劉玉霞 陳光 畢思瑋

摘 要：基于結(jié)構(gòu)化學(xué)課程特點的分析，依據(jù)本年學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行了教學(xué)改革設(shè)想，進(jìn)而制訂出相應(yīng)教學(xué)策略，從正確構(gòu)建課程各要素之間的關(guān)系、完善符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的邏輯結(jié)構(gòu)、以知識結(jié)構(gòu)邏輯框架可視化為指導(dǎo)思想實施課前準(zhǔn)備、以“速寫—著色—點睛”的過程制作教學(xué)課件、完善符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的邏輯結(jié)構(gòu)五個方面進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化學(xué)；教學(xué)改革；實施策略

一、課程教學(xué)改革設(shè)想

（一）以學(xué)生為主體進(jìn)行教材分析，每年都是“新”課程

前期準(zhǔn)備工作中，我們舉行過若干師生交流和辯論會，將結(jié)構(gòu)化學(xué)課程特點概括為“4、3、2、1”，包括：

4：基礎(chǔ)性+重要性+邏輯性+抽象性；

3：知識量大+原理多+思維形式復(fù)雜；

2：學(xué)時少（48學(xué)時）、精品課程資源少；

1：教與學(xué)俱難。

為了解決上述問題，我們通過以學(xué)生為主體剖析教材，讓學(xué)習(xí)過程成為一個學(xué)生主動接受刺激、積極參與教學(xué)和積極思維的過程。從學(xué)生的角度分析生成的重點、難點、知識框架和結(jié)構(gòu)與無論是教師心目中的、還是教學(xué)大綱所要求的存在較大差別。甚至，從這個視角，我們能發(fā)現(xiàn)自己很熟悉的課程成為一門“新”的課程。并且，這個環(huán)節(jié)讓學(xué)生感受到教師對學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的關(guān)心和重視，可大大提高學(xué)生自身學(xué)習(xí)的自覺性與責(zé)任心。

（二）以可視化的知識結(jié)構(gòu)邏輯框架形成不同以往的新課件

擬按如下三個步驟予以實施：

第一步，明確知識結(jié)構(gòu)邏輯框架可視化的目的，知識結(jié)構(gòu)的分類匯總特點，選取正確的角度（本項目則來自學(xué)生為主的教材剖析，即學(xué)生視角）按照符合學(xué)生認(rèn)知的規(guī)律去建構(gòu)。

第二步，選擇合適的軟件、程序完成邏輯結(jié)構(gòu)的可視化。當(dāng)前，非常流行的PPT軟件應(yīng)用雖然廣泛，但無法滿足不同級別的文本邏輯結(jié)構(gòu)的可視化。為此，我們專門選取了功能強(qiáng)大的Authorware軟件。

第三步，豐富課件內(nèi)容，使可視化的邏輯結(jié)構(gòu)與生動的教學(xué)內(nèi)容同時呈現(xiàn)。配合Gaussian程序的使用，對結(jié)構(gòu)化學(xué)中幾乎所有抽象模型都可實現(xiàn)可視化，課件中的畫面將更加生動靈活，易于接受。

根據(jù)課件效果，以“知識邏輯結(jié)構(gòu)”為綱，強(qiáng)化知識結(jié)構(gòu)的整體教學(xué)，注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和演繹思維。

（三）以課堂教學(xué)和評價驗證邏輯結(jié)構(gòu)效果

首先，在運(yùn)用新課件進(jìn)行課堂教學(xué)時，始終堅持以“知識邏輯結(jié)構(gòu)”為綱，同時盡量不遺漏知識邏輯鏈上的任何環(huán)節(jié)，強(qiáng)化知識結(jié)構(gòu)的教學(xué)，淡化孤立死記硬背知識的教學(xué)；其次，在講解過程中，重視根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)對學(xué)生學(xué)習(xí)的引領(lǐng)，注意培養(yǎng)學(xué)生以邏輯結(jié)構(gòu)為綱進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性思維和推理演繹思維；再次，設(shè)立考題來考察學(xué)生對結(jié)構(gòu)性知識的掌握是否牢固，是否達(dá)到預(yù)期效果，并且設(shè)計問卷來調(diào)查學(xué)生在這種模式下認(rèn)知過程所遭遇的問題，對這種教學(xué)模式進(jìn)行客觀評價。最后，根據(jù)反饋的問題，結(jié)合實際過程中的經(jīng)驗，將課件逐步完善。

