结，并以文字的形式发到微信群里，引导学生根据知识点内容再进一步进行复习和重点学习，起到了督促学生复习和查缺补漏的作用。与线下传统课程的课堂总结相比，微信群里的文字总结学生可以反复观看并记录，学生反馈效果很好。
三、后续线上教学改进计划及措施
根据目前的疫情，线上教学还将持续一段时间，本学期的物理化学课程已经完成了一半，在总结前期教学经验的基础上，针对后续课程内容，以及对知识点的系统复习，我们提出了一些改进计划和措施。
（一）课程设计
从表面上看，物理化学是一门抽象的、公式繁多的课程，但从更深层次理解，物理化学的教学目的是充分理解其中的知识点，并利用知识点结合具体条件应用理论分析解决较为简单的化学热力学及动力学问题。换句话说，我们可以利用物理化学中的一些知识点解释实际生活中的一些现象。根据目前线上上课的教学背景，物理化学同步的实验课还不能正常进行，因此教师尝试根据教学内容引入日常生活现象解释及相关热点问题讨论。例如：在“多组分系统热力学“一章中，理想稀溶液的依数性是一个比较重要的知识点，由于稀溶液的饱和蒸气压下降，会引起溶液的沸点升高和凝固点减低。在本节课的课堂提问讨论部分，教师提出了这样一个问题“在一个完全密闭的透明恒温箱中放有两个体积相同的杯子。向A，B杯中分别倒入1/3体积的纯水和蔗糖水溶液，并置于该恒温箱中。假设恒温箱很小，有少量水蒸发时就可达到饱和，那么经过足够长时间后，两杯中的现象会如何变化？”因为同温度下纯水的蒸气压大于含不挥发溶质溶液水的蒸气压，故对纯水未达饱和时，对溶液则达饱和，因此水蒸气会不断从纯水液面蒸发，在溶液表面凝结，最终导致A杯中水蒸发完，完全转移至B杯中。针对这一问题，鼓励学生利用家里的条件进行模拟实验。这样既可以提高学生自主学习的兴趣，又可以深入理解饱和蒸气压和稀溶液依数性的概念。将当前的热点问题引入课堂也是提高学生学习兴趣的方法之一。突如其来的疫情，让口罩成为了一个热门话题。医用外科口罩，一般分为三层，分别是内层吸湿层，中层核心过滤层和外层阻水层。每一层是如何发挥作用的呢？其实这是一个可以用物理化学知识解答的问题，计划在讲到“界面现象”一章时，结合浸润过程和吸附作用的相关概念和原理，让学生查找相关文献和资料，完成“医用外科口罩每层的材料、结构及如何发挥作用”这一开放式作业。在后续的课程中，结合学生的作业情况进行点评，不仅有利于学生掌握课堂知识，更有助于学生开拓眼界，学以致用。
（二）引导学生进行主动自主学习
图2学生在微信群里对同一个问题的回答情况目前线上教学的特点之一是以实体课堂为中心转变为以学生自主学习为中心，教师从课堂的掌控者转变成学习过程的指导者。学生的潜力是无限的，简单的提供教学资料是远远不够的，需要根据学习情况适当地调整教学环节、内容及作业形式等，充分调动学生自主学习的积极性。概念公式繁多、适用条件严格是物理化学的难点之一，而逻辑性强是又是其的最大优点，且热力学贯穿物理化学课程各个章节。经过了近两个月的线上课程，我们已经完成了热力学第一定律和热力学第二定律的学习，而且目前的疫情我们无法进行常规的期中考试，仅仅依靠作业来反馈学生的学习效果远远不够。因此，我们设计让学生“采用思维导图、框图、图表等形式归纳热力学的知识点及公式”。这一开放式的作业既可以有效避免抄作业的问题，也可以充分调动学生自主学习的积极性，最重要的是对所学的知识点进行串联和总结归纳，学生自己总结出来的结果往往比教师直接讲解的信息更有效[5]。后续还计划让学生总结“热力学与化学平衡、多组分系统热力学、相平衡、电化学的联系”。
（三）分组讨论，互帮互助
