基于BOPPPS教學(xué)模式與雨課堂智慧教學(xué)工具的《物理化學(xué)》課程混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

辜家芳，許 可

(1.福州大學(xué) 至誠學(xué)院 化學(xué)工程系，福建 福州 350002；2.閩江學(xué)院，福建 福州 350108)

物理化學(xué)課程是我校材料化學(xué)專業(yè)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科培養(yǎng)的重要專業(yè)課之一，其內(nèi)容主要包括熱力學(xué)、相平衡、化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液、可逆電池、電解與極化作用、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、界面現(xiàn)象及膠體分散體系和大分子溶液等內(nèi)容。但其具有理論性強(qiáng)、概念多、公式多且使用條件嚴(yán)苛等特點(diǎn)。物理化學(xué)是通過研究物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象入手，找出化學(xué)變化相關(guān)規(guī)律的一門學(xué)科。所涉及到的高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理的知識(shí)要求也比較高。因此很多初學(xué)者都會(huì)感覺到這門課起點(diǎn)高，難度較大。學(xué)生從看懂教材，到聽懂教師課堂授課，距離最終運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)解決物理化學(xué)實(shí)際問題還有較大的差距。

1 課程改革探究

針對目前物理化學(xué)課堂教學(xué)中存在的難點(diǎn)和問題，國內(nèi)的同行們也對其課程設(shè)計(jì)和教學(xué)模式進(jìn)行了探究。有專家認(rèn)為通過將課堂教學(xué)內(nèi)容與前沿研究的對接，能夠使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理化學(xué)課程對前沿研究的指導(dǎo)作用，從而達(dá)到了學(xué)以致用的目的，進(jìn)而提高物理化學(xué)課程的授課效果。在教學(xué)中引入了比擬法，以求解決學(xué)生難以理解物理化學(xué)中原理和概念的問題，使得概念和原理變得更加形象生動(dòng)、通俗易懂。將MOOC模式應(yīng)用到物理化學(xué)課堂教學(xué)中，開展翻轉(zhuǎn)課堂的改革，采用“線上+線下”混合式教學(xué)。利用MOOC 開展了翻轉(zhuǎn)課堂及多樣化互動(dòng)式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)增強(qiáng)。將微課教學(xué)融入到傳統(tǒng)的物理化學(xué)教學(xué)中，使物理化學(xué)課程教學(xué)手段更加豐富多彩，其在點(diǎn)對點(diǎn)教學(xué)、個(gè)性化教育、表現(xiàn)形式多樣化等方面都存在較大的優(yōu)勢。將BOPPPS教學(xué)模式引入課堂，提高學(xué)生的知識(shí)獲得感及課堂參與度和活躍度。

通過BOPPPS教學(xué)模式將一堂課的教學(xué)過程分解為六個(gè)前后銜接的子模塊，從而達(dá)成課程預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。該模式是強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的一種先進(jìn)教學(xué)模式，包含以下六個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：導(dǎo)入(Bridge-in)、目標(biāo)(Objective/Outcome)、前測(Pre-assessment)、參與式學(xué)習(xí)(Participatory)、后測(Post- assessment)和總結(jié)(Summary)。筆者運(yùn)用智慧教學(xué)工具與BOPPPS教學(xué)模式相結(jié)合，進(jìn)行物理化學(xué)的課程改革，有較好的發(fā)展和應(yīng)用前景值得實(shí)施并推廣。

“雨課堂”是 2016 年由學(xué)堂在線與清華大學(xué)共同研發(fā)的新型線上教學(xué)軟件。利用嵌入 PowerPoint中的“雨課堂”插件，教師可以將帶有MOOC視頻習(xí)題、語音的課前預(yù)習(xí)課件推送到學(xué)生手機(jī)的微信客戶端，并及時(shí)收到學(xué)生的反饋信息；課堂上能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)答題、彈幕互動(dòng)、及時(shí)采集課堂數(shù)據(jù)等，以提升課堂教育的效率；課后推送復(fù)習(xí)試題，對學(xué)生的疑問實(shí)時(shí)解答，以掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?！坝暾n堂”將師生在課前、課上、課后的每一個(gè)環(huán)節(jié)全程連接，實(shí)現(xiàn)教學(xué)全周期的數(shù)據(jù)采集?！坝暾n堂”結(jié)合微信可輔助BOPPPS教學(xué)模型成為教學(xué)互動(dòng)的工具，從而為學(xué)生隨時(shí)隨地、充分利用碎片化時(shí)間提供了方便的途徑。這不但有利于教學(xué)效果的提升，也有利于提升教師的教學(xué)技能。