二、教學(xué)改革的實施策略

（一）正確建構(gòu)標(biāo)題、綱要、重點、難點、內(nèi)容等元素之間的關(guān)系

教學(xué)課件中的標(biāo)題、綱要、重點、難點、內(nèi)容為教學(xué)頁面的主要元素，它們的關(guān)系主要存在于教學(xué)大綱里，或存在于教師的腦海里。在使這些元素可視化之前，最重要的是要對它們的關(guān)系根據(jù)本屆學(xué)生實際進(jìn)行重新定位，方能正確建構(gòu)。為此，我們換一個視角重新進(jìn)行教材分析，通過分析學(xué)生的需要來為教師建構(gòu)教學(xué)元素之間的邏輯關(guān)系做出正確的指引。這一方法可從根本上滿足教學(xué)對學(xué)習(xí)的要求，使教學(xué)的最根本的載體—課件做到“接地氣”，重實際。通過前期工作的開展，我們發(fā)現(xiàn)，即使對于一個章節(jié)或小到一個概念一個標(biāo)題，在學(xué)生眼中完全是另一個世界，比如；學(xué)生認(rèn)為薛定諤方程應(yīng)該先從實例（如H原子）導(dǎo)入開始講授，而不是先介紹抽象的三維勢箱、質(zhì)點等看不見也摸不著的概念，等等。這些反饋對教學(xué)的改革是一個很大觸動。

教師備課時，依照概念圖的原理，按理論知識的內(nèi)在聯(lián)系來確立結(jié)構(gòu)和知識框架，構(gòu)造知識邏輯結(jié)構(gòu)圖，沿各上下級標(biāo)題間的脈絡(luò)去發(fā)展延伸，再依照思維導(dǎo)圖的原理，擴(kuò)充并上升到具體知識的總體狀態(tài)。即，不是對知識內(nèi)容的簡單重復(fù)和羅列，而是高視角的、有牢固支撐的知識概型。使知識成串、成套，知識本身產(chǎn)生“空間”結(jié)構(gòu)，而不再是傳統(tǒng)的孤立呈現(xiàn)。

課堂上以知識邏輯結(jié)構(gòu)圖為綱，對重點、難點與關(guān)鍵點進(jìn)行精講，對于一般內(nèi)容讓學(xué)生根據(jù)已建立的可視化邏輯關(guān)系進(jìn)行自學(xué)。在考察學(xué)生掌握知識點的同時，有意識地考察學(xué)生對知識點之間邏輯關(guān)系的認(rèn)知。

（二）完善符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的邏輯結(jié)構(gòu)

本項目的主體研究工作在于開發(fā)“認(rèn)知邏輯呈現(xiàn)式”課件。項目的最初階段是建立知識邏輯結(jié)構(gòu)，最終階段則要做出符合學(xué)生認(rèn)知邏輯規(guī)律的課件。所以如何使所建立的知識結(jié)構(gòu)更加符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，是一個很關(guān)鍵的問題。本方案設(shè)計中采用了兩項措施予以保障。措施一，在制作課件之前先進(jìn)行師生共同參與的教材剖析，這樣可以確保知識結(jié)構(gòu)的建立是以學(xué)生需要為基礎(chǔ)的，所建立的知識邏輯結(jié)構(gòu)盡量符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。措施二，以課堂教學(xué)和評價指標(biāo)來予以檢驗和完善。首先檢驗的是根本任務(wù)，也就是學(xué)生對知識的掌握，這是任何教學(xué)改革所必須滿足的。對此我們的做法是根據(jù)考試大綱分節(jié)進(jìn)行目標(biāo)參照命題，通過試卷分析獲取教學(xué)反饋信息，用以評價這種模式的基本效果。其次檢驗對邏輯結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性，即通過設(shè)計合理問卷來考察學(xué)生對知識縱向關(guān)系、橫向貫通聯(lián)系等邏輯關(guān)系把握程度。根據(jù)反饋信息，將課件中的知識結(jié)構(gòu)上升為符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的邏輯結(jié)構(gòu)