线上教学模式对于学生的学习能力也是非常大的挑战。我们不得不承认，不同学生的学习能力有着非常大的区别。对于自主学习能力比较强的学生而言，他们会很快适应这种教学方式，甚至享受这种自主性，可以让他们有时间去学习一些深入的知识；而对于一些自主能力比较差，基础知识比较薄弱的学生，应该是目前线上教学中的重点关注对象。经过了两个多月的线上教学、课堂提问讨论反馈、以及开放式的作业，教师已经逐步了解了本班学生的情况和学习效果。基础薄弱的学生往往不愿意在线上与老师或助教进行直接互动和讨论，在后续课程的学习中，拟将全班同学分成几个学习小组，以学习小组为单位建立微信讨论群，对不明白的问题、作业等进行组内互助讲解。让学习能力强的学生带动自主学习能力差的学生，这样可以与线上教学进行互补。学习能力强的学生在为他人解答的同时会更加深入的掌握知识，而且同学之间的讨论往往会更加热烈。希望这种方式可以弥补线上教学的一些不足，能让所有学生都能够达到我们的教学目标。
四、线上教学的优点及不足
在疫情期间的教学过程，线上教学的优点和缺点同时并存。线上教学最显著的优点是课程资源丰富，慕课、录课资源的特点是精炼；其次，线上教学的优点是各种学习、视频资源可以重复观看，方便学生进行自主学习和复习；再次，课堂提问环节，学生的参与度较高，学生可以同时在线上回答问题，教师可以根据参与度或者回答问题的正确率反馈学生的学习效果。同时，网络教学的缺点也是十分明显的。目前，线上教学最大的问题是缺乏师生间面对面的交流。虽然教师已经采用了各种办法增强与学生的活动和联系，但是面对面的授课、交流、答疑始终是不可替代的；其实，线上教学受网络影响较大，尤其是直播课程受网络信号影响较大，尤其是教师端网络信号问题会导致整个教学秩序受到影响，偏远地区的学生也会由于网络信号的问题无法按时上课；再次，目前的线上教学模式无法完成闭卷考试，对于期末考试的问题还需要进一步探讨。
五、结束语
在疫情防控期间，我们采用录课的模式结合微信群等网络平台工具开展了物理化学线上复合教学，从学生的掌握程度、课堂参与度、作业提交程度以及结合教师的体会，目前可以达到正常的教学效果，在疫情期间发挥了线上教学的优势，实现了“停课不停教，停课不停学”。面对目前的疫情状况，很有可能较长时期处于疫情防控状态，在经历了两个月的线上教学后，可能还要持续一段时间。因此在后续的教学过程中，我们还将边教边改，不断实践不断探索，结合物理化学课程特点，引导学生发挥主观能动性，并形成特殊时期特色的教学方案。当然，通过本次线上教学的开展，也让教师和学生对于线上教学有了更深刻的认识和体会，线上教学在学习资源方面具有着显著的优势，但是传统线下课堂更是不可替代的教学模式，作为教师，我们会深入思考在将来的教学实践中，如何充分利用丰富的网络资源和先进的信息化工具结合传统的课堂教学，探索更为高效、合理的复合型教学模式。
参考文献：
[1]教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见[EB/OL].[2020-02-04].
[2]张树永，侯文华，刁国旺.高等学校化学类专业物理化学相关教学内容与教学要求建议[J].大学化学，2017，32（02）：9-18.
[3]王女，赵勇，刘兆阅，等.理论教学与实践教学互相渗透的物理化学教学模式探讨[J].大学化学，2020，35（03）：26-31.
[4]任冬梅，于清小，马青山，等.物理化学课程转动课堂教学模式的实践[J].高教学刊，2019（16）：98-101.
[5]彭淑静，周迎春，郭洁，等.思维导图在物理化学微课教学中的应用[J].高教学刊，2017（20）：77-79.
作者：王女 赵勇 刘兆阅