雨課堂助力大學(xué)化學(xué)教學(xué)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(xué)理學(xué)院，陜西 西安 710054；2.西安理工大學(xué)保密辦公室，陜西 西安 710048)

1 背景介紹

大學(xué)化學(xué)是絕大多數(shù)工科院校的一門(mén)基礎(chǔ)課程，是傳遞化學(xué)知識(shí)與工程實(shí)踐之間的一座橋梁，對(duì)于培養(yǎng)“新工科”技術(shù)人才、了解和掌握一定的化學(xué)思維、熟悉和應(yīng)用基本的化學(xué)方法及技能是非常必要的。大學(xué)化學(xué)一般以傳授基本理論、基本知識(shí)、基本技能為主要目的組織教學(xué)，課堂占比往往比較重。西安理工大學(xué)的該課程圍繞“基礎(chǔ)厚、知識(shí)新、素質(zhì)高、能力強(qiáng)”的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，將課程重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和終身發(fā)展上，以化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，從時(shí)事新聞、專業(yè)融合、生活常識(shí)等課堂創(chuàng)新點(diǎn)入手，全方面多角度的培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

然而，隨著教育教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，為進(jìn)一步優(yōu)化專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，凝練專業(yè)特色，強(qiáng)化專業(yè)主干課程，很多高校根據(jù)其辦學(xué)定位及人才培養(yǎng)目標(biāo)，開(kāi)始科學(xué)合理壓縮課程學(xué)分學(xué)時(shí)，特別是對(duì)大學(xué)化學(xué)一類的基礎(chǔ)課程，提出了更高的要求。不僅需要提煉課程內(nèi)容，提升學(xué)生的挑戰(zhàn)度，擴(kuò)展課程深度，還要求課堂能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，增加他們自主學(xué)習(xí)的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)更加有效的學(xué)習(xí)。西安理工大學(xué)該課程也從原來(lái)的2學(xué)分32學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)壓縮為1.5學(xué)分24學(xué)時(shí)，這就使得原本就比較緊張的課堂時(shí)間，顯得更加捉襟見(jiàn)肘。與此同時(shí)，大學(xué)化學(xué)學(xué)時(shí)學(xué)分的壓縮還與學(xué)生綜合應(yīng)用能力落后的現(xiàn)實(shí)之間存在著一定的矛盾。因此，如何在新的教學(xué)環(huán)境和形勢(shì)下提高課堂教學(xué)效果，如何在有效的時(shí)間內(nèi)更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化，如何充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性來(lái)充實(shí)課后學(xué)習(xí)等，成為教師必須面對(duì)的新問(wèn)題[1]。

考慮到學(xué)時(shí)學(xué)分壓縮的實(shí)質(zhì)是要通過(guò)更加科學(xué)的教學(xué)過(guò)程，來(lái)讓整個(gè)課程的每個(gè)階段都能產(chǎn)生更好的教學(xué)效果，例如，提高課前預(yù)習(xí)的成效，減少課堂中的“水分”，增強(qiáng)課后學(xué)習(xí)成果的反饋等，并以此達(dá)到更加高效的教學(xué)。信息技術(shù)的大力發(fā)展提供了一個(gè)高校教學(xué)的嶄新平臺(tái)，特別是雨課堂的應(yīng)用，更是為解決學(xué)時(shí)學(xué)分壓縮與學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳之間的矛盾提供了一個(gè)全新的途徑。雨課堂是學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)的智慧教學(xué)工具，它通過(guò)簡(jiǎn)單的微信端就可以實(shí)現(xiàn)師生之間的智能連接，以達(dá)到課前、課中、課后教學(xué)全過(guò)程的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)收集和分析[2-4]。基于雨課堂不僅能實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)，更有利于適應(yīng)新的課堂教學(xué)改革創(chuàng)新，并且已經(jīng)取得了初步的成效，已成為現(xiàn)今國(guó)內(nèi)最為活躍的智慧教學(xué)工具，它也為教學(xué)模式提供了多維度的支持。因此，文章以雨課堂為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了西安理工大學(xué)工程化學(xué)課程的教學(xué)改革實(shí)踐，提出了短課時(shí)課程的雨課堂教學(xué)模式與教學(xué)策略，獲得了良好的教學(xué)效果與學(xué)生評(píng)價(jià)。

