雨課堂在配位化學課程教學中的實踐與探索

何良

華南農業大學材料與能源學院 廣東廣州 510642

配位化學是無機化學中一門重要的分支學科，是無機化學與有機化學、物理化學、分析化學、生物化學、藥物化學、材料科學等學科相互交叉與融合所形成的最具活力的化學前沿學科之一。21世紀的配位化學被認為在現代化學中處于中心地位，已成為眾多學科相互融合與滲透的交叉點和相互聯系的橋梁。作為本校應用化學專業的一門專業選修課程，它的主要任務是使學生掌握配位化學的基本知識、基本理論、研究方法、應用及發展趨勢，增強學生的專業素質，激發學生對化學類學科的興趣，培養學生正確的學習方法、邏輯思維和創新理念，培養符合“新工科”背景下的具有創新精神和實踐能力的人才。此外，在教學過程中適時融入配位化學課程含有的思政元素，激發學生愛國情、強國志、報國行的情懷與信念。

近年來，隨著信息技術的不斷進步，“互聯網+教育”對傳統課堂教學模式提出了挑戰并且極大地刺激了高校教育改革的理念革新[1]。2019年9月，教育部等十一部門聯合印發了《關于促進在線教育健康發展的指導意見》。該文件指出在線教育的重要性，在線教育是教育服務的重要組成部分，未來要大力提升在線教育的基礎設施建設水平。同時，互聯網、大數據、人工智能等現代信息技術將更加廣泛地應用到教育領域，不斷完善在線教育的規模，豐富在線教育的資源和服務。2022年，現代化信息網絡技術與教育實現深度融合，在線教育的質量和水平不斷提升，資源和服務標準體系也將全面建立，在建設學習型社會方面取得重要進展?；旌鲜浇虒W是一種將在線教學形式和傳統教學形式的優勢結合起來的包括“線上”部分和“線下”部分的教學模式。通過在線教學和傳統教學兩種不同教學組織形式的有機結合，實現部分課程內容由學生自主學習，部分內容由教師課堂講授，將學生的學習由淺到深地引向深度學習[2]。

“雨課堂”是學堂在線與清華大學在線教育辦公室聯合研發的一種基于互聯網的智慧教學APP軟件。它是一個能夠簡便地連接教師和學生的智能終端，在課程教學的課前—課上—課后的各個環節都能發揮重要作用，極大地便利教師的授課和學生的學習，推動傳統教學模式的改革創新。它將PPT課件、智能手機、微信、MOOC、微課等元素融合到一起，通過“線上”學習與課堂教學的有機結合，全面提升課堂教學質量，增加師生互動，使教學過程更為高效便捷。雨課堂不僅是教學工具的新發展，也是在教學方式上的新探索。由于雨課堂具有較強的后臺功能、到位的人工服務、及時的數據分析、簡便的使用方法等優點，目前已開始在各大高等院校爭相研究實踐[3-7]。

1 本校配位化學課程教學現狀及改革必要性

在此之前，本校配位化學課程采用的教學方法是傳統的以教師為中心的教學方法，即采用教室現場講授式為主，教師講授知識在先，學生學習掌握知識在后的傳統教學模式。講授式教學方法是目前我們教學過程中最常用的一種教學方法，它以課堂講授為主要途徑，主要強調教師的“教”的作用，較大程度上忽視了學生“學”的主體作用。這種傳統的教學方法被認為是“填鴨式”教學，教師與學生之間缺乏足夠的交流，教與學兩者缺乏有機結合而相互脫節，過度重視理論知識的灌輸而不注重培養學生的實踐創新能力。此前的這種教學模式使得這門理論性較強的課程不能取得令人滿意的教學效果，難以達到培養應用型本科人才的目標。

配位化學課程面向的是大學三年級應用化學專業的學生，是一門重要的選修課程。配位化學課程的內容涵蓋基本理論、基本原理、概念、公式、研究方法、物質性質、實際應用等多方面的知識，其中的一些理論性知識較抽象、晦澀，難以透徹理解，學生在學習過程中可能會覺得比較枯燥或比較難學。特別是對于一些化學基礎較為薄弱的學生，學習該門課程更顯困難。如果不能充分調動學生的學習熱情和積極性以及活躍課堂氣氛，可能會使教學效果不理想。配位化學作為一門發展快速的前沿交叉學科，課程內容必須要體現綜合性、前沿性、實踐性、創新性等特點。隨著現代化信息網絡技術的蓬勃發展，慕課、微課、在線課程等在各大高等院校中被廣泛應用，對教學質量的提升有很大的幫助，但在實時互動方面，還存在明顯的不足，信息滯后的問題比較突出。例如，對學生的課前預習進度、預習效果分析及反饋意見的收集；上課時師生實時交流互動和授課效果的評估；隨堂測試成績的快速分析等這些問題還不能完全解決。因此，在配位化學課程的教學過程中融入一種智慧型網絡信息化工具“雨課堂”，構建一個包含課前、課中和課后的全方位線上線下的師生互動教學模式，提升該課程的教學質量與教學效果，并將此作為一種新型高效的教學模式，實現對傳統教學模式的改革創新。

