郭琳，侯文華

南京大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，南京 210023

物理化學(xué)課程是為化學(xué)、化工、化學(xué)生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)等相關(guān)專業(yè)本科生開設(shè)的重要基礎(chǔ)課程[1]。通過該課程的學(xué)習(xí)，可以為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)、研究和工作提供重要的化學(xué)理論基礎(chǔ)。南京大學(xué)物理化學(xué)課程是首批國家級(jí)精品課程，所在的物理化學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)2009年被評(píng)為國家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。傅獻(xiàn)彩先生等人[2]編寫出版的第1版至第5版《物理化學(xué)》(上、下冊(cè))教材，在國內(nèi)高等院校中有非常廣泛的影響力，是迄今為止累計(jì)發(fā)行和使用量最多的一套教材。其中第3版曾獲國家教委優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)(1987年)，第4版和第5版分別入選教育部普通高等教育“十五”及“十二五”國家級(jí)規(guī)劃教材。

2015年4月，教育部出臺(tái)了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見》。該意見指出，要緊緊圍繞立德樹人的根本任務(wù)，遵循教育教學(xué)規(guī)律，深化高等教育教學(xué)改革，主動(dòng)適應(yīng)學(xué)習(xí)者個(gè)性化、多樣化發(fā)展和終身學(xué)習(xí)需求，立足國情建設(shè)在線開放課程和公共服務(wù)平臺(tái)，推動(dòng)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源的應(yīng)用與共享，全面提高教育教學(xué)質(zhì)量。因此，物理化學(xué)在線課程的建設(shè)勢(shì)在必行。

本文結(jié)合南京大學(xué)物理化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的物理化學(xué)在線開放課程建設(shè)，結(jié)合疫情期間進(jìn)行線上教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹了物理化學(xué)在線開放課程建設(shè)的內(nèi)容、特點(diǎn)以及應(yīng)用。

1 物理化學(xué)在線開放課程及相關(guān)教學(xué)資源的建設(shè)

在中國高等教育學(xué)會(huì)和高等教育出版社等相關(guān)部門的支持下，南京大學(xué)作為牽頭負(fù)責(zé)單位，聯(lián)合天津大學(xué)、大連理工大學(xué)、武漢大學(xué)、山東大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)、吉林大學(xué)、西北大學(xué)、北京師范大學(xué)等，共同完成了中國高等教育學(xué)會(huì)“十三五”高等教育科學(xué)研究重大攻關(guān)課題“‘互聯(lián)網(wǎng)+’課程——在線開放課程群建設(shè)的創(chuàng)新與實(shí)踐”子課題“物理化學(xué)在線開放課程群建設(shè)的創(chuàng)新與實(shí)踐”，分別建設(shè)了多門不同類型的物理化學(xué)在線開放課程，包括理科多學(xué)時(shí)(南京大學(xué))、理科少學(xué)時(shí)(武漢大學(xué))、工科多學(xué)時(shí)(天津大學(xué))、工科少學(xué)時(shí)(大連理工)、師范類(北師大)等，從而形成了物理化學(xué)在線開放課程群，可滿足各類學(xué)習(xí)者的不同需求。

南京大學(xué)還作為牽頭負(fù)責(zé)單位，聯(lián)合天津大學(xué)、大連理工大學(xué)、山東大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)、吉林大學(xué)、西北大學(xué)、武漢大學(xué)、華中師范大學(xué)等，共同完成了物理化學(xué)在線開放課程群資源建設(shè)項(xiàng)目，內(nèi)容包括：理科和工科物理化學(xué)試題庫、“典型課堂演示錄像”“應(yīng)用案例及典型案例剖析”“物理化學(xué)家小傳及物理化學(xué)發(fā)展史”“物理化學(xué)前沿、熱點(diǎn)”和“若干典型物理化學(xué)研究方法專題”。

另外，南京大學(xué)還作為牽頭負(fù)責(zé)單位，聯(lián)合揚(yáng)州大學(xué)、陜西師范大學(xué)、大連理工大學(xué)、山東大學(xué)、華中師范大學(xué)和南京師范大學(xué)，共同翻譯了國際著名的物理化學(xué)教材《Atkins物理化學(xué)》第11版，即將由高等教育出版社出版，使課程的國際化邁出了堅(jiān)實(shí)的腳步。

