雨课堂助力大学化学教学模式变革

邹一鸣，杨奕辉，樊花，何晓恒，屈丽娜，燕映霖*

(1.西安理工大学理学院，陕西 西安 710054；2.西安理工大学保密办公室，陕西 西安 710048)

1 背景介绍

大学化学是绝大多数工科院校的一门基础课程，是传递化学知识与工程实践之间的一座桥梁，对于培养“新工科”技术人才、了解和掌握一定的化学思维、熟悉和应用基本的化学方法及技能是非常必要的。大学化学一般以传授基本理论、基本知识、基本技能为主要目的组织教学，课堂占比往往比较重。西安理工大学的该课程围绕“基础厚、知识新、素质高、能力强”的创新型人才培养模式，将课程重点放在培养学生的创新思维和终身发展上，以化学学科的特点为出发点，从时事新闻、专业融合、生活常识等课堂创新点入手，全方面多角度的培养学生的综合能力。

然而，随着教育教学改革的不断推进，为进一步优化专业人才培养目标和毕业标准，凝练专业特色，强化专业主干课程，很多高校根据其办学定位及人才培养目标，开始科学合理压缩课程学分学时，特别是对大学化学一类的基础课程，提出了更高的要求。不仅需要提炼课程内容，提升学生的挑战度，扩展课程深度，还要求课堂能够激发学生的学习动力，增加他们自主学习的时间，从而实现更加有效的学习。西安理工大学该课程也从原来的2学分32学时的课堂教学压缩为1.5学分24学时，这就使得原本就比较紧张的课堂时间，显得更加捉襟见肘。与此同时，大学化学学时学分的压缩还与学生综合应用能力落后的现实之间存在着一定的矛盾。因此，如何在新的教学环境和形势下提高课堂教学效果，如何在有效的时间内更好地促进学生对知识的内化，如何充分调动学生的积极主动性来充实课后学习等，成为教师必须面对的新问题[1]。

考虑到学时学分压缩的实质是要通过更加科学的教学过程，来让整个课程的每个阶段都能产生更好的教学效果，例如，提高课前预习的成效，减少课堂中的“水分”，增强课后学习成果的反馈等，并以此达到更加高效的教学。信息技术的大力发展提供了一个高校教学的崭新平台，特别是雨课堂的应用，更是为解决学时学分压缩与学生学习效果不佳之间的矛盾提供了一个全新的途径。雨课堂是学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发的智慧教学工具，它通过简单的微信端就可以实现师生之间的智能连接，以达到课前、课中、课后教学全过程的动态学习数据收集和分析[2-4]。基于雨课堂不仅能实现智慧教学，更有利于适应新的课堂教学改革创新，并且已经取得了初步的成效，已成为现今国内最为活跃的智慧教学工具，它也为教学模式提供了多维度的支持。因此，文章以雨课堂为基础，设计了西安理工大学工程化学课程的教学改革实践，提出了短课时课程的雨课堂教学模式与教学策略，获得了良好的教学效果与学生评价。

2 运用方式

雨课堂在工程化学教学中的主要使用方式和大致流程如下：课前布置预习任务，包括下节课的重点、难点及一些简单的预习习题；课堂上通过动态二维码进行考勤统计，并对重点内容进行实时的测验，还利用其优秀的互动功能进行各类不同方式的讨论；课后发布一些扩展内容以及布置相关的作业题目。

