基于BOPPPS教学模式与雨课堂智慧教学工具的《物理化学》课程混合式教学设计

辜家芳，许 可

(1.福州大学 至诚学院 化学工程系，福建 福州 350002；2.闽江学院，福建 福州 350108)

物理化学课程是我校材料化学专业和应用化学专业本科培养的重要专业课之一，其内容主要包括热力学、相平衡、化学平衡、电解质溶液、可逆电池、电解与极化作用、化学动力学、界面现象及胶体分散体系和大分子溶液等内容。但其具有理论性强、概念多、公式多且使用条件严苛等特点。物理化学是通过研究物质的物理现象和化学现象入手，找出化学变化相关规律的一门学科。所涉及到的高等数学和大学物理的知识要求也比较高。因此很多初学者都会感觉到这门课起点高，难度较大。学生从看懂教材，到听懂教师课堂授课，距离最终运用学到的知识解决物理化学实际问题还有较大的差距。

1 课程改革探究

针对目前物理化学课堂教学中存在的难点和问题，国内的同行们也对其课程设计和教学模式进行了探究。有专家认为通过将课堂教学内容与前沿研究的对接，能够使学生认识到物理化学课程对前沿研究的指导作用，从而达到了学以致用的目的，进而提高物理化学课程的授课效果。在教学中引入了比拟法，以求解决学生难以理解物理化学中原理和概念的问题，使得概念和原理变得更加形象生动、通俗易懂。将MOOC模式应用到物理化学课堂教学中，开展翻转课堂的改革，采用“线上+线下”混合式教学。利用MOOC 开展了翻转课堂及多样化互动式教学，实现了教学增强。将微课教学融入到传统的物理化学教学中，使物理化学课程教学手段更加丰富多彩，其在点对点教学、个性化教育、表现形式多样化等方面都存在较大的优势。将BOPPPS教学模式引入课堂，提高学生的知识获得感及课堂参与度和活跃度。

通过BOPPPS教学模式将一堂课的教学过程分解为六个前后衔接的子模块，从而达成课程预设的教学目标。该模式是强调以学生为中心的一种先进教学模式，包含以下六个教学环节：导入(Bridge-in)、目标(Objective/Outcome)、前测(Pre-assessment)、参与式学习(Participatory)、后测(Post- assessment)和总结(Summary)。笔者运用智慧教学工具与BOPPPS教学模式相结合，进行物理化学的课程改革，有较好的发展和应用前景值得实施并推广。

“雨课堂”是 2016 年由学堂在线与清华大学共同研发的新型线上教学软件。利用嵌入 PowerPoint中的“雨课堂”插件，教师可以将带有MOOC视频习题、语音的课前预习课件推送到学生手机的微信客户端，并及时收到学生的反馈信息；课堂上能实现实时答题、弹幕互动、及时采集课堂数据等，以提升课堂教育的效率；课后推送复习试题，对学生的疑问实时解答，以掌握学生的学习效果。“雨课堂”将师生在课前、课上、课后的每一个环节全程连接，实现教学全周期的数据采集。“雨课堂”结合微信可辅助BOPPPS教学模型成为教学互动的工具，从而为学生随时随地、充分利用碎片化时间提供了方便的途径。这不但有利于教学效果的提升，也有利于提升教师的教学技能。

2 课程设计

本次教学设计运用BOPPPS教学模式，并采用“雨课堂”智慧教学工具对课程教学过程进行翻转课堂的设计及课堂师生互动提供辅助。以期能解决在采用传统教学方式《物理化学》课程教学中存在的问题，更好的帮助学生克服对这门课程的畏惧心理，更一步提高学生课程参与度，从而能获得更好的教学效果。以下以物理化学下电化学中的可逆电池一节为例进行课程教学设计。

2.1 知识与技能

1)理解和掌握可逆电极的类型及特征；

2)掌握可逆电池和电极的书写方法；

3)学会正确选择电极进行组装和设计原电池；能应用各类电极对四种常见化学变化类型进行原电池设计。

2.2 情感态度与价值观

1)通过电池模型的搭建培养学生证据推理与模型认知。

2)通过科学小实验培养学生科学探究与创新意识。

3)通过电池的应用增强学生的科学精神与社会责任。

2.3 教学重点与难点

【重点】各类电极的特征

【难点】电池设计中电极的选择、非氧化还原反应的原电池设计

2.4 教学过程

2.4.1 雨课堂线上学习和任务的发布

为了更加充分的利用有限的课堂教学时间，我们通过雨课堂智慧教学工具的微信推送功能，将课程学习向课前延伸。提前一周将课程的相关基础物理知识、数学知识等向学生作推送，以解决学生知识功底良莠不齐的问题。同时，我们还通过雨课堂平台提供的慕课教学视频库，为学生提供国内名校名师的相关教学视频，让学生在课前通过自主学习对本次课程内容有了初步的了解；通过雨课堂布置试卷，设置了3～5道选择题为课前作业，考查同学们对可逆电池的特点、电极的类型、电极的反应等概念的掌握情况，并设置了提交截止日期；利用雨课堂的分组功能，将班上学生分组，发布任务要求每组学生回去用日常物品制造一个化学电源，并在课程开始前请每组成员上台演示。