2 南京大學(xué)物理化學(xué)在線開放課程的特點(diǎn)

2017年9月，南京大學(xué)物理化學(xué)(上)在線開放課程于愛課程網(wǎng)正式上線(http：//www.icourse163.org/learn/NJU-1001754342)，隨后物理化學(xué)(下)課程也于2018年2月正式上線(http：//www.icourse163.org/course/NJU-1002580002)。該課程于2017年11月獲得南京大學(xué)“百”層次優(yōu)質(zhì)課程獎(jiǎng)，2019年1月物理化學(xué)(上)被評(píng)為教育部國家精品在線開放課程，相關(guān)項(xiàng)目“全面提升物理化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的實(shí)踐與探索”也曾獲江蘇省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。該課程具有如下特點(diǎn)。

2.1 教學(xué)科研相結(jié)合的教學(xué)團(tuán)隊(duì)

南京大學(xué)物理化學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)目前主要由7名教師組成，其中教授5名，副教授2名，全部具有博士學(xué)位，教師隊(duì)伍年富力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)合理。另外，陳懿院士和沈文霞教授是團(tuán)隊(duì)的顧問，提供指導(dǎo)和建議。侯文華教授是本課程的負(fù)責(zé)人，具體負(fù)責(zé)本課程的整體規(guī)劃、內(nèi)容設(shè)計(jì)和方向把握。團(tuán)隊(duì)成員不僅長(zhǎng)期工作在教學(xué)第一線，同時(shí)還長(zhǎng)期戰(zhàn)斗在科研第一線，大都承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金等大量的科研任務(wù)，是一支教學(xué)科研相結(jié)合的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。因此，在上理論課的同時(shí)，可以結(jié)合授課教師自身研究方向，將相關(guān)領(lǐng)域國際前沿和最新進(jìn)展與學(xué)生進(jìn)行分享，開拓視野，為提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)研究型人才提供了良好的條件。

2.2 系統(tǒng)深入的教學(xué)內(nèi)容

與傳統(tǒng)線下課堂教學(xué)不同，在線開放課程的學(xué)習(xí)可以不受時(shí)間、場(chǎng)地的限制，具有時(shí)間靈活和碎片化的特點(diǎn)，還可以針對(duì)性地選擇自己想學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，隨時(shí)回看和復(fù)習(xí)。因此，針對(duì)在線開放課程的特點(diǎn)，我們改變50分鐘一節(jié)課的線下教學(xué)模式，首先根據(jù)南京大學(xué)第5版《物理化學(xué)》教材中的教學(xué)內(nèi)容，將物理化學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行合理劃分，并將這些知識(shí)點(diǎn)有機(jī)串聯(lián)起來，確定知識(shí)樹，然后每位授課教師根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容，進(jìn)行教學(xué)視頻的錄制和剪輯制作，每個(gè)教學(xué)視頻控制在3–15分鐘。教學(xué)視頻一般都是由授課教師自己錄制并剪輯完成，再更新上傳至在線開放課程的在線教學(xué)平臺(tái)。

在知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容的準(zhǔn)備上，盡量做到全面和深入。例如，《物理化學(xué)》上冊(cè)中第一章的內(nèi)容，如果在線下課堂教學(xué)中，由于受時(shí)間以及課時(shí)的限制，一般讓學(xué)生自學(xué)。但是在線開放課程由于具有時(shí)間靈活性、自由選擇性的特點(diǎn)，可以不受這些條件限制。因此，在物理化學(xué)在線開放課程中，對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容均進(jìn)行系統(tǒng)的視頻錄制，并配套錄制相關(guān)知識(shí)點(diǎn)例題講解視頻，便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，深入理解和掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容。到目前為止，物理化學(xué)在線開放課程上下冊(cè)一共錄制了315個(gè)教學(xué)視頻，其中上冊(cè)177個(gè)，下冊(cè)138個(gè)。另外還錄制了配套例題講解視頻87個(gè)，教學(xué)內(nèi)容豐富且深入。課程內(nèi)容不僅可以滿足本校學(xué)生的教學(xué)需求，其他院校及專業(yè)的學(xué)生也可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇和學(xué)習(xí)。