2 運(yùn)用方式

雨課堂在工程化學(xué)教學(xué)中的主要使用方式和大致流程如下：課前布置預(yù)習(xí)任務(wù)，包括下節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)及一些簡(jiǎn)單的預(yù)習(xí)習(xí)題；課堂上通過(guò)動(dòng)態(tài)二維碼進(jìn)行考勤統(tǒng)計(jì)，并對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)驗(yàn)，還利用其優(yōu)秀的互動(dòng)功能進(jìn)行各類不同方式的討論；課后發(fā)布一些擴(kuò)展內(nèi)容以及布置相關(guān)的作業(yè)題目。

2.1 課前預(yù)習(xí)與測(cè)試

工程化學(xué)知識(shí)體系龐雜，涉及知識(shí)面廣，在課堂學(xué)時(shí)壓縮下，課前的有效預(yù)習(xí)就變得尤為重要。但傳統(tǒng)的教學(xué)模式雖然也能布置預(yù)習(xí)任務(wù)，但很難準(zhǔn)確掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，在課堂上仍然按部就班的對(duì)知識(shí)進(jìn)行講解，實(shí)際經(jīng)常達(dá)不到好的教學(xué)效果，加上學(xué)時(shí)的壓縮，重難點(diǎn)很有可能處理不當(dāng)，造成學(xué)生的困惑甚至放棄。雨課堂提供的課前預(yù)習(xí)形式是非常豐富的，除了可以共享一些預(yù)習(xí)資源外，還能夠布置相關(guān)的預(yù)習(xí)任務(wù)。如果在預(yù)習(xí)任務(wù)中能夠提出一些思考問(wèn)題，讓學(xué)生帶著這些問(wèn)題進(jìn)行預(yù)習(xí)。這些問(wèn)題往往不局限于書(shū)本，要讓他們通過(guò)自己摸索和探討才能更好的發(fā)現(xiàn)一些錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)或者加深一些重要的知識(shí)點(diǎn)。例如，在學(xué)習(xí)化學(xué)鍵時(shí)，先讓學(xué)生通過(guò)閱讀教材上的內(nèi)容嘗試自己總結(jié)價(jià)鍵理論的三個(gè)基本要素，并通過(guò)實(shí)例來(lái)說(shuō)明自己的總結(jié)能夠解釋一些化合物中的化學(xué)鍵構(gòu)成。但與此同時(shí)，學(xué)生在這個(gè)自我認(rèn)識(shí)中可能就會(huì)發(fā)現(xiàn)有些分子用價(jià)鍵理論解釋不通，會(huì)思考為什么？怎么解決？從而對(duì)雜化軌道理論的提出有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。這樣可以使得學(xué)生達(dá)到對(duì)簡(jiǎn)單知識(shí)進(jìn)行再加工和對(duì)復(fù)雜知識(shí)進(jìn)行一定認(rèn)知的良好預(yù)習(xí)效果。同時(shí)學(xué)生還對(duì)諸如電解水、除水垢之類的生活化問(wèn)題產(chǎn)生求知欲，會(huì)去思考和探尋其背后的化學(xué)知識(shí)，也可以達(dá)到良好的預(yù)習(xí)效果。此外，簡(jiǎn)單的布置預(yù)習(xí)任務(wù)并不是雨課堂的特點(diǎn)，及時(shí)收到學(xué)生在預(yù)習(xí)中的反饋才能達(dá)到有效的課前預(yù)習(xí)。一方面，雨課堂提供的“習(xí)題”功能可以很好的收集到學(xué)生是否完成了預(yù)習(xí)，是否對(duì)接下來(lái)的課堂內(nèi)容有所了解，是否初步掌握了一些基礎(chǔ)知識(shí)等等；另一方面，雨課堂提供了“收藏”和“不懂”的按鈕，幫助學(xué)生對(duì)在預(yù)習(xí)中遇到的困難進(jìn)行整理。通過(guò)這些及時(shí)的數(shù)據(jù)反饋，老師可以很好的了解到對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)預(yù)習(xí)過(guò)程中的難以理解或難以掌握的部分，從而更有針對(duì)性的對(duì)課堂講授內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。學(xué)生在預(yù)習(xí)中遇到問(wèn)題才能更好的在課堂上集中注意力來(lái)解決疑問(wèn)，因此，這些課前預(yù)習(xí)習(xí)題、思考題等等一般不做專門(mén)的解答，希望學(xué)生帶著問(wèn)題來(lái)到課堂，通過(guò)課堂自己解決，如果還有疑問(wèn)教師才做進(jìn)一步講解[5]。

