雨課堂助力大學化學教學模式變革

鄒一鳴，楊奕輝，樊花，何曉恒，屈麗娜，燕映霖*

(1.西安理工大學理學院，陜西 西安 710054；2.西安理工大學保密辦公室，陜西 西安 710048)

1 背景介紹

大學化學是絕大多數工科院校的一門基礎課程，是傳遞化學知識與工程實踐之間的一座橋梁，對于培養“新工科”技術人才、了解和掌握一定的化學思維、熟悉和應用基本的化學方法及技能是非常必要的。大學化學一般以傳授基本理論、基本知識、基本技能為主要目的組織教學，課堂占比往往比較重。西安理工大學的該課程圍繞“基礎厚、知識新、素質高、能力強”的創新型人才培養模式，將課程重點放在培養學生的創新思維和終身發展上，以化學學科的特點為出發點，從時事新聞、專業融合、生活常識等課堂創新點入手，全方面多角度的培養學生的綜合能力。

然而，隨著教育教學改革的不斷推進，為進一步優化專業人才培養目標和畢業標準，凝練專業特色，強化專業主干課程，很多高校根據其辦學定位及人才培養目標，開始科學合理壓縮課程學分學時，特別是對大學化學一類的基礎課程，提出了更高的要求。不僅需要提煉課程內容，提升學生的挑戰度，擴展課程深度，還要求課堂能夠激發學生的學習動力，增加他們自主學習的時間，從而實現更加有效的學習。西安理工大學該課程也從原來的2學分32學時的課堂教學壓縮為1.5學分24學時，這就使得原本就比較緊張的課堂時間，顯得更加捉襟見肘。與此同時，大學化學學時學分的壓縮還與學生綜合應用能力落后的現實之間存在著一定的矛盾。因此，如何在新的教學環境和形勢下提高課堂教學效果，如何在有效的時間內更好地促進學生對知識的內化，如何充分調動學生的積極主動性來充實課后學習等，成為教師必須面對的新問題[1]。

考慮到學時學分壓縮的實質是要通過更加科學的教學過程，來讓整個課程的每個階段都能產生更好的教學效果，例如，提高課前預習的成效，減少課堂中的“水分”，增強課后學習成果的反饋等，并以此達到更加高效的教學。信息技術的大力發展提供了一個高校教學的嶄新平臺，特別是雨課堂的應用，更是為解決學時學分壓縮與學生學習效果不佳之間的矛盾提供了一個全新的途徑。雨課堂是學堂在線與清華大學在線教育辦公室共同研發的智慧教學工具，它通過簡單的微信端就可以實現師生之間的智能連接，以達到課前、課中、課后教學全過程的動態學習數據收集和分析[2-4]?；谟暾n堂不僅能實現智慧教學，更有利于適應新的課堂教學改革創新，并且已經取得了初步的成效，已成為現今國內最為活躍的智慧教學工具，它也為教學模式提供了多維度的支持。因此，文章以雨課堂為基礎，設計了西安理工大學工程化學課程的教學改革實踐，提出了短課時課程的雨課堂教學模式與教學策略，獲得了良好的教學效果與學生評價。

2 運用方式

雨課堂在工程化學教學中的主要使用方式和大致流程如下：課前布置預習任務，包括下節課的重點、難點及一些簡單的預習習題；課堂上通過動態二維碼進行考勤統計，并對重點內容進行實時的測驗，還利用其優秀的互動功能進行各類不同方式的討論；課后發布一些擴展內容以及布置相關的作業題目。