2.3 立體的測(cè)試和評(píng)價(jià)體系

為了提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，全面檢測(cè)學(xué)習(xí)效果，物理化學(xué)在線課程采用了從點(diǎn)、線到面的全方位立體測(cè)試體系。首先，在每個(gè)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的視頻后面，配套給出相應(yīng)的課堂討論題和隨堂測(cè)試題，讓學(xué)生及時(shí)鞏固和消化教學(xué)視頻中的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，加深理解。在每一章節(jié)結(jié)束后，還配有相應(yīng)的單元測(cè)試和作業(yè)，其中單元測(cè)試以選擇題等客觀題為主，做完后系統(tǒng)當(dāng)場(chǎng)給分，考核學(xué)生對(duì)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的整體掌握情況。單元作業(yè)以計(jì)算題和問答題等主觀題為主，以學(xué)生互評(píng)的方式給分，培養(yǎng)和考查學(xué)生綜合解決問題的能力。在所有章節(jié)學(xué)習(xí)完后，進(jìn)行線上期末考試，期末考試以客觀題及選擇題為主，做完后系統(tǒng)即時(shí)評(píng)分，全面考核學(xué)生學(xué)習(xí)情況。目前，物理化學(xué)在線開放課程最后成績(jī)占比為：課堂討論占10%，單元測(cè)驗(yàn)占70%，期末考試占20%，單元作業(yè)不計(jì)分。雖然單元作業(yè)不計(jì)入最后總分，但是如果要取得最后的總成績(jī)，必須要完成所有單元作業(yè)并且合格，也就是說單元作業(yè)的完成是有最終成績(jī)的必要條件。最終成績(jī)按百分制計(jì)分，80分至100分為優(yōu)秀，60分至79分為合格。通過這些從點(diǎn)、線、面全方位立體的測(cè)試和評(píng)價(jià)體系，可以全面考查學(xué)生學(xué)習(xí)效果，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

2.4 良好的互動(dòng)和交流

除了提供大量的線上教學(xué)例題視頻供學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)外，本課程還通過在線討論區(qū)欄目建設(shè)，加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)和交流。討論區(qū)主要分為三大板塊，即課堂交流區(qū)、教師答疑區(qū)和綜合討論區(qū)。在課堂討論區(qū)，主要是教師針對(duì)課件中各個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，發(fā)布相應(yīng)的課堂討論；在教師答疑區(qū)，學(xué)生可以發(fā)表關(guān)于作業(yè)、測(cè)試、課件內(nèi)容等希望能夠得到教師回答的疑問，教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師會(huì)在第一時(shí)間對(duì)學(xué)生的疑問在線進(jìn)行解答；在綜合討論區(qū)，學(xué)生可以發(fā)表任何想與大家分享的經(jīng)驗(yàn)及想法，以及關(guān)于本課程、學(xué)習(xí)、工作、生活等一般性話題。通過在線討論區(qū)欄目的建設(shè)，不僅有助于學(xué)生進(jìn)一步理解和掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，還可以讓教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，加強(qiáng)師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)和交流。

到2020年7月止，物理化學(xué)在線課程的選課總?cè)藬?shù)累計(jì)達(dá)到64787人，團(tuán)隊(duì)教師累計(jì)發(fā)布1170個(gè)課堂討論題。學(xué)生在教師答疑區(qū)和綜合討論區(qū)一共提出了1860多個(gè)問題，對(duì)于這些問題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教師全部做出了詳細(xì)解答，形成良好的師生互動(dòng)和交流，學(xué)生對(duì)此評(píng)價(jià)也比較好。

以上可以看出，物理化學(xué)在線課程上線以來，選課人數(shù)多，輻射面廣，共享效果好，不僅對(duì)本校及其他學(xué)?；瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)本科教學(xué)提供了便利，也為其他希望了解和學(xué)習(xí)物理化學(xué)的學(xué)習(xí)者提供了學(xué)習(xí)平臺(tái)，還為不同學(xué)校之間師生交流和互相學(xué)習(xí)搭建了良好的溝通平臺(tái)。