2 雨課堂在配位化學課程教學中的應用實踐

2.1 雨課堂教學的課前準備

根據雨課堂線上線下混合式教學的特點系統地整理配位化學課程相關的教學資料，制作一套完善的雨課件及相關內容。教師通過客戶端提前給學生推送課程教學預習PPT、微課小視頻、預習思考問題等教學資料，供學生課前預習，如某次課程主要內容的背景知識介紹、基本概念和基本理論簡介、理論的基本應用介紹、優秀科學家事跡以及一些簡單的預習題等。通過合理的安排，激發學生的學習興趣和積極性，為正式上課做好前期準備與鋪墊。例如，在學習“配合物的化學鍵理論”章節時，讓學生提前預習了解以下基本概念：價鍵理論、晶體場理論、晶體場分裂能、晶體場穩定化能等。經過預習，學生在課堂上就更容易理解掌握這些知識，教師也有更充足的時間對授課內容進行深化與擴展。

此外，預習環節還可以推送配位化學課程含有的思政元素，通過介紹化學鍵理論的發展歷程和相關理論的優勢和局限性，使學生感受到人類認識的局限性和科學發展的無限性。通過配位理論的發展過程和科學發展的艱辛，培養學生勇于探究與實踐的科學精神。在推送這些預習內容的同時，還可以設置一些簡單的思考題，等學習到相關內容時再進行解答，提高學生的學習效果。預習內容推送后，要求學生在正式上課之前預習完畢，在雨課堂實時采集學生預習信息。從完成預習任務的學生占比了解學生學習態度，從而針對學習懈怠學生建立預警機制；從學生預習時的反饋信息了解各章重難點，從而在授課時加強相關內容的講解。

2.2 課堂教學環節

課堂教學開始時，學生通過智能手機微信掃課程碼或輸入課程暗號進入雨課堂，同步教師的授課PPT內容。同時，教師可以通過雨課堂的簽到功能進行課堂考勤，在上課學生人數較多的情況下，這節約了大量的課堂時間，第一時間為教師提供了學生的上課出勤情況，為學生和教師都提供了極大的便利。學生進入雨課堂后，教師開始課堂授課。在上課過程中，學生可以點擊“不懂”反饋對相關知識點的掌握情況。在講解完某個知識點后，教師可以利用雨課堂的隨堂測驗功能，在課件中植入測試題目，讓學生進行隨堂測驗。比如講完配位數、配體分類、配合物的命名等知識點后，可以插入關于這些內容的練習題。再比如講解配合物的立體異構現象時，插入主觀選擇題，考查學生對各種異構現象的掌握情況。有時候知識點較多，如果只講授不加以練習，學生很可能會對知識點理解和掌握不好。進行一定的練習，可以讓學生加深理解并更好地掌握所學的內容。同時，限時小測試能夠快速反映學生的學習情況，有的學生答題又快又準，有的學生答題準確率不高，如果有學生沒參與答題也會被記錄。答題結束后，雨課堂在課件上顯示題目答案的同時也會統計回答該題的正確率，學生可以立即看到自己和其他同學的作答情況，教師根據測試的結果對學生存在的問題進行及時解答，這些對教學質量的提升有很好的促進作用。

由于配位化學這門課程具有較多理論性的內容，有些內容學生較難掌握，一些重要概念比較難理解，有時課堂氣氛會比較沉悶枯燥。這時教師可以通過雨課堂的“彈幕”功能與學生進行課堂的實時互動或者利用紅包功能和隨機點名功能讓學生來回答問題和參與討論。這些措施都能有效活躍課堂氣氛，提高教學效果。以討論配合物的合成為例，對于同一個配合物的合成，學生可能會設計出不同的合成路線，這時教師可以組織學生進行討論，選擇最合理可行的方法，讓學生“知其然，知其所以然”。此外，學生可以隨時通過手機回看教師授課的課件，如果單純地使用多媒體放映課件的形式授課，學生只能看到教師當前展示的內容。該功能有助于學生結合課件前后相關內容充分理解并掌握知識點。即使在課堂授課結束后，學生仍然可以利用回看課件這個功能進行復習，鞏固所學習的內容。