2.1 課前預習與測試

工程化學知識體系龐雜，涉及知識面廣，在課堂學時壓縮下，課前的有效預習就變得尤為重要。但傳統的教學模式雖然也能布置預習任務，但很難準確掌握學生的預習情況，在課堂上仍然按部就班的對知識進行講解，實際經常達不到好的教學效果，加上學時的壓縮，重難點很有可能處理不當，造成學生的困惑甚至放棄。雨課堂提供的課前預習形式是非常豐富的，除了可以共享一些預習資源外，還能夠布置相關的預習任務。如果在預習任務中能夠提出一些思考問題，讓學生帶著這些問題進行預習。這些問題往往不局限于書本，要讓他們通過自己摸索和探討才能更好的發現一些錯誤的認識或者加深一些重要的知識點。例如，在學習化學鍵時，先讓學生通過閱讀教材上的內容嘗試自己總結價鍵理論的三個基本要素，并通過實例來說明自己的總結能夠解釋一些化合物中的化學鍵構成。但與此同時，學生在這個自我認識中可能就會發現有些分子用價鍵理論解釋不通，會思考為什么？怎么解決？從而對雜化軌道理論的提出有一個基本的認識。這樣可以使得學生達到對簡單知識進行再加工和對復雜知識進行一定認知的良好預習效果。同時學生還對諸如電解水、除水垢之類的生活化問題產生求知欲，會去思考和探尋其背后的化學知識，也可以達到良好的預習效果。此外，簡單的布置預習任務并不是雨課堂的特點，及時收到學生在預習中的反饋才能達到有效的課前預習。一方面，雨課堂提供的“習題”功能可以很好的收集到學生是否完成了預習，是否對接下來的課堂內容有所了解，是否初步掌握了一些基礎知識等等；另一方面，雨課堂提供了“收藏”和“不懂”的按鈕，幫助學生對在預習中遇到的困難進行整理。通過這些及時的數據反饋，老師可以很好的了解到對學生來說預習過程中的難以理解或難以掌握的部分，從而更有針對性的對課堂講授內容進行調整。學生在預習中遇到問題才能更好的在課堂上集中注意力來解決疑問，因此，這些課前預習習題、思考題等等一般不做專門的解答，希望學生帶著問題來到課堂，通過課堂自己解決，如果還有疑問教師才做進一步講解[5]。

通過這樣的預習與測試學生可以提前了解要學習的基礎知識，可以更容易的學習課堂上的重難點知識，可以節省大量課堂講解時間，從而同時提高學習和講授的效率，這對于學分學時壓縮但又不能縮減的重點知識來說是非常必要的。

2.2 課中互動與討論

雨課堂在課堂授課中的幫助主要體現在提高師生之間的互動，增強課堂氛圍和提升教學效果上。例如，學生可以對沒有理解的教學內容對應PPT進行點擊“不懂”按鈕以提醒教師這部分內容可能需要進行更加深入的講解；教師提出一些討論性質的問題時(如，大家知道購買新能源汽車有什么政策上的優惠和扶持嗎？)學生可以通過手機以發送彈幕的方式來回答，教師則可以選擇一些有一定意義的彈幕單獨的進行再次展示，這樣既可以避免因學生不確定答案而羞于舉手回答，同時又能對同學的答案加以評論和補充，起到很好的學習效果；還可以通過隨機點名和指定同學投稿的方式來改變傳統課堂抽問和上講臺寫黑板做題的方式，把原本一些枯燥的教學方法變得更加有趣，從而可以更好得進行互動。課堂上產生的相關數據都會被雨課堂所記錄，方便課后教師進行總結，并對由于學時學分壓縮帶來的可能教學問題或者問題學生加以預防和干預[6]。

此外，預習中采用的“習題”功能也能在課堂中發揮相似的作用?？梢栽陂_課前發布一兩道復習題，用以總結上節課的一些重要知識并引出這節課的內容，也可以在一個知識點講完后發布一兩道針對性習題，用以鞏固和提高。對回答正確的同學雨課堂還提供了紅包功能來加以獎勵，由于該功能的紅包是自動發往答案正確且作答次序靠前的學生，因而紅包功能可以更好地調動學生學習和增強學生參與的積極性?？傊暾n堂的習題功能在整個課程中的應用是非常靈活的，這里以另一種“投票”的方式來加以說明。首先通過匿名投票的方式展開一次簡單的學生學習背景了解，方便教師掌握一些學生的基本情況，隨后發布一項更重要的投票，但此時不再告知學生此題為匿名，那么學生的慣性思維也會認為此題是匿名的，從而更加真實的作出選擇，如圖1所示。這樣在獲取更加有效的數據的同時也能提醒學生在做題時一定要更加仔細，對活躍課堂氣氛也起到了很好的幫助。

圖1 通過雨課堂在課堂中發布的投票題目

課堂氛圍的提高在學分學時壓縮的課堂中是非常必要的，因為隨著學時的縮減教師在課堂中必然會加快語速或者增加一堂課的知識內容，從而不經意的增加了講授時間，很容易造成學生的疲勞，通過雨課堂來增強師生間的互動不僅很好的活躍了課堂氣氛，同時也能夠對增加的課堂內容學生的學習情況做到及時的反饋。