3 物理化學(xué)在線開放課程的應(yīng)用

由于疫情的影響，今年春季各地高校、中小學(xué)都推遲了開學(xué)，教育部也發(fā)出了停課不停學(xué)的號(hào)召。面對(duì)這種特殊情況，物理化學(xué)課程也針對(duì)性地采用了全新的線上學(xué)習(xí)的方式，充分利用已建設(shè)完成的物理化學(xué)MOOC (Massive Online Open Course)課程，進(jìn)行物理化學(xué)課程的在線教學(xué)。下面，結(jié)合疫情期間物理化學(xué)課程線上教學(xué)的實(shí)踐，介紹物理化學(xué)在線開放課程的應(yīng)用，為物理化學(xué)課程線上教學(xué)提供參考。

3.1 同步SPOC方式組織教學(xué)

首先，物理化學(xué)在線開放MOOC課程已經(jīng)建設(shè)完成，不需要再將大量的時(shí)間和精力用于教學(xué)視頻錄制和剪輯等內(nèi)容，可以充分利用已有的物理化學(xué)在線課程資源，將更多的時(shí)間和精力投入到教學(xué)本身，如交互式教學(xué)設(shè)計(jì)、個(gè)性化教學(xué)的開展等。另外，考慮到SPOC (Small Private Online Course)課程和MOOC課程具有不同的特點(diǎn)，MOOC是一個(gè)開放性的課程，全國甚至全世界想學(xué)習(xí)和了解物理化學(xué)的人都可以參加，也不需要實(shí)名認(rèn)證，而SPOC課程則是封閉課程，只針對(duì)本校選了這門課的且實(shí)名認(rèn)證過的學(xué)生開放，便于在線教學(xué)的管理和個(gè)性化教學(xué)的開展，因此，本課程選擇采用同步SPOC課程的形式進(jìn)行線上教學(xué)。

3.2 慕課堂等方式實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)互動(dòng)

利用愛課程網(wǎng)站提供的慕課堂平臺(tái)建立了慕課堂，用于與學(xué)生的實(shí)時(shí)互動(dòng)。學(xué)生可以通過手機(jī)微信掃碼進(jìn)入慕課堂小程序進(jìn)行簽到、課堂調(diào)查、討論等，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)互動(dòng)。通過這些方法，可以增強(qiáng)學(xué)生的課堂參與感，教師能及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有效提高課堂學(xué)習(xí)效率。

3.3 直播方式講解重難點(diǎn)及前沿

由于建設(shè)了物理化學(xué)MOOC課程資源，學(xué)生可以靈活安排自己的時(shí)間觀看教學(xué)課件視頻，完成預(yù)習(xí)和學(xué)習(xí)，所以在直播課堂上就可以嘗試開展對(duì)重難點(diǎn)的集中講解和介紹相關(guān)科技前沿。我們?cè)谏险n前利用慕課堂小程序進(jìn)行調(diào)查，讓學(xué)生選出本章的難點(diǎn)內(nèi)容，然后針對(duì)這些內(nèi)容以及相關(guān)科技前沿，利用QQ直播或ZOOM會(huì)議的形式進(jìn)行集中講解和補(bǔ)充，幫助學(xué)生深入理解和掌握相關(guān)物理化學(xué)原理，了解科技前沿。從課前調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生是愿意采用這種方式上課的。

課前調(diào)查對(duì)課堂教學(xué)有很好的指導(dǎo)作用，因?yàn)橛袝r(shí)學(xué)生認(rèn)為的難點(diǎn)內(nèi)容跟教師認(rèn)為的或傳統(tǒng)的重難點(diǎn)內(nèi)容有可能相同，也可能不一致。以電化學(xué)部分為例，課前調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)為第八章難點(diǎn)內(nèi)容為電解質(zhì)的平均活度和平均活度因子，有95%的學(xué)生認(rèn)為第九章的難點(diǎn)是內(nèi)電位、外電位和電化學(xué)勢(shì)，認(rèn)為第十章難點(diǎn)內(nèi)容為極化作用。這就跟我們認(rèn)為的不一樣，因此，我們?cè)谡n堂上就主要針對(duì)學(xué)生認(rèn)為的重難點(diǎn)內(nèi)容從概念到應(yīng)用，配合例題進(jìn)行詳細(xì)講解，實(shí)現(xiàn)在線課程教學(xué)的精準(zhǔn)化和個(gè)性化。