2 課程設(shè)計(jì)

本次教學(xué)設(shè)計(jì)運(yùn)用BOPPPS教學(xué)模式，并采用“雨課堂”智慧教學(xué)工具對課程教學(xué)過程進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)及課堂師生互動(dòng)提供輔助。以期能解決在采用傳統(tǒng)教學(xué)方式《物理化學(xué)》課程教學(xué)中存在的問題，更好的幫助學(xué)生克服對這門課程的畏懼心理，更一步提高學(xué)生課程參與度，從而能獲得更好的教學(xué)效果。以下以物理化學(xué)下電化學(xué)中的可逆電池一節(jié)為例進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.1 知識(shí)與技能

1)理解和掌握可逆電極的類型及特征；

2)掌握可逆電池和電極的書寫方法；

3)學(xué)會(huì)正確選擇電極進(jìn)行組裝和設(shè)計(jì)原電池；能應(yīng)用各類電極對四種常見化學(xué)變化類型進(jìn)行原電池設(shè)計(jì)。

2.2 情感態(tài)度與價(jià)值觀

1)通過電池模型的搭建培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知。

2)通過科學(xué)小實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。

3)通過電池的應(yīng)用增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任。

2.3 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

【重點(diǎn)】各類電極的特征

【難點(diǎn)】電池設(shè)計(jì)中電極的選擇、非氧化還原反應(yīng)的原電池設(shè)計(jì)

2.4 教學(xué)過程

2.4.1 雨課堂線上學(xué)習(xí)和任務(wù)的發(fā)布

為了更加充分的利用有限的課堂教學(xué)時(shí)間，我們通過雨課堂智慧教學(xué)工具的微信推送功能，將課程學(xué)習(xí)向課前延伸。提前一周將課程的相關(guān)基礎(chǔ)物理知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)等向?qū)W生作推送，以解決學(xué)生知識(shí)功底良莠不齊的問題。同時(shí)，我們還通過雨課堂平臺(tái)提供的慕課教學(xué)視頻庫，為學(xué)生提供國內(nèi)名校名師的相關(guān)教學(xué)視頻，讓學(xué)生在課前通過自主學(xué)習(xí)對本次課程內(nèi)容有了初步的了解；通過雨課堂布置試卷，設(shè)置了3～5道選擇題為課前作業(yè)，考查同學(xué)們對可逆電池的特點(diǎn)、電極的類型、電極的反應(yīng)等概念的掌握情況，并設(shè)置了提交截止日期；利用雨課堂的分組功能，將班上學(xué)生分組，發(fā)布任務(wù)要求每組學(xué)生回去用日常物品制造一個(gè)化學(xué)電源，并在課程開始前請每組成員上臺(tái)演示。

2.4.2 B-課程導(dǎo)入(Bridge-in)階段

在課堂課程導(dǎo)入部分，我們通過更加豐富多彩的形式(如小實(shí)驗(yàn)、最新研究成果、分組展示等)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在可逆電池這一節(jié)，教師事先用特制的兩個(gè)不同的金屬片及普通的食鹽水做成一個(gè)原電池，并自制一臺(tái)電池驅(qū)動(dòng)的小車在課堂現(xiàn)場做實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)場分析自制鹽水鎂空氣電池和商業(yè)化的鎂空氣電池(如圖1)，激發(fā)同學(xué)們對電池開展學(xué)習(xí)和研究的興趣。該商業(yè)化的鎂空氣電池在線上購物網(wǎng)站售價(jià)400元左右，可作為野外應(yīng)急電源照明及對手機(jī)進(jìn)行充電使用。通過觀察的自制鹽水鎂空氣電池工作的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來引導(dǎo)同學(xué)們思考構(gòu)成電池的基本要素、電極的特征與電極的反應(yīng)，并讓學(xué)生嘗試運(yùn)用自己已有的知識(shí)積累和預(yù)習(xí)的知識(shí)來分析一下這其中的反應(yīng)原理、電極方程式和電池反應(yīng)的正確書寫方式 。最后導(dǎo)入課程內(nèi)容，進(jìn)入電極的種類和電極反應(yīng)的學(xué)習(xí)。

圖1 自制的鹽水鎂空氣電池和商業(yè)化的鹽水鎂空氣電池

2.4.3 O-學(xué)習(xí)目標(biāo)(Objective)階段

在目標(biāo)階段，我通過導(dǎo)入階段的實(shí)驗(yàn)，提出本次課程的教學(xué)目標(biāo)包括：掌握區(qū)分可逆電池和不可逆電池、可逆電池的類型和電極反應(yīng)等。

