基于BOPPPS教學模式與雨課堂智慧教學工具的《物理化學》課程混合式教學設計

辜家芳，許 可

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

物理化學課程是我校材料化學專業和應用化學專業本科培養的重要專業課之一，其內容主要包括熱力學、相平衡、化學平衡、電解質溶液、可逆電池、電解與極化作用、化學動力學、界面現象及膠體分散體系和大分子溶液等內容。但其具有理論性強、概念多、公式多且使用條件嚴苛等特點。物理化學是通過研究物質的物理現象和化學現象入手，找出化學變化相關規律的一門學科。所涉及到的高等數學和大學物理的知識要求也比較高。因此很多初學者都會感覺到這門課起點高，難度較大。學生從看懂教材，到聽懂教師課堂授課，距離最終運用學到的知識解決物理化學實際問題還有較大的差距。

1 課程改革探究

針對目前物理化學課堂教學中存在的難點和問題，國內的同行們也對其課程設計和教學模式進行了探究。有專家認為通過將課堂教學內容與前沿研究的對接，能夠使學生認識到物理化學課程對前沿研究的指導作用，從而達到了學以致用的目的，進而提高物理化學課程的授課效果。在教學中引入了比擬法，以求解決學生難以理解物理化學中原理和概念的問題，使得概念和原理變得更加形象生動、通俗易懂。將MOOC模式應用到物理化學課堂教學中，開展翻轉課堂的改革，采用“線上+線下”混合式教學。利用MOOC 開展了翻轉課堂及多樣化互動式教學，實現了教學增強。將微課教學融入到傳統的物理化學教學中，使物理化學課程教學手段更加豐富多彩，其在點對點教學、個性化教育、表現形式多樣化等方面都存在較大的優勢。將BOPPPS教學模式引入課堂，提高學生的知識獲得感及課堂參與度和活躍度。

通過BOPPPS教學模式將一堂課的教學過程分解為六個前后銜接的子模塊，從而達成課程預設的教學目標。該模式是強調以學生為中心的一種先進教學模式，包含以下六個教學環節：導入(Bridge-in)、目標(Objective/Outcome)、前測(Pre-assessment)、參與式學習(Participatory)、后測(Post- assessment)和總結(Summary)。筆者運用智慧教學工具與BOPPPS教學模式相結合，進行物理化學的課程改革，有較好的發展和應用前景值得實施并推廣。

“雨課堂”是 2016 年由學堂在線與清華大學共同研發的新型線上教學軟件。利用嵌入 PowerPoint中的“雨課堂”插件，教師可以將帶有MOOC視頻習題、語音的課前預習課件推送到學生手機的微信客戶端，并及時收到學生的反饋信息；課堂上能實現實時答題、彈幕互動、及時采集課堂數據等，以提升課堂教育的效率；課后推送復習試題，對學生的疑問實時解答，以掌握學生的學習效果。“雨課堂”將師生在課前、課上、課后的每一個環節全程連接，實現教學全周期的數據采集。“雨課堂”結合微信可輔助BOPPPS教學模型成為教學互動的工具，從而為學生隨時隨地、充分利用碎片化時間提供了方便的途徑。這不但有利于教學效果的提升，也有利于提升教師的教學技能。

2 課程設計

本次教學設計運用BOPPPS教學模式，并采用“雨課堂”智慧教學工具對課程教學過程進行翻轉課堂的設計及課堂師生互動提供輔助。以期能解決在采用傳統教學方式《物理化學》課程教學中存在的問題，更好的幫助學生克服對這門課程的畏懼心理，更一步提高學生課程參與度，從而能獲得更好的教學效果。以下以物理化學下電化學中的可逆電池一節為例進行課程教學設計。

2.1 知識與技能

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)學會正確選擇電極進行組裝和設計原電池；能應用各類電極對四種常見化學變化類型進行原電池設計。

2.2 情感態度與價值觀

1)通過電池模型的搭建培養學生證據推理與模型認知。

2)通過科學小實驗培養學生科學探究與創新意識。

3)通過電池的應用增強學生的科學精神與社會責任。

2.3 教學重點與難點

【重點】各類電極的特征

【難點】電池設計中電極的選擇、非氧化還原反應的原電池設計

2.4 教學過程

2.4.1 雨課堂線上學習和任務的發布

為了更加充分的利用有限的課堂教學時間，我們通過雨課堂智慧教學工具的微信推送功能，將課程學習向課前延伸。提前一周將課程的相關基礎物理知識、數學知識等向學生作推送，以解決學生知識功底良莠不齊的問題。同時，我們還通過雨課堂平臺提供的慕課教學視頻庫，為學生提供國內名校名師的相關教學視頻，讓學生在課前通過自主學習對本次課程內容有了初步的了解；通過雨課堂布置試卷，設置了3～5道選擇題為課前作業，考查同學們對可逆電池的特點、電極的類型、電極的反應等概念的掌握情況，并設置了提交截止日期；利用雨課堂的分組功能，將班上學生分組，發布任務要求每組學生回去用日常物品制造一個化學電源，并在課程開始前請每組成員上臺演示。