通過(guò)這樣的預(yù)習(xí)與測(cè)試學(xué)生可以提前了解要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)，可以更容易的學(xué)習(xí)課堂上的重難點(diǎn)知識(shí)，可以節(jié)省大量課堂講解時(shí)間，從而同時(shí)提高學(xué)習(xí)和講授的效率，這對(duì)于學(xué)分學(xué)時(shí)壓縮但又不能縮減的重點(diǎn)知識(shí)來(lái)說(shuō)是非常必要的。

2.2 課中互動(dòng)與討論

雨課堂在課堂授課中的幫助主要體現(xiàn)在提高師生之間的互動(dòng)，增強(qiáng)課堂氛圍和提升教學(xué)效果上。例如，學(xué)生可以對(duì)沒(méi)有理解的教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)PPT進(jìn)行點(diǎn)擊“不懂”按鈕以提醒教師這部分內(nèi)容可能需要進(jìn)行更加深入的講解；教師提出一些討論性質(zhì)的問(wèn)題時(shí)(如，大家知道購(gòu)買(mǎi)新能源汽車有什么政策上的優(yōu)惠和扶持嗎？)學(xué)生可以通過(guò)手機(jī)以發(fā)送彈幕的方式來(lái)回答，教師則可以選擇一些有一定意義的彈幕單獨(dú)的進(jìn)行再次展示，這樣既可以避免因?qū)W生不確定答案而羞于舉手回答，同時(shí)又能對(duì)同學(xué)的答案加以評(píng)論和補(bǔ)充，起到很好的學(xué)習(xí)效果；還可以通過(guò)隨機(jī)點(diǎn)名和指定同學(xué)投稿的方式來(lái)改變傳統(tǒng)課堂抽問(wèn)和上講臺(tái)寫(xiě)黑板做題的方式，把原本一些枯燥的教學(xué)方法變得更加有趣，從而可以更好得進(jìn)行互動(dòng)。課堂上產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)都會(huì)被雨課堂所記錄，方便課后教師進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)由于學(xué)時(shí)學(xué)分壓縮帶來(lái)的可能教學(xué)問(wèn)題或者問(wèn)題學(xué)生加以預(yù)防和干預(yù)[6]。

此外，預(yù)習(xí)中采用的“習(xí)題”功能也能在課堂中發(fā)揮相似的作用。可以在開(kāi)課前發(fā)布一兩道復(fù)習(xí)題，用以總結(jié)上節(jié)課的一些重要知識(shí)并引出這節(jié)課的內(nèi)容，也可以在一個(gè)知識(shí)點(diǎn)講完后發(fā)布一兩道針對(duì)性習(xí)題，用以鞏固和提高。對(duì)回答正確的同學(xué)雨課堂還提供了紅包功能來(lái)加以獎(jiǎng)勵(lì)，由于該功能的紅包是自動(dòng)發(fā)往答案正確且作答次序靠前的學(xué)生，因而紅包功能可以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)和增強(qiáng)學(xué)生參與的積極性?？傊?，雨課堂的習(xí)題功能在整個(gè)課程中的應(yīng)用是非常靈活的，這里以另一種“投票”的方式來(lái)加以說(shuō)明。首先通過(guò)匿名投票的方式展開(kāi)一次簡(jiǎn)單的學(xué)生學(xué)習(xí)背景了解，方便教師掌握一些學(xué)生的基本情況，隨后發(fā)布一項(xiàng)更重要的投票，但此時(shí)不再告知學(xué)生此題為匿名，那么學(xué)生的慣性思維也會(huì)認(rèn)為此題是匿名的，從而更加真實(shí)的作出選擇，如圖1所示。這樣在獲取更加有效的數(shù)據(jù)的同時(shí)也能提醒學(xué)生在做題時(shí)一定要更加仔細(xì)，對(duì)活躍課堂氣氛也起到了很好的幫助。