2.3 課后總結與復習

雨課堂課后的數據分析客觀地反映了教學過程的情況和教學效果，可以幫助教師及時掌握學生學習的情況，進而針對性地調整教學內容或教學方法策略。教師查看在雨課堂講解中學生標記“不懂”的相關課件內容，及時了解學生的知識掌握情況。當各章節授課結束后，教師通過分析學生課堂答題的數據，了解學生學習的情況，之后根據各章重點和難點內容布置課后作業，要求學生在規定的時間內完成。課后作業是反映學生學習效果和鞏固所學內容的重要方法之一，雨課堂可以方便地布置題型多樣化的作業，例如單選題、多選題、填空題、主觀題等。對于客觀題(選擇題和填空題)，雨課堂可以實時反饋學生的作答情況，便于學生及時查漏補缺和教師了解學生的學習情況。學生完成作業后，教師可快速批改作業并得到詳細的學生完成情況分析。對于個別學習出現困難或者學習不積極的學生，教師可以及時跟他們溝通交流以及對他們進行個性化的輔導，督促他們完成課程相關的任務。

學生每次在課堂上答題和隨堂測驗的結果，可以作為期末總評成績的一部分，避免學生出現期末考試“臨時抱佛腳”而平時不認真學習的情況，督促學生重視平時的學習，培養良好的學習習慣。本課程根據配位化學課程的特點制定了一套合理的全過程的學生評價體系，學生的課程成績將由兩部分組成：平時成績(50%)、期末考試成績(50%)。其中，平時成績包括：課堂考勤(5%)、課堂表現(回答問題與討論，5%)、課堂答題和隨堂測驗(20%)、作業與課程論文(20%)。在這樣的成績評定體系下，學生的學習積極性和學生在教學過程的參與度都明顯提高。

2.4 課外擴展學習

為了開闊學生的視野，教師可根據實際情況在雨課堂推送配位化學課程相關的拓展學習內容，如推送與配位化學相關的化學史介紹、諾貝爾化學獎、趣味實驗、著名化學家的故事等拓展學習資源。配位化學是一門前沿交叉學科，配位化學的教學應該時刻保持著學科前沿性，因此定期發布課程相關領域的學術報告和重要的科研論文，如生物無機化學、有機金屬化合物、超分子化學、分子機器、稀土配合物、新型MOFs、COFs材料等方面的學術內容，讓學生進行閱讀、學習、討論或進行文獻匯報，這有助于培養學生的科學思維和科研創新能力。同時，配位化學也注重理論聯系實際、教學科研相輔相成，吸收對配位化學感興趣的同學到課題組實驗室進行更深入的研究性、創新性學習，鼓勵和支持學生參加大學生創新創業大賽等各類學科競賽，理論與實踐相結合，培養具有創新精神和實踐能力的人才。

3 雨課堂在配位化學課程教學中的應用效果

實踐證明，在配位化學課程的教學過程中融入雨課堂這種智慧型網絡信息化工具，能夠構建起一個包含課前、課中和課后的全方位線上線下的師生互動教學模式，課程教學的效果有明顯的提升，主要體現在以下方面：(1)學生對配位化學課程的學習興趣增加，近三年本科生選課學生人數逐年上升，學生對本門課程的評價良好；(2)學生的期末考試成績和總評成績穩步提升，學生的作業、課堂小測、課程論文等完成質量也有明顯提升；(3)到本課題組實驗室進行更深入科研訓練的學生人數和參加大學生創新創業大賽等各類學科競賽的學生人數明顯增加。近兩年來，在筆者的指導下，本科生參加大學生創新訓練項目獲國家級立項兩項。

結語

配位化學是一門重要的化學前沿交叉學科，本課程的學習有助于增強學生專業素質，提升學生的創新實踐能力。雨課堂作為一種新型的混合教學模式悄然崛起，當前在各大高校中應用廣泛，它將前沿的教育理念與互聯網技術巧妙融合。通過“雨課堂”這個智慧型教學工具，構建一個包含課前、課中和課后的全方位線上線下的師生互動教學模式，充分發揮“互聯網+”的優勢，實現對傳統教學模式的改革創新，可以有效提升配位化學課程的教學質量，達到培養應用型本科人才的目標。