另外，我們還注意與科技前沿?zé)狳c(diǎn)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的興趣。例如，講到電化學(xué)中二次電池相關(guān)內(nèi)容時(shí)，就介紹了2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者美國固體物理學(xué)家約翰·巴尼斯特·古迪納夫、英國化學(xué)家斯坦利·威廷漢和日本化學(xué)家吉野彰在鋰離子電池開發(fā)方面做出的杰出貢獻(xiàn)。不同于前幾年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，2019年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了開發(fā)鋰離子電池的三位科學(xué)家。那么，鋰離子電池究竟有何過人之處呢？它是如何工作的呢？這樣就可以自然地引入鋰離子電池的原理和應(yīng)用[3]，并進(jìn)一步介紹鋁離子電池[4,5]、鈣鈦礦電池[6]等相關(guān)領(lǐng)域的最新進(jìn)展。通過相關(guān)前沿知識(shí)介紹，學(xué)生不僅能領(lǐng)會(huì)教材內(nèi)容，而且還能了解當(dāng)今科技的最新發(fā)展，從而愿意主動(dòng)參與課堂學(xué)習(xí)，增強(qiáng)科研興趣。

3.4 翻轉(zhuǎn)課堂形式進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)

教學(xué)的目標(biāo)之一就是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和創(chuàng)造性地解決問題的能力，學(xué)生主動(dòng)與積極的參與是教學(xué)成功的關(guān)鍵。因此，本課程在教學(xué)過程中采用翻轉(zhuǎn)課堂以及互動(dòng)式、討論式的教學(xué)方法，讓學(xué)生主動(dòng)參與課堂學(xué)習(xí)。首先，讓學(xué)生在SPOC課堂觀看教學(xué)及例題視頻，進(jìn)行自主預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)，然后讓每位學(xué)生選擇自己感興趣的知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，自己去尋找并設(shè)計(jì)一至兩個(gè)問題，獨(dú)立查閱文獻(xiàn)，在課堂上讓學(xué)生自己以直播的形式對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的背景、原理等進(jìn)行講解，再提出問題，組織大家進(jìn)行在線討論，并回答問題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化和拓展。講完后，還可以利用慕課堂小程序，讓其他學(xué)生對(duì)他的表現(xiàn)進(jìn)行不記名評(píng)分，這個(gè)評(píng)分結(jié)果可以計(jì)入平時(shí)成績(jī)。通過這種學(xué)習(xí)，不僅可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和解決實(shí)際問題的能力，還可以讓學(xué)生接觸和了解科研活動(dòng)中從問題提出、文獻(xiàn)查詢、論文撰寫到最后報(bào)告及回答問題的整個(gè)過程，提高學(xué)生的科研素養(yǎng)和興趣。

3.5 傳統(tǒng)考試與綜合素質(zhì)考查相結(jié)合

傳統(tǒng)的考試方式一般是閉卷形式，以選擇題、問答題、計(jì)算題等筆試的方法來考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和運(yùn)用，而素質(zhì)考核則更注重考核學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力等綜合素質(zhì)。我們?cè)谧罱K成績(jī)考核時(shí)，將傳統(tǒng)的考試與綜合素質(zhì)考核相結(jié)合，適當(dāng)降低閉卷筆試分?jǐn)?shù)的比例，增加課程論文、口頭報(bào)告和答辯等考核方式，并計(jì)入考核成績(jī)，全面考核學(xué)生掌握知識(shí)的水平和綜合素質(zhì)。

4 結(jié)語

南京大學(xué)的物理化學(xué)課程，設(shè)計(jì)理念系統(tǒng)先進(jìn)，資源建設(shè)豐富，使用效果好，在全國處于先進(jìn)水平，在引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和綜合發(fā)展等方面產(chǎn)生了積極成效。今后，我們將持續(xù)更新課程資源，不斷開發(fā)課程應(yīng)用，為學(xué)習(xí)者提供更加優(yōu)質(zhì)的資源和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

致謝：感謝高等教育出版社陳琪琳、鮑浩波和李穎等的大力支持、幫助和指導(dǎo)！