2.4.4 P1-前測(Pre-assessment)階段

圖2 日常物品自制化學(xué)電源

雨課堂具有即時(shí)線上反饋學(xué)習(xí)和試卷完成情況的數(shù)據(jù)分析功能。通過雨課堂反饋的數(shù)據(jù)可了解學(xué)生答題的正確率和線上觀看視頻的完成情況。圖2為學(xué)生用銅線和鐵釘制作的水果電池。實(shí)際操作過程中每組的電池良莠不齊，有的成功有的失敗。但在前期的準(zhǔn)備過程中，學(xué)生通過各組成員間的交流，激發(fā)了對本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。通過本次前測設(shè)計(jì)也提升了同學(xué)們對本堂課教學(xué)內(nèi)容的關(guān)注度。

2.4.5 P2-參與式學(xué)習(xí)(Participatory)階段

有研究表明，學(xué)生的課堂關(guān)注度在15 min達(dá)到極值。15 min是一個(gè)黃金分割點(diǎn)。在15 min后學(xué)生的注意力開始下降。在參與式教學(xué)階段，我們根據(jù)前測階段的結(jié)果及雨課堂反饋回來學(xué)生的答題情況，對題目進(jìn)行分析。針對選擇人數(shù)較多的錯(cuò)誤選項(xiàng)，我們復(fù)盤其解題思路，指出過程中存在的問題，加深學(xué)生的印象。為了使同學(xué)們能夠更好地掌握主要的三種可逆電極的類型，我們按照原來的學(xué)生分組開展電極對的選擇與組合試驗(yàn)。學(xué)生們用圖3左邊的元素組合出不同類型的電極，兩兩組合成可逆電池，并且分析電池的電極反應(yīng)、電池總反應(yīng)，進(jìn)而正確寫出電池表達(dá)式。通過此次參與式的學(xué)習(xí)，同學(xué)們有了電極對的概念，為下一步電池的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。如圖4將化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)成電池，同學(xué)們就可以按照電極對的選擇和組合的方式正確書寫出電池的表達(dá)式。

圖3 電極對的選擇

圖4 從化學(xué)反應(yīng)中找電極對

2.4.6 P3-后測(Post-assessment)階段

后測階段分為兩部分，課堂在線自測和課后測試題。課堂自測部分主要圍繞本節(jié)課程知識(shí)點(diǎn)展開，檢驗(yàn)學(xué)生知識(shí)吸收的效果；我們通過雨課堂在線推送課后作業(yè)習(xí)題和在線投稿功能有針對性的檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，檢驗(yàn)是否達(dá)成本次課既定的教學(xué)目標(biāo)。本次教學(xué)設(shè)計(jì)通過雨課堂發(fā)布課堂測試進(jìn)一步了解學(xué)生對“原電池設(shè)計(jì)”這節(jié)課的掌握情況。圖5為課堂測試題及雨課堂匯總的課堂完成情況。有部分同學(xué)未在規(guī)定時(shí)間答題，本次課堂習(xí)題完成率61%。其中占已提交人數(shù)的51%的大部分同學(xué)能夠選擇正確的電極對來書寫電池書面表達(dá)式。

圖5 課堂測試題及雨課堂匯總的課堂完成情況

2.4.7 S-總結(jié)(Summary)階段

課堂的最后即對本次課堂進(jìn)行總結(jié)。通過簡練地總結(jié)課堂教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)或技能要點(diǎn)，整理并回顧授課內(nèi)容以進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)目標(biāo)。任課教師帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)課堂內(nèi)容、整合學(xué)習(xí)要點(diǎn)、布置課后作業(yè)、預(yù)告下次課的教學(xué)內(nèi)容，并對下一節(jié)課堂教學(xué)所需要準(zhǔn)備的工作提出要求。

3 結(jié)束語

利用“雨課堂”智慧教學(xué)工具進(jìn)行的BOPPPS模式教學(xué)，可以改變以往《物理化學(xué)》課堂教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容抽象晦澀難懂，學(xué)生關(guān)注度不高的問題；使學(xué)生積極參與、主動(dòng)參與提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效率的提升。實(shí)踐表明，通過雨課堂和BOPPPS教學(xué)模式的結(jié)合能更好的提升師生在課堂上的互動(dòng)和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而且雨課堂豐富多樣的互動(dòng)形式也必將使教師在運(yùn)用BOPPPS教學(xué)設(shè)計(jì)中更加靈活、高效。