2.1 课前预习与测试

工程化学知识体系庞杂，涉及知识面广，在课堂学时压缩下，课前的有效预习就变得尤为重要。但传统的教学模式虽然也能布置预习任务，但很难准确掌握学生的预习情况，在课堂上仍然按部就班的对知识进行讲解，实际经常达不到好的教学效果，加上学时的压缩，重难点很有可能处理不当，造成学生的困惑甚至放弃。雨课堂提供的课前预习形式是非常丰富的，除了可以共享一些预习资源外，还能够布置相关的预习任务。如果在预习任务中能够提出一些思考问题，让学生带着这些问题进行预习。这些问题往往不局限于书本，要让他们通过自己摸索和探讨才能更好的发现一些错误的认识或者加深一些重要的知识点。例如，在学习化学键时，先让学生通过阅读教材上的内容尝试自己总结价键理论的三个基本要素，并通过实例来说明自己的总结能够解释一些化合物中的化学键构成。但与此同时，学生在这个自我认识中可能就会发现有些分子用价键理论解释不通，会思考为什么？怎么解决？从而对杂化轨道理论的提出有一个基本的认识。这样可以使得学生达到对简单知识进行再加工和对复杂知识进行一定认知的良好预习效果。同时学生还对诸如电解水、除水垢之类的生活化问题产生求知欲，会去思考和探寻其背后的化学知识，也可以达到良好的预习效果。此外，简单的布置预习任务并不是雨课堂的特点，及时收到学生在预习中的反馈才能达到有效的课前预习。一方面，雨课堂提供的“习题”功能可以很好的收集到学生是否完成了预习，是否对接下来的课堂内容有所了解，是否初步掌握了一些基础知识等等；另一方面，雨课堂提供了“收藏”和“不懂”的按钮，帮助学生对在预习中遇到的困难进行整理。通过这些及时的数据反馈，老师可以很好的了解到对学生来说预习过程中的难以理解或难以掌握的部分，从而更有针对性的对课堂讲授内容进行调整。学生在预习中遇到问题才能更好的在课堂上集中注意力来解决疑问，因此，这些课前预习习题、思考题等等一般不做专门的解答，希望学生带着问题来到课堂，通过课堂自己解决，如果还有疑问教师才做进一步讲解[5]。

通过这样的预习与测试学生可以提前了解要学习的基础知识，可以更容易的学习课堂上的重难点知识，可以节省大量课堂讲解时间，从而同时提高学习和讲授的效率，这对于学分学时压缩但又不能缩减的重点知识来说是非常必要的。

2.2 课中互动与讨论

雨课堂在课堂授课中的帮助主要体现在提高师生之间的互动，增强课堂氛围和提升教学效果上。例如，学生可以对没有理解的教学内容对应PPT进行点击“不懂”按钮以提醒教师这部分内容可能需要进行更加深入的讲解；教师提出一些讨论性质的问题时(如，大家知道购买新能源汽车有什么政策上的优惠和扶持吗？)学生可以通过手机以发送弹幕的方式来回答，教师则可以选择一些有一定意义的弹幕单独的进行再次展示，这样既可以避免因学生不确定答案而羞于举手回答，同时又能对同学的答案加以评论和补充，起到很好的学习效果；还可以通过随机点名和指定同学投稿的方式来改变传统课堂抽问和上讲台写黑板做题的方式，把原本一些枯燥的教学方法变得更加有趣，从而可以更好得进行互动。课堂上产生的相关数据都会被雨课堂所记录，方便课后教师进行总结，并对由于学时学分压缩带来的可能教学问题或者问题学生加以预防和干预[6]。

此外，预习中采用的“习题”功能也能在课堂中发挥相似的作用。可以在开课前发布一两道复习题，用以总结上节课的一些重要知识并引出这节课的内容，也可以在一个知识点讲完后发布一两道针对性习题，用以巩固和提高。对回答正确的同学雨课堂还提供了红包功能来加以奖励，由于该功能的红包是自动发往答案正确且作答次序靠前的学生，因而红包功能可以更好地调动学生学习和增强学生参与的积极性。总之，雨课堂的习题功能在整个课程中的应用是非常灵活的，这里以另一种“投票”的方式来加以说明。首先通过匿名投票的方式展开一次简单的学生学习背景了解，方便教师掌握一些学生的基本情况，随后发布一项更重要的投票，但此时不再告知学生此题为匿名，那么学生的惯性思维也会认为此题是匿名的，从而更加真实的作出选择，如图1所示。这样在获取更加有效的数据的同时也能提醒学生在做题时一定要更加仔细，对活跃课堂气氛也起到了很好的帮助。

图1 通过雨课堂在课堂中发布的投票题目

课堂氛围的提高在学分学时压缩的课堂中是非常必要的，因为随着学时的缩减教师在课堂中必然会加快语速或者增加一堂课的知识内容，从而不经意的增加了讲授时间，很容易造成学生的疲劳，通过雨课堂来增强师生间的互动不仅很好的活跃了课堂气氛，同时也能够对增加的课堂内容学生的学习情况做到及时的反馈。

2.3 课后作业与扩展

和课前预习类似，课后也可以通过雨课堂发布一些相关的扩展知识和分享一些有趣的视频。例如，国内外的研究进展—神奇的碳材料，生活中的应用实例—酸碱体质与弱碱水，相关的实验实践—pH计的使用等。这些知识和视频往往是对课堂知识的延伸，或是一些补充知识，可以通过自学完成，主要用于扩展知识面以及提高学生学习化学的兴趣。特别是“太上老君炼化孙悟空”故事中的化学知识，通过二维码扫码获得的交互式元素周期表两个有趣的内容推送，获得了学生大量的好评，纷纷在雨课堂中留言表示希望看到更多的类似内容。将这些内容通过雨课堂发布，一方面可以增加学生的课后学习时间，在一定程度上弥补因学分学时压缩造成的学习时间的减少；另一方面雨课堂的记录学习情况功能也能很好的了解学生是否有认真学习和观看课后补充内容，避免了其他通过QQ群等方式只能发布任务而无法了解学习情况的问题。