2.3 課后作業與擴展

和課前預習類似，課后也可以通過雨課堂發布一些相關的擴展知識和分享一些有趣的視頻。例如，國內外的研究進展—神奇的碳材料，生活中的應用實例—酸堿體質與弱堿水，相關的實驗實踐—pH計的使用等。這些知識和視頻往往是對課堂知識的延伸，或是一些補充知識，可以通過自學完成，主要用于擴展知識面以及提高學生學習化學的興趣。特別是“太上老君煉化孫悟空”故事中的化學知識，通過二維碼掃碼獲得的交互式元素周期表兩個有趣的內容推送，獲得了學生大量的好評，紛紛在雨課堂中留言表示希望看到更多的類似內容。將這些內容通過雨課堂發布，一方面可以增加學生的課后學習時間，在一定程度上彌補因學分學時壓縮造成的學習時間的減少；另一方面雨課堂的記錄學習情況功能也能很好的了解學生是否有認真學習和觀看課后補充內容，避免了其他通過QQ群等方式只能發布任務而無法了解學習情況的問題。

此外，利用雨課堂強大的數據收集功能，將作業也轉到雨課堂上，可以有效的查看學生完成作業的情況，并及時獲取學生在作業中遇到的困難以及迅速發現問題學生加以更多的關注和輔導。這在本來就有限的課時中是非常重要的，首先，工程化學的很多知識連貫性不強，有些知識點甚至必須通過死記硬背，然后才能在對該知識點已經熟悉的情況下進行梳理和融會貫通；其次，工程化學涉及的知識面非常廣，雖然重難點不多，但也需要學生通過完成適量的習題來鞏固大量的知識點。因此，只有及時發現學生在作業中的困難以及產生的跟不上進度的學生才能對反饋信息進行整理分析，從而有效改變課堂知識內容，調整課堂策略，使課堂教學和交流更有針對性，以此來更好地應對學分學時減少但知識點并不縮減時所帶來的一些問題。再加上雨課堂線上工作的便利，可以為教師節省一些批改紙質作業，特別是客觀題的時間，將更多精力投身在學時學分改變后的教學策略上。

3 應用成效

通過雨課堂在課前、課中與課后中的應用，不僅很好地活躍了課堂氣氛，提高了學生學習興趣，更重要的是及時獲取到學生的學習情況，并通過預習的布置和大量知識的補充，有效的將原本的課堂時間歸還給學生用以自學和擴展知識面[7]。如表1所示，學生考試成績中也可以看出，在壓縮學分后由于課堂時間的緊縮導致要么課程內容不能按時完成從而被迫交于學生自學，要么課堂枯燥不能激發學生的學習熱情從而不能更好地投入到化學的學習中，這就使得不僅總體平均分下降了12%，從69.1大幅跌落到60.6，而且優良率也都有約10%的降低。在2021年引入雨課堂后，通過雨課堂的各項強大功能的支持，學生的考試成績平均分和優良率均已經恢復到2019年未縮減學分時的水平，且由于通過雨課堂及時捕捉到學習有所困難的學生，因此不及格率也有了一些降低。

表1 學分壓縮前后學生卷面成績優良率情況對比(其中2020、2021年為壓縮學分后)

此外，學生對雨課堂的滿意程度還通過調查問卷進行了了解。在對200多學生的調查中，只有1人覺得雨課堂的使用比較麻煩，其他學生都對雨課堂表示出了認可，更有超過75%的學生認為雨課堂能比傳統授課更好得提升課堂參與度，并能更好地接受和獲取相關知識。

除了雨課堂在課程中的應用情況外，文章還對課前預習的布置以及課后內容的擴展作了相關的問卷調查。絕大多數(均超過85%)學生都認可了課前預習與課后擴展的重要性，并作出了積極的評價，如表2所示。進一步調查發現，認為課后發布內容浪費時間的主要原因是發布內容太長以及學生本身對化學不感興趣；而認為預習任務浪費時間的主要原因則是沒時間看以及學生本身化學底子可能比較好加之課程本身難度不算大從而認為不需要預習。特別是在大批課程的學時學分壓縮背景下，這些課程很多內容都有可能轉移到線上部分。因此，課后發布內容需要進一步完善，使其更精簡更貼近生活從而更好地引發學生的興趣；預習內容也可以再做一些適當的刪減，而且可以提出一些更具挑戰性的問題來激發高難度的需求。

表2 對預習任務與課后內容滿意程度的問卷調查

4 結語

文章通過將智慧教學工具雨課堂引入到工程化學課程中，探討了在學分學時壓縮的本科教育大環境下如何借助雨課堂的強大功能，由課前預習、課堂互動與課后擴展來實現對課堂教學效果的提高，促進學生對知識的內化，調動學生的主觀能動性。

文章提出的相關教學模式與教學策略對于受到學分學時壓縮的課程具有一定的普適性，特別是各類大學化學課程，一般都具有知識體系龐雜、應用能力要求高等特點。通過雨課堂及時獲取學生學習情況，活躍課堂氛圍，提高學習興趣，都對相關課程有著一定的幫助。