圖1 通過(guò)雨課堂在課堂中發(fā)布的投票題目

課堂氛圍的提高在學(xué)分學(xué)時(shí)壓縮的課堂中是非常必要的，因?yàn)殡S著學(xué)時(shí)的縮減教師在課堂中必然會(huì)加快語(yǔ)速或者增加一堂課的知識(shí)內(nèi)容，從而不經(jīng)意的增加了講授時(shí)間，很容易造成學(xué)生的疲勞，通過(guò)雨課堂來(lái)增強(qiáng)師生間的互動(dòng)不僅很好的活躍了課堂氣氛，同時(shí)也能夠?qū)υ黾拥恼n堂內(nèi)容學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做到及時(shí)的反饋。

2.3 課后作業(yè)與擴(kuò)展

和課前預(yù)習(xí)類似，課后也可以通過(guò)雨課堂發(fā)布一些相關(guān)的擴(kuò)展知識(shí)和分享一些有趣的視頻。例如，國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展—神奇的碳材料，生活中的應(yīng)用實(shí)例—酸堿體質(zhì)與弱堿水，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐—pH計(jì)的使用等。這些知識(shí)和視頻往往是對(duì)課堂知識(shí)的延伸，或是一些補(bǔ)充知識(shí)，可以通過(guò)自學(xué)完成，主要用于擴(kuò)展知識(shí)面以及提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。特別是“太上老君煉化孫悟空”故事中的化學(xué)知識(shí)，通過(guò)二維碼掃碼獲得的交互式元素周期表兩個(gè)有趣的內(nèi)容推送，獲得了學(xué)生大量的好評(píng)，紛紛在雨課堂中留言表示希望看到更多的類似內(nèi)容。將這些內(nèi)容通過(guò)雨課堂發(fā)布，一方面可以增加學(xué)生的課后學(xué)習(xí)時(shí)間，在一定程度上彌補(bǔ)因?qū)W分學(xué)時(shí)壓縮造成的學(xué)習(xí)時(shí)間的減少；另一方面雨課堂的記錄學(xué)習(xí)情況功能也能很好的了解學(xué)生是否有認(rèn)真學(xué)習(xí)和觀看課后補(bǔ)充內(nèi)容，避免了其他通過(guò)QQ群等方式只能發(fā)布任務(wù)而無(wú)法了解學(xué)習(xí)情況的問(wèn)題。

此外，利用雨課堂強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集功能，將作業(yè)也轉(zhuǎn)到雨課堂上，可以有效的查看學(xué)生完成作業(yè)的情況，并及時(shí)獲取學(xué)生在作業(yè)中遇到的困難以及迅速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題學(xué)生加以更多的關(guān)注和輔導(dǎo)。這在本來(lái)就有限的課時(shí)中是非常重要的，首先，工程化學(xué)的很多知識(shí)連貫性不強(qiáng)，有些知識(shí)點(diǎn)甚至必須通過(guò)死記硬背，然后才能在對(duì)該知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)熟悉的情況下進(jìn)行梳理和融會(huì)貫通；其次，工程化學(xué)涉及的知識(shí)面非常廣，雖然重難點(diǎn)不多，但也需要學(xué)生通過(guò)完成適量的習(xí)題來(lái)鞏固大量的知識(shí)點(diǎn)。因此，只有及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在作業(yè)中的困難以及產(chǎn)生的跟不上進(jìn)度的學(xué)生才能對(duì)反饋信息進(jìn)行整理分析，從而有效改變課堂知識(shí)內(nèi)容，調(diào)整課堂策略，使課堂教學(xué)和交流更有針對(duì)性，以此來(lái)更好地應(yīng)對(duì)學(xué)分學(xué)時(shí)減少但知識(shí)點(diǎn)并不縮減時(shí)所帶來(lái)的一些問(wèn)題。再加上雨課堂線上工作的便利，可以為教師節(jié)省一些批改紙質(zhì)作業(yè)，特別是客觀題的時(shí)間，將更多精力投身在學(xué)時(shí)學(xué)分改變后的教學(xué)策略上。