2.4.2 B-課程導入(Bridge-in)階段

在課堂課程導入部分，我們通過更加豐富多彩的形式(如小實驗、最新研究成果、分組展示等)，提高學生的學習興趣。在可逆電池這一節，教師事先用特制的兩個不同的金屬片及普通的食鹽水做成一個原電池，并自制一臺電池驅動的小車在課堂現場做實驗。現場分析自制鹽水鎂空氣電池和商業化的鎂空氣電池(如圖1)，激發同學們對電池開展學習和研究的興趣。該商業化的鎂空氣電池在線上購物網站售價400元左右，可作為野外應急電源照明及對手機進行充電使用。通過觀察的自制鹽水鎂空氣電池工作的實驗現象來引導同學們思考構成電池的基本要素、電極的特征與電極的反應，并讓學生嘗試運用自己已有的知識積累和預習的知識來分析一下這其中的反應原理、電極方程式和電池反應的正確書寫方式 。最后導入課程內容，進入電極的種類和電極反應的學習。

圖1 自制的鹽水鎂空氣電池和商業化的鹽水鎂空氣電池

2.4.3 O-學習目標(Objective)階段

在目標階段，我通過導入階段的實驗，提出本次課程的教學目標包括：掌握區分可逆電池和不可逆電池、可逆電池的類型和電極反應等。

2.4.4 P1-前測(Pre-assessment)階段

圖2 日常物品自制化學電源

雨課堂具有即時線上反饋學習和試卷完成情況的數據分析功能。通過雨課堂反饋的數據可了解學生答題的正確率和線上觀看視頻的完成情況。圖2為學生用銅線和鐵釘制作的水果電池。實際操作過程中每組的電池良莠不齊，有的成功有的失敗。但在前期的準備過程中，學生通過各組成員間的交流，激發了對本節內容的學習興趣。通過本次前測設計也提升了同學們對本堂課教學內容的關注度。

2.4.5 P2-參與式學習(Participatory)階段

有研究表明，學生的課堂關注度在15 min達到極值。15 min是一個黃金分割點。在15 min后學生的注意力開始下降。在參與式教學階段，我們根據前測階段的結果及雨課堂反饋回來學生的答題情況，對題目進行分析。針對選擇人數較多的錯誤選項，我們復盤其解題思路，指出過程中存在的問題，加深學生的印象。為了使同學們能夠更好地掌握主要的三種可逆電極的類型，我們按照原來的學生分組開展電極對的選擇與組合試驗。學生們用圖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、電池總反應，進而正確寫出電池表達式。通過此次參與式的學習，同學們有了電極對的概念，為下一步電池的設計奠定了基礎。如圖4將化學反應設計成電池，同學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式。

圖3 電極對的選擇

圖4 從化學反應中找電極對

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課程知識點展開，檢驗學生知識吸收的效果；我們通過雨課堂在線推送課后作業習題和在線投稿功能有針對性的檢驗學生的學習狀況，檢驗是否達成本次課既定的教學目標。本次教學設計通過雨課堂發布課堂測試進一步了解學生對“原電池設計”這節課的掌握情況。圖5為課堂測試題及雨課堂匯總的課堂完成情況。有部分同學未在規定時間答題，本次課堂習題完成率61%。其中占已提交人數的51%的大部分同學能夠選擇正確的電極對來書寫電池書面表達式。

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(Summary)階段

課堂的最后即對本次課堂進行總結。通過簡練地總結課堂教學的知識點或技能要點，整理并回顧授課內容以進一步鞏固學習目標。任課教師帶領學生總結課堂內容、整合學習要點、布置課后作業、預告下次課的教學內容，并對下一節課堂教學所需要準備的工作提出要求。

3 結束語

利用“雨課堂”智慧教學工具進行的BOPPPS模式教學，可以改變以往《物理化學》課堂教學中教學內容抽象晦澀難懂，學生關注度不高的問題；使學生積極參與、主動參與提高學生的學習興趣，從而實現教學效率的提升。實踐表明，通過雨課堂和BOPPPS教學模式的結合能更好的提升師生在課堂上的互動和學生學習興趣，而且雨課堂豐富多樣的互動形式也必將使教師在運用BOPPPS教學設計中更加靈活、高效。