此外，利用雨课堂强大的数据收集功能，将作业也转到雨课堂上，可以有效的查看学生完成作业的情况，并及时获取学生在作业中遇到的困难以及迅速发现问题学生加以更多的关注和辅导。这在本来就有限的课时中是非常重要的，首先，工程化学的很多知识连贯性不强，有些知识点甚至必须通过死记硬背，然后才能在对该知识点已经熟悉的情况下进行梳理和融会贯通；其次，工程化学涉及的知识面非常广，虽然重难点不多，但也需要学生通过完成适量的习题来巩固大量的知识点。因此，只有及时发现学生在作业中的困难以及产生的跟不上进度的学生才能对反馈信息进行整理分析，从而有效改变课堂知识内容，调整课堂策略，使课堂教学和交流更有针对性，以此来更好地应对学分学时减少但知识点并不缩减时所带来的一些问题。再加上雨课堂线上工作的便利，可以为教师节省一些批改纸质作业，特别是客观题的时间，将更多精力投身在学时学分改变后的教学策略上。

3 应用成效

通过雨课堂在课前、课中与课后中的应用，不仅很好地活跃了课堂气氛，提高了学生学习兴趣，更重要的是及时获取到学生的学习情况，并通过预习的布置和大量知识的补充，有效的将原本的课堂时间归还给学生用以自学和扩展知识面[7]。如表1所示，学生考试成绩中也可以看出，在压缩学分后由于课堂时间的紧缩导致要么课程内容不能按时完成从而被迫交于学生自学，要么课堂枯燥不能激发学生的学习热情从而不能更好地投入到化学的学习中，这就使得不仅总体平均分下降了12%，从69.1大幅跌落到60.6，而且优良率也都有约10%的降低。在2021年引入雨课堂后，通过雨课堂的各项强大功能的支持，学生的考试成绩平均分和优良率均已经恢复到2019年未缩减学分时的水平，且由于通过雨课堂及时捕捉到学习有所困难的学生，因此不及格率也有了一些降低。

表1 学分压缩前后学生卷面成绩优良率情况对比(其中2020、2021年为压缩学分后)

此外，学生对雨课堂的满意程度还通过调查问卷进行了了解。在对200多学生的调查中，只有1人觉得雨课堂的使用比较麻烦，其他学生都对雨课堂表示出了认可，更有超过75%的学生认为雨课堂能比传统授课更好得提升课堂参与度，并能更好地接受和获取相关知识。

除了雨课堂在课程中的应用情况外，文章还对课前预习的布置以及课后内容的扩展作了相关的问卷调查。绝大多数(均超过85%)学生都认可了课前预习与课后扩展的重要性，并作出了积极的评价，如表2所示。进一步调查发现，认为课后发布内容浪费时间的主要原因是发布内容太长以及学生本身对化学不感兴趣；而认为预习任务浪费时间的主要原因则是没时间看以及学生本身化学底子可能比较好加之课程本身难度不算大从而认为不需要预习。特别是在大批课程的学时学分压缩背景下，这些课程很多内容都有可能转移到线上部分。因此，课后发布内容需要进一步完善，使其更精简更贴近生活从而更好地引发学生的兴趣；预习内容也可以再做一些适当的删减，而且可以提出一些更具挑战性的问题来激发高难度的需求。

表2 对预习任务与课后内容满意程度的问卷调查

4 结语

文章通过将智慧教学工具雨课堂引入到工程化学课程中，探讨了在学分学时压缩的本科教育大环境下如何借助雨课堂的强大功能，由课前预习、课堂互动与课后扩展来实现对课堂教学效果的提高，促进学生对知识的内化，调动学生的主观能动性。

文章提出的相关教学模式与教学策略对于受到学分学时压缩的课程具有一定的普适性，特别是各类大学化学课程，一般都具有知识体系庞杂、应用能力要求高等特点。通过雨课堂及时获取学生学习情况，活跃课堂氛围，提高学习兴趣，都对相关课程有着一定的帮助。