2.4.2 B-课程导入(Bridge-in)阶段

在课堂课程导入部分，我们通过更加丰富多彩的形式(如小实验、最新研究成果、分组展示等)，提高学生的学习兴趣。在可逆电池这一节，教师事先用特制的两个不同的金属片及普通的食盐水做成一个原电池，并自制一台电池驱动的小车在课堂现场做实验。现场分析自制盐水镁空气电池和商业化的镁空气电池(如图1)，激发同学们对电池开展学习和研究的兴趣。该商业化的镁空气电池在线上购物网站售价400元左右，可作为野外应急电源照明及对手机进行充电使用。通过观察的自制盐水镁空气电池工作的实验现象来引导同学们思考构成电池的基本要素、电极的特征与电极的反应，并让学生尝试运用自己已有的知识积累和预习的知识来分析一下这其中的反应原理、电极方程式和电池反应的正确书写方式 。最后导入课程内容，进入电极的种类和电极反应的学习。

图1 自制的盐水镁空气电池和商业化的盐水镁空气电池

2.4.3 O-学习目标(Objective)阶段

在目标阶段，我通过导入阶段的实验，提出本次课程的教学目标包括：掌握区分可逆电池和不可逆电池、可逆电池的类型和电极反应等。

2.4.4 P1-前测(Pre-assessment)阶段

图2 日常物品自制化学电源

雨课堂具有即时线上反馈学习和试卷完成情况的数据分析功能。通过雨课堂反馈的数据可了解学生答题的正确率和线上观看视频的完成情况。图2为学生用铜线和铁钉制作的水果电池。实际操作过程中每组的电池良莠不齐，有的成功有的失败。但在前期的准备过程中，学生通过各组成员间的交流，激发了对本节内容的学习兴趣。通过本次前测设计也提升了同学们对本堂课教学内容的关注度。

2.4.5 P2-参与式学习(Participatory)阶段

有研究表明，学生的课堂关注度在15 min达到极值。15 min是一个黄金分割点。在15 min后学生的注意力开始下降。在参与式教学阶段，我们根据前测阶段的结果及雨课堂反馈回来学生的答题情况，对题目进行分析。针对选择人数较多的错误选项，我们复盘其解题思路，指出过程中存在的问题，加深学生的印象。为了使同学们能够更好地掌握主要的三种可逆电极的类型，我们按照原来的学生分组开展电极对的选择与组合试验。学生们用图3左边的元素组合出不同类型的电极，两两组合成可逆电池，并且分析电池的电极反应、电池总反应，进而正确写出电池表达式。通过此次参与式的学习，同学们有了电极对的概念，为下一步电池的设计奠定了基础。如图4将化学反应设计成电池，同学们就可以按照电极对的选择和组合的方式正确书写出电池的表达式。

图3 电极对的选择

图4 从化学反应中找电极对

2.4.6 P3-后测(Post-assessment)阶段

后测阶段分为两部分，课堂在线自测和课后测试题。课堂自测部分主要围绕本节课程知识点展开，检验学生知识吸收的效果；我们通过雨课堂在线推送课后作业习题和在线投稿功能有针对性的检验学生的学习状况，检验是否达成本次课既定的教学目标。本次教学设计通过雨课堂发布课堂测试进一步了解学生对“原电池设计”这节课的掌握情况。图5为课堂测试题及雨课堂汇总的课堂完成情况。有部分同学未在规定时间答题，本次课堂习题完成率61%。其中占已提交人数的51%的大部分同学能够选择正确的电极对来书写电池书面表达式。

图5 课堂测试题及雨课堂汇总的课堂完成情况

2.4.7 S-总结(Summary)阶段

课堂的最后即对本次课堂进行总结。通过简练地总结课堂教学的知识点或技能要点，整理并回顾授课内容以进一步巩固学习目标。任课教师带领学生总结课堂内容、整合学习要点、布置课后作业、预告下次课的教学内容，并对下一节课堂教学所需要准备的工作提出要求。

3 结束语

利用“雨课堂”智慧教学工具进行的BOPPPS模式教学，可以改变以往《物理化学》课堂教学中教学内容抽象晦涩难懂，学生关注度不高的问题；使学生积极参与、主动参与提高学生的学习兴趣，从而实现教学效率的提升。实践表明，通过雨课堂和BOPPPS教学模式的结合能更好的提升师生在课堂上的互动和学生学习兴趣，而且雨课堂丰富多样的互动形式也必将使教师在运用BOPPPS教学设计中更加灵活、高效。