（三）以知識結(jié)構(gòu)邏輯框架可視化為指導(dǎo)思想實施課前準(zhǔn)備

與通常備課方式不同，本項目研究過程中側(cè)重在課程準(zhǔn)備時按照理論知識的內(nèi)在聯(lián)系和內(nèi)在邏輯性來確立邏輯結(jié)構(gòu)和知識框架，構(gòu)造知識邏輯結(jié)構(gòu)圖。在知識框架的基礎(chǔ)上，沿著各個“脈絡(luò)”去發(fā)展延伸，將各相應(yīng)部分加入全部細(xì)節(jié)，從而擴(kuò)充并上升到知識的總體狀態(tài)。這時已不是原來教材中知識內(nèi)容的簡單重復(fù)和羅列，而是高視角的、有牢固支撐的知識概型。這樣的知識是成串、成套的，是具有“空間”結(jié)構(gòu)的，而不是“平面”結(jié)構(gòu)的簡單展現(xiàn)。

例如，結(jié)構(gòu)化學(xué)中關(guān)于前線軌道理論的知識體系，可設(shè)計成如圖1所示的知識邏輯結(jié)構(gòu)。

（四）以“速寫—著色—點睛”的過程制作教學(xué)課件

速寫：以章節(jié)為單位，列出所有標(biāo)題、綱要及知識點，形成課件的初步骨架。

著色：將教學(xué)內(nèi)容填充至骨架當(dāng)中，利用Gaussian軟件模擬抽象過程，形成“少而精”的課件主體

點睛：借助課件制作軟件Authorware將標(biāo)題、綱要、重點、難點、內(nèi)容串接成型，使這些教學(xué)元素間的邏輯關(guān)系可視化。

例如：利用專用軟件（如GaussView）和按照知識邏輯結(jié)構(gòu)圖（以Authorware軟件為例）制作的課件如圖2所示。

根據(jù)課件效果，以“知識邏輯結(jié)構(gòu)”為綱，強(qiáng)化知識結(jié)構(gòu)的整體教學(xué)，注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和演繹思維。

（五）完善符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的邏輯結(jié)構(gòu)

知識邏輯結(jié)構(gòu)的確立最終要服務(wù)于教學(xué)。因此，知識結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)與認(rèn)知規(guī)律銜接越好，則教與學(xué)的效率越高。因此，如何使課件中的知識邏輯更符合學(xué)生的認(rèn)知邏輯是必須要解決的問題。這需要在課堂、課下對課件進(jìn)行多角度評價，反復(fù)完善，形成認(rèn)知邏輯呈現(xiàn)式的新型課件。

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作者簡介：劉玉霞（1977—），女，漢族，山東沂水人，博士，副教授，主要研究方向：理論與計算化學(xué)。

陳光（1978—），男，漢族，山東濟(jì)寧人，博士，副教授，主要研究方向：生命有機(jī)分析。

畢思瑋（1963—），男，漢族，山東周村人，博士，教授，主要研究方向：理論與計算化學(xué)。

注：本課題由2016年曲阜師范大學(xué)教學(xué)改革項目“結(jié)構(gòu)化學(xué)課程中‘認(rèn)知邏輯呈現(xiàn)式課件的開發(fā)及應(yīng)用研究”項目資助。