基于雨課堂的《化工原理》課程教學改革研究*

張 瑤，解瑞俊，武朝軍，高 智，丁大千

(內蒙古工業大學，內蒙古 呼和浩特 010010)

化工原理作為化工科類專業本科教育核心基礎課，是工科學生由“理”向“工”過渡的橋梁課程[1]。內蒙古工業大學生物工程專業中，《化工原理》共計 96學時，其中上冊56學時、下冊40學時，開設學期分別為大二第二學期和大三第一學期。由于化工原理課程知識點繁多、內容枯燥無味，考核形式單一等原因，導致學生學習主動性不高、效率低，出現大批“低頭族”。因此，結合本人近幾年的化工原理教學過程中對課程內容和形式上的一些探索，發現在教學中利用現代智慧教學工具增加課堂趣味性、突出化工原理課程與之前基礎課程知識的內在聯系，并加強習題的練習與分析，可有效提高化工原理課程的教學效果。

1 生物工程專業化工原理教學現狀

現階段，生物工程專業的化工原理課程教學效果不理想，主要存在以下問題：(1)從課程名稱來看，學生認為該課程與生物專業相關性不高，導致學生學習興趣低[2]。(2)在學習本課程時，國內本科高的教育模式以傳統的講授式教學方法為主，并未真正落實“以學生為中心”的職教理念。(3)雖然在授課過程中教師也會讓同學們發散思維，但最后結果多是以教師的總結作為正確答案，這樣就限制了學生的思考。(4)此外，在授課過程中，教師采用“多媒體+板書”模式教學時，只能通過課后作業、期末考試等方式對學生的學習狀況進行分析，這樣就無法及時了解學生學習情況、調整教學進度、改進教學手段。

因此，為了進一步加強生物工程專業學生的工程思維和綜合分析工程問題的能力，改善教學效果，需要將現代化教學手段引入課堂，對化工原理課程的教學手段進行優化與設計。

2 “雨課堂”在化工原理課程教學中的實踐

為了解決當前化工原理教學手段陳舊、教學資源匱乏等問題，將“雨課堂”引入課堂環節，對現有教學過程進行改進。“雨課堂”是清華大學和學堂在線共同推出的新型智慧教學工具[3]。通過“雨課堂”可將全部教學過程數據化、智能化地展現出來。在電腦端下載安裝本軟件后，以ppt和手機終端app(微信)為載體，可在整個教學過程中實現教師教學與學生學習的互動[4]。我校與“雨課堂”已經對接了身份認證系統以及和注冊中心對接了教務數據，因此在開設化工原理課程的學期，教師有會員權限，學生自動導入班級，教師擁有直播、板書、本地視頻上傳等功能。

2.1 課前準備

化工原理課程涉及抽象工程概念、單元操作原理及相關設備，內容多，公式多，符號多。為了讓學生更好的學習，在上課之前教師可在課前預習環節插入在線視頻講解、講義，也可以鏈接使用清華大學的慕課資源和課件，讓學生利用在線的教學平臺提前進行預習。對于沒有完成預習的學生，可以設定預習截止時間的時間節點提醒。教師收到學生預習的反饋，對反饋結果進行分析。

以柴誠敬、賈紹義主編的《化工原理》第三版上冊中的流體黏度的定義為例對“雨課堂參與的課前準備”進行示范。書中定義黏度為：流體在運動時，相鄰流體層之間則產生相互抵抗的作用力，運動快的流體層對運動慢的流體層施以拖曳力，而運動慢的流體層對運動快的流體層施以阻滯力，流體所具有的這種抵抗兩層流體相對運動的性質稱為流體的黏性[5]。這個概念在實際面授過程中，學生理解起來難度較大。這時，利用“雨課堂”課前推送日常生活中的現象，例如一杯水用勺子攪動，當停止攪動以后，水會慢慢停止運動，這時讓同學們思考：運動的水為什么會停下來？通過推送以上預習講義，并設置時間節點，讓學生思考。在預習過程中，通過查看后臺數據，了解學生預習情況。這樣保證每一位學生課前的預習有效，使學生在課前對所學內容有更加清晰的了解。結合雨課堂課前環節，對學生對于新知識的掌握程度進行分析，從而高效的進行課堂教學[6]。

