基于雨課堂和BOPPPS改進模型的教學設計
——以大學化學課程為例

王宇超，王志兵，石金靜,2，楊國程,3,＊

1長春工業大學化學與生命科學學院，長春 130012

2吉林省實驗中學化學學科，長春 130022

3長春工業大學教務處，長春 130012

隨著新興信息技術的發展，高等教育面臨著重大挑戰，需要理性思考并做出主動應對[1]。一方面，信息技術極大地促進了開放教育資源運動的發展[2]。傳統的課堂中，知識由教師向學生單向傳遞，學生被封閉在固定的空間，與外界的交流和溝通有限，對課程優劣的判斷也受到局限。在新型信息技術迅猛發展的今天，知識的傳遞轉為多向互助，各種在線課程、公開課和教學視頻層出不窮，完全打破了傳統課堂的界限。學生通過手機和電腦等電子設備可以隨時觀看到國際和國內的優質教育資源，這意味著，所有的課程都要緊隨潮流進行有效的教學改革，打造自己的課堂特色，否則將面臨淘汰。另一方面，傳統課堂普遍存在學習氛圍不濃厚、積極性低和效果差等問題，電子設備的普及使得上述問題愈演愈烈。同時，被稱為“網絡原住民”的“00后”已經成為高校學生主力，手機、平板和筆記本等電子設備早已融入“00后”的學習和生活，在課堂教學中試圖將學生與電子設備分割開來已變得不現實，更不明智。如何協調課堂教學和電子設備的關系，是教育工作者面臨的重大挑戰。

本文針對上述問題，提出了基于雨課堂和BOPPPS改進模型的教學設計。該設計堅持以學生為中心的教學理念，突出學生的主體地位，借助智慧教學工具——雨課堂，成功地將電子設備與課堂教學融合在一起，變負面因素為學習工具。通過設置“預習、前測、隨堂測試和后測”等教學環節，幫助教師從“課前–課中–課后”全方位地了解學生的學習情況和動態，根據雨課堂后臺教學數據及時地對教學內容和方式進行調整。我們將改進模型應用于大學化學課堂教學中，并對成績和調查問卷進行了分析，結果表明，基于雨課堂和BOPPPS改進模型對課堂教學的多個方面都具有促進作用，具有較好的教學效果，為新興信息技術背景下的課堂教學改革提供了借鑒和參考。

1 相關概念

1.1 智慧教學工具——雨課堂

雨課堂是清華大學于2016年4月推出的智慧教學工具，該工具以教師最熟悉的兩個軟件(微信和PPT)為基礎，通過對其即有功能進行加強，實現了教師和學生之間的交流溝通、互動和反饋[3]。雨課堂具有以下幾個優勢：一是不需要學生額外下載軟件，只需要學生關注公眾號，掃碼進入班級即可參與課堂教學活動；二是學生能隨時通過手機查看課件和習題等內容，可以有效地利用碎片化時間；三是教師可以隨時隨地了解到學生的學習情況并與之交流，打破了以往教師必須在固定場所辦公的限制；四是功能強大，不僅擁有眾多調節課堂氛圍、吸引學生注意力的強大功能，如：紅包、隨機點名和彈幕等，而且擁有單選題、多選題、填空題、主觀題、投票題等眾多題目類型，完全滿足教師的使用需求。新版試卷具有題目亂序和答案亂序等功能，有效地避免了利用雨課堂進行測試時的作弊情況。此外，課件推送中的不懂、留言和匿名反饋等功能也有效增強了師生之間的交流，特別對于一些不善言談的學生來說，極大地緩解了和老師面對面交流的尷尬。

1.2 BOPPPS教學模型

BOPPPS教學模型源于加拿大，近年來，在歐美等發達國家的教師技能培訓中被廣泛使用，該教學模型強調以學生為中心，將傳統的一體化課堂教學過程分為導課(Bridge-in)、目標(Outcomes)、前測(Pre-assessment)、參與式學習(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)和總結(Summary)六個環節(見圖1)，上述六個環節的首字母連接在一起就是BOPPPS的由來，六個環節前后承接，組成完整的有效課堂教學過程。