3 應(yīng)用成效

通過(guò)雨課堂在課前、課中與課后中的應(yīng)用，不僅很好地活躍了課堂氣氛，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更重要的是及時(shí)獲取到學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并通過(guò)預(yù)習(xí)的布置和大量知識(shí)的補(bǔ)充，有效的將原本的課堂時(shí)間歸還給學(xué)生用以自學(xué)和擴(kuò)展知識(shí)面[7]。如表1所示，學(xué)生考試成績(jī)中也可以看出，在壓縮學(xué)分后由于課堂時(shí)間的緊縮導(dǎo)致要么課程內(nèi)容不能按時(shí)完成從而被迫交于學(xué)生自學(xué)，要么課堂枯燥不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情從而不能更好地投入到化學(xué)的學(xué)習(xí)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(yōu)良率也都有約10%的降低。在2021年引入雨課堂后，通過(guò)雨課堂的各項(xiàng)強(qiáng)大功能的支持，學(xué)生的考試成績(jī)平均分和優(yōu)良率均已經(jīng)恢復(fù)到2019年未縮減學(xué)分時(shí)的水平，且由于通過(guò)雨課堂及時(shí)捕捉到學(xué)習(xí)有所困難的學(xué)生，因此不及格率也有了一些降低。

表1 學(xué)分壓縮前后學(xué)生卷面成績(jī)優(yōu)良率情況對(duì)比(其中2020、2021年為壓縮學(xué)分后)

此外，學(xué)生對(duì)雨課堂的滿意程度還通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷進(jìn)行了了解。在對(duì)200多學(xué)生的調(diào)查中，只有1人覺(jué)得雨課堂的使用比較麻煩，其他學(xué)生都對(duì)雨課堂表示出了認(rèn)可，更有超過(guò)75%的學(xué)生認(rèn)為雨課堂能比傳統(tǒng)授課更好得提升課堂參與度，并能更好地接受和獲取相關(guān)知識(shí)。

除了雨課堂在課程中的應(yīng)用情況外，文章還對(duì)課前預(yù)習(xí)的布置以及課后內(nèi)容的擴(kuò)展作了相關(guān)的問(wèn)卷調(diào)查。絕大多數(shù)(均超過(guò)85%)學(xué)生都認(rèn)可了課前預(yù)習(xí)與課后擴(kuò)展的重要性，并作出了積極的評(píng)價(jià)，如表2所示。進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為課后發(fā)布內(nèi)容浪費(fèi)時(shí)間的主要原因是發(fā)布內(nèi)容太長(zhǎng)以及學(xué)生本身對(duì)化學(xué)不感興趣；而認(rèn)為預(yù)習(xí)任務(wù)浪費(fèi)時(shí)間的主要原因則是沒(méi)時(shí)間看以及學(xué)生本身化學(xué)底子可能比較好加之課程本身難度不算大從而認(rèn)為不需要預(yù)習(xí)。特別是在大批課程的學(xué)時(shí)學(xué)分壓縮背景下，這些課程很多內(nèi)容都有可能轉(zhuǎn)移到線上部分。因此，課后發(fā)布內(nèi)容需要進(jìn)一步完善，使其更精簡(jiǎn)更貼近生活從而更好地引發(fā)學(xué)生的興趣；預(yù)習(xí)內(nèi)容也可以再做一些適當(dāng)?shù)膭h減，而且可以提出一些更具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題來(lái)激發(fā)高難度的需求。

表2 對(duì)預(yù)習(xí)任務(wù)與課后內(nèi)容滿意程度的問(wèn)卷調(diào)查

4 結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)將智慧教學(xué)工具雨課堂引入到工程化學(xué)課程中，探討了在學(xué)分學(xué)時(shí)壓縮的本科教育大環(huán)境下如何借助雨課堂的強(qiáng)大功能，由課前預(yù)習(xí)、課堂互動(dòng)與課后擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂教學(xué)效果的提高，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

文章提出的相關(guān)教學(xué)模式與教學(xué)策略對(duì)于受到學(xué)分學(xué)時(shí)壓縮的課程具有一定的普適性，特別是各類大學(xué)化學(xué)課程，一般都具有知識(shí)體系龐雜、應(yīng)用能力要求高等特點(diǎn)。通過(guò)雨課堂及時(shí)獲取學(xué)生學(xué)習(xí)情況，活躍課堂氛圍，提高學(xué)習(xí)興趣，都對(duì)相關(guān)課程有著一定的幫助。