2.2 課堂授課

在課堂上，教師開啟“雨課堂”授課模式，采用簽到功能查看學生出勤情況。隨后，在ppt中的“雨課堂”模塊進行授課，也可將課件即時發送至學生手機或電腦端，學生根據自身情況實時做筆記、對有疑問或重點的教學內容進行“不懂”和“收藏”操作。在此過程中，教師可即時接收學生點擊“不懂”的數據，針對高頻“不懂”的知識點調整課堂進度，進行重點講解。為了促進師生交流，課堂上教師也可以打開彈幕，通過學生發送的彈幕來與學生進行交流，了解學生課上的觀點和想法，進行針對性教學。在此過程中的所有信息均以匿名形式滾動顯示在授課屏幕頂端，班級內全部同學都可以看見，并參與到彈幕交流中，這樣也解決了部分學生害怕老師、畏懼提問的情況。通過課堂“紅包”功能，對課堂活躍學生進行適當激勵，可以提升課堂活力，減少上課玩手機的“低頭族”的人數。

化工原理上冊流體的物理性質章節，共38頁幻燈片，講述完“流體”的概念、特點及分類后約用時20分鐘。此時，學生注意力開始下降，出現了打瞌睡、玩手機等現象。基于以上情況的出現，在課堂中引入“雨課堂-填空題”環節，拋出“根據密度是否為常數，將流體分為()和()”的問題，限定時間，讓學生們答題，答題后教師可馬上看到同學們的作答情況。這樣的操作即強調了本節課的重點內容，又可以將學生的注意力拉回課堂。本節內容還包含“連續介質假定”的知識點，這是學習本小節內容的一個難點，在講解這部分內容時，在本頁幻燈片上多次出現“不懂”，教師根據上述情況，及時對本知識點進行分解、舉例及講解，以加深學生對本知識點的理解和掌握。此外，下課后雨課堂還會分析學生課堂情況，對每位同學的課堂表現進行評估，針對“優秀學生”，教師可采取課堂“紅包”進行獎勵，給予適當的獎懲，以調動學生參與課堂的積極性。

2.3 線上教學

新冠肺炎疫情期間，內蒙古工業大學全部課程均采用線上教學。生物工程專業化工原理亦是通過線上開展教學工作。在此期間中，涌現出大量線上授課平臺：依托愛課程、大學生慕課等，結合雨課堂、釘釘、騰訊會議等開展線上教學活動，以保證疫情防控期間的教學進度和教學水平。在起初線上授課時，受網絡原因和服務器限制，雨課堂無法同時開啟授課和視頻模式，經過升級后，教師在授課過程中通過開啟視頻模式讓學生直觀的看到老師，可以在一定程度上加深交流與互動，激發學習積極性。在疫情當中，廣大人民教師克服困難，完成了線上的網路教學，取得了一定的成績，學生學習效果得到了保障。

2.4 課后檢測

以柴誠敬、賈紹義主編的《化工原理》第三版下冊中的“蒸餾”單元操作為例，檢驗學生的掌握情況：利用“雨課堂”中的“課堂”功能讓學生們先對本章所講解的內容進行回放、復習，這時教師可以在后臺看到“觀看回訪人數”，當“人數”達到班級總人數比例的三分之二時，將提前出好的單元測驗推送至學生端，限定考試時間對學生掌握情況進行考察。

圖1 內蒙古工業大學生物工程專業18級“蒸餾”單元測驗成績分布

生物工程18級兩個班級共65人，查看試卷人數65人，完成試卷人數65人，總分分布如圖1所示。從圖中可以看出，“優秀”可達到班級總人數的32%，“及格”以上比例占到班級總人數的97%，平均分可達到84分。與往年本章單元測驗平均分(67分)對比，有明顯提高。由此數據可看出，線上線下相結合的教學，既強化了學生的中心地位，又提升了課堂的效率。

3 結 語

結合生物工程專業特點，針對課程內容多、難度大等問題，本文提出采用雨課堂智慧教學工具與線下多媒體授課結合的方式，用以解決化工原理教學難的問題。這樣既可以增強師生間的互動，也讓教師直觀的了解學生對知識的掌握情況，以便教師及時調整教學進度。授課期間，“雨課堂”的引入，也

能增強學生積極性和主動性，提升課堂教學質量。然而，化工原理在教學中還存在諸多不足，改革是一個漫長的過程，利用雨課堂的各種功能和數據不斷優化教學的各個環節勢必成為學生接受和喜愛的學習模式。