圖1 BOPPPS教學模式的六個環節

2 基于雨課堂和BOPPPS改進模型的教學設計

BOPPPS為教師教學提供了有效的教學結構，很多教育工作者根據自身的理解和設計將其應用在課堂教學中，并取得了良好的教學效果[4–9]。但BOPPPS模型仍有繼續改進和優化的空間：① 學情了解不夠深入；② 前測后留給教師的教學調整時間短，對教師應變能力要求高，容錯性差；③ 參與式學習時間過長，容易產生“低頭族”[10]，學習效果檢驗不及時[11]；④ 只對課堂進行了模塊劃分，忽視了教學內容的連續性，缺少課節之間的銜接手段。

史靜寰等人[12,13]強調，在堅持以學生為中心的理念下，教學改革應該圍繞學生進行，以學生學習質量的提高為根本目的，以學生評價作為教學質量的評價標準，讓學生真正地參與到教學改革過程中。基于此，我們在經典的BOPPPS教學模型基礎上，堅持“以學生為中心”的教學理念、以學生為教學改革主體、以了解學情為手段、以學生受益為目的、以學生評價為標準、以雨課堂為工具，對課堂教學結構進行了重新規劃和設計。

為加強課前學情掌握，解決教學調整時間短等問題，增加了預習環節。通過對學生預習情況的分析，促進教師對課前學情的掌握，從而有針對性地對課堂教學進行規劃設計。

為加強課中學情掌握，提升學習效果，增加了學習過程中的隨堂測試。大學化學課程內容抽象、邏輯性強。如“核外電子運動狀態”部分內容，量子數的含義和取值范圍，是學習“核外電子排布”的基礎。傳統課堂里，教師無法及時了解學情，往往講完“量子數”直接講“核外電子排布”，學生對“量子數”理解不透徹，自然無法學好“核外電子排布”。為此，我們增加了隨堂測試。學完量子數直接推送測試題，針對學生掌握較差的內容，組織學生再次進行參與式學習。待學生很好地掌握量子數等內容，再進行“核外電子排布”的學習。

為加強課后學情掌握，促進學生對知識的消化吸收，解決作業批改和課節銜接等問題，在課后設置了后測環節。大學化學采用大班授課，學生人數眾多，教師無法及時批改作業，也無法了解學生對教學內容的掌握情況；同時，課程前后章節銜接緊密、關聯性強。例如，第四章化學反應與能源是課程的重點內容，也是學生學習的難點之一，分為“熱化學與能量轉化”“化學反應的方向和限度”“化學平衡和反應速率”“氧化還原反應和能源的開發和利用”四部分，四次課講完。恒壓反應熱是引出焓變和吉布斯函數變的基礎內容，由吉布斯函數變判斷反應進行的方向，引出反應熵和化學平衡，有了前三次課的基礎，學生才能更好地學習原電池和能斯特方程。無論哪部分內容掌握不到位，都會影響后續學習。而且，本章內容包含大量計算公式，學生需要大量的習題和足夠的時間來消化吸收。在課后設置后測環節，可以給學生充足的復習時間，雨課堂的使用也有效解決了作業批改給教師帶來的困擾。

通過上述環節的設計，實現了將學情了解貫穿“課前–課中–課后”全過程。教師針對學情反饋，對課堂教學做出調整，凸顯了學生在教學改革中的主體地位，強化了教學內容的連續性和課堂教學的有效性，促進了學生知識與能力的有效提升，為其他課程的教學提供了可借鑒的教學設計模式，其結構如圖2所示。

圖2 基于雨課堂的BOPPPS改進模型設計

3 基于雨課堂的BOPPPS改進模型

改進的教學模型共七個環節。其中課前環節為預習，課中涵蓋了經典BOPPPS教學模型的導入、目標、前測、參與式學習和總結五個環節。在參與式學習環節中加入了隨堂測試，根據隨堂測試的反饋，對參與式學習進行調整，然后再通過隨堂測試對調整后的參與式學習效果進行檢驗。這一環節可多次反復，以促進學習效果。課后包含一個環節——后測，給學生充分的時間復習和思考，綜合后測和下次課的課前環節——預習，共同為教師提供課前的學情反饋，指導下次課的課堂教學。下面，以大學化學課程為例，對基于雨課堂的BOPPPS改進模型在教學中的應用，進行詳細介紹。

3.1 預習

通過雨課堂提前發布預習內容，布置學生觀看PPT等教學資源，進行預習。學生可以通過反饋功能與教師進行交流和溝通，教師通過后臺數據了解學生的預習情況，根據反饋信息，對課堂教學進行調整，如圖3所示。

圖3 預習環節圖例

3.2 導入

簡單地講，就是用最簡潔的方式，最大限度地引起學生的學習興趣，吸引學生的注意力。導入的形式可以是圖片、視頻、熱點話題或有趣的現象。以“化學鍵和分子間力”為例，可以播放壁虎在豎直又光滑的玻璃上爬行的短視頻(見圖4)，然后提出問題：壁虎為什么可以在豎直的玻璃上爬行呢？引起學生注意力，展開討論，然后向學生展示壁虎爪子的微觀圖片，揭示答案：壁虎的爪子有特殊的結構，這種特殊的結構使它的爪子和玻璃之間形成了較強的分子間力。那什么是分子間力呢？接下來我們一起來學習“3.3 化學鍵和分子間力”。

圖4 導入環節圖例

3.3 目標

這一環節與經典BOPPPS教學模型并無差別，導入之后用簡潔的語言向學生闡明學習目標。讓學生在頭腦中建立學習預期：經過一節課的學習，會學到什么知識？掌握什么技能？這樣有助于學生提高學習效率。

3.4 前測

教師根據上次課的后測和預習的反饋信息，針對學生不懂、難以理解、課程重點、難點或學生理解有偏差的內容，制作前測試題。題目的形式以單選、多選和填空為宜，時間控制在5 min左右，教師可以從雨課堂后臺隨時掌握前測的統計結果，并對教學進行適當的調整，前測結束后，針對學生錯誤率較高的知識點進行講解，如圖5所示。

圖5 前測環節圖例

3.5 參與式學習+隨堂測試

這一環節是整個教學模型的設計重點，也是整個課堂的核心部分。經過后測、預習和前測的三重反饋，教師已經對學生的學習情況有了比較詳細的了解，通過事先設計的師生互動，營造活躍的學習氛圍，引導學生逐步深入知識體系。例如，在講完分子間力的種類之后，為了讓學生真正掌握分子間力的種類與區別，可以通過雨課堂發送測試題“C6H6和CCl4兩種分子之間存在何種形式的分子間力？”，組織學生分組討論，小組成員經過討論之后統一答案。在講完雜化軌道理論以后，可以發送幾個判斷中心原子雜化軌道類型的測試題，根據學情反饋，迅速地了解學生對雜化軌道理論的掌握情況。如圖6所示，隨堂測試可以安排在幾個重要的知識點之后，也可以針對某一知識點反復進行“參與式學習+隨堂測試”。每隔15–20 min可以進行一次隨堂測試，這樣相當于將長時間的參與式學習+后測變成了數個短時間的參與式學習+隨堂測試。其優勢在于能夠在參與式學習過程中隨時了解學生對知識的掌握和運用情況，并且能夠根據學情反饋對教學做出調整。從學生角度來看，這樣的設計能夠能有效集中學生注意力，幫助他們在學完每一個重要的知識點之后都能及時地“學以致用”，有助于知識的充分吸收和運用。在參與式學習過程中，教師還可以利用雨課堂的紅包、彈幕和隨機點名等功能對課堂氣氛進行調節，充分調動學生的學習熱情。

圖6 “參與式學習+隨堂測試”環節示意圖

3.6 總結

經過參與式學習+隨堂測試的教學環節之后，教師對課堂教學進行總結。簡要地概述本次課的知識要點和能力要點，再次幫助學生明確學習目標。對參與式教學和測試進行總結和評價，并適當地表揚表現突出的學生，激勵學生學習的熱情。總結環節還有一個任務就是對后測以及下次課的內容進行預告，讓學生對下次課產生一定的學習預期。

3.7 后測

在改進模型中，我們將后測環節設置在課后。主要基于兩方面考慮，一方面，在課堂教學中，隨堂測試已經完成了對學習效果的檢驗，不必在課中再設置測試環節；另一方面，學生對知識的消化與吸收需要一個過程，并不是一蹴而就的，將后測設置在課后，學生有充分的時間對知識進行鞏固和復習。通過雨課堂發送后測試卷，試卷的提交時間通常設定在課程結束當天晚上，這樣既給了學生充分的復習時間，又能督促學生及時對課程內容進行總結和復習。教師根據后測的反饋信息(后測環節圖例可參考圖5)，結合下次課的預習反饋，對下次課堂教學進行設計。例如，第四章第二節“化學反應的方向與限度”中，摩爾反應吉布斯函數變ΔrGm與標準摩爾反應吉布斯函數變存在定量關系：其中Q為反應商。當反應達到平衡時，反應商為一常數，即標準平衡常數K?，K?是下次課“化學平衡與反應速率”的重要內容，學生對ΔrGm和反應商Q的理解程度直接影響到“化學平衡與反應速率”的學習。教師可以在“化學反應的方向與限度”內容結束后，開展“后測”環節，推送關于ΔrGm和反應商Q的習題，如：已知空氣中CO2的分壓為0.04 kPa，問298.15 K時CaCO3(s)的分解反應是否自發？若使該反應自發，溫度應高于多少度？將其制作成兩道選擇題，考查學生對于反應方向的判斷、反應商Q的書寫以及任意溫度T下ΔrGm的求解等能力。學生通過習題對所學內容進行復習理解，教師根據學生答題情況，就能了解學生對相關內容的掌握程度，進而對下次課的“化學平衡與反應速率”進行設計。

以上就是基于雨課堂的BOPPPS改進模型的七個環節。七個教學環節環環相扣，層層遞進，實現了教師對“課前–課中–課后”全過程的學情掌控。同時，教師可以通過查看后臺測試數據，隨時了解學生的出勤情況，免去了考勤這一環節；后測還可以代替紙質版作業，為教師在作業批改等方面節省大量時間，這對于大班教學的課程非常具有借鑒意義和價值。為了使改進的教學模型更好地發揮作用，教師需要對成績考核做出相應的調整。以大學化學課程為例，傳統的成績比例為：出勤10%，作業10%，課堂表現10%，期末70%。在采用基于雨課堂的BOPPPS改進模型之后，成績考核中增加了過程性評價的比重，達到40%，期末成績則減至60%。過程性評價中，除了10%的能力拓展分數，其余30%均來自前測、隨堂測試、后測、學生互評以及參與式學習中的表現。這樣的調整不僅可以促進學生對學習過程的重視和反思，而且有利于實現學生的可持續發展。為了檢驗基于雨課堂的BOPPPS改進模型的實效性，我們對學生成績和調查問卷結果進行了分析。

4 實施效果

4.1 成績分析

在大學化學課程中，我們選取了兩個人數均為73人的班級作為對比，實驗班采用基于雨課堂的BOPPPS改進模型，對照班為傳統教學模式授課。兩個教學班均為同一專業本科生，入學成績基本持平，期末考試由課題組統一出題，集中判卷。成績見表1、表2、圖7和圖8，兩個教學班成績均呈正態分布(見圖7)，實驗班的平均分比對照班多達8.51分(見表1)。在70分以上的各分數段中，實驗班人數均高于對照班(見圖2)。我們對兩個班的成績進行了統計分析(見表2)，結果顯示，實驗班成績明顯優于對照班，表明基于雨課堂的BOPPPS改進模型能夠促進學生對大學化學知識的理解和運用。

表1 實驗班和對照班成績對比

表2 實驗班和對照班成績對比

圖7 實驗班級和對照班級的成績正態分布圖

圖8 實驗班級和對照班級各分數段人數百分比對照圖

4.2 問卷調查結果分析

為了更好地了解改進模型的有效性。我們在考試成績發布后采用雨課堂問卷的形式搜集了學生的評價反饋(見圖9)。學生從多個角度對改進模型進行評價，評價分為“非常符合、比較符合、不太符合和不符合”四個檔次，共發放調查問卷73份，回收73份，有效率100%，在各項評價中，所有同學均未選擇“不符合”。從調查結果可以看出，基于雨課堂的BOPPPS改進模型得到了學生的認可，學生普遍認為該模型有助于提升預習效果(95%)，有助于對知識的復習和理解(95%)，能夠增強其學習的積極性和主動性(93%)，提升了學習興趣(90%),增加了學生之間、師生之間的交流互動(89%)。采用改進模型，學習過程有參與感(90%)，能感受到被尊重(90%)，學習效率有了較大的提升(93%)。

圖9 學生對學習效果的評價反饋

5 結語

在經典有效教學模型BOPPPS基礎上，堅持以學生為中心的教學理念，以學生為教學改革主體、以了解學情為手段、以學生受益為最終目的、以學生評價為標準，對教學結構進行了規劃和設計，提出了基于雨課堂的BOPPPS改進模型，闡述了設計思想，探討了教學環節的實施，并對實施效果進行了分析和評價。該教學結構設計使教師對學情的了解貫穿“課前–課中–課后”全過程，強化了教學內容的連續性，切實提升了教學效果，對課堂教學具有一定的借鑒意義和推廣價值。