雨課堂在分析化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

李麗東，楊青林，趙東宇

北京航空航天大學(xué)化學(xué)學(xué)院，北京 100191

雨課堂是由清華大學(xué)和學(xué)堂在線共同推出的新型智慧教學(xué)方式，旨在連接師生學(xué)習(xí)互動的智能終端[1]。雨課堂將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入到PowerPoint和微信，在課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間建立溝通橋梁，讓課堂互動永不下線。使用雨課堂，師生溝通反饋及時(shí)；課堂上實(shí)時(shí)答題、彈幕互動，為傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生互動提供了完美解決方案[2]。雨課堂科學(xué)地覆蓋了課前-課上-課后的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，為師生提供完整立體的數(shù)據(jù)支持，個(gè)性化報(bào)表，讓教與學(xué)更明了，最大限度地釋放教與學(xué)的能量，推動教學(xué)改革[3-5]。

分析化學(xué)課程是一門理論和技術(shù)含量很高的應(yīng)用性學(xué)科，是我校化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境工程等專業(yè)學(xué)生的一門必修核心專業(yè)課程[6]。為了將該課程建設(shè)成為一流本科課程，推動我校的教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才，我們將雨課堂應(yīng)用到分析化學(xué)的教學(xué)過程中，增加學(xué)生的參與度，大大改善了課堂上教師和學(xué)生的互動，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，極大程度上促進(jìn)了教與學(xué)的完美結(jié)合。

雨課堂，作為一種新型智慧教學(xué)工具，通過手機(jī)微信把學(xué)生的課前課后學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)緊密聯(lián)系在一起，為高校的教學(xué)改革提供了新的契機(jī)，在高等教育領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注，比如把雨課堂應(yīng)用于藥物化學(xué)、有機(jī)實(shí)驗(yàn)、環(huán)境化學(xué)，或?qū)I(yè)英語等課程教學(xué)中，獲得了非常優(yōu)異的教學(xué)效果[3,4,7,8]。本文針對目前分析化學(xué)課堂教學(xué)存在的問題，嘗試將雨課堂引入到課程的教學(xué)改革中，以期全面培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)及創(chuàng)新思考能力，提高分析化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量與效果，為高校培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才提供新的途徑。

1 我校分析化學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

分析化學(xué)課程要求學(xué)生全面、系統(tǒng)、深入地掌握分析化學(xué)的基本原理和測定方法，準(zhǔn)確樹立量的概念，正確進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生掌握并運(yùn)用重要化學(xué)基礎(chǔ)原理對物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)分析，量化運(yùn)算的能力。該課程體系匯集了經(jīng)典平衡理論、儀器分析、實(shí)際分析應(yīng)用等多方面的知識，理論深、教學(xué)內(nèi)容涉及面廣，實(shí)踐性強(qiáng)、更新快、難度大，需要結(jié)合專門的分析實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)[9,10]。

以往，分析化學(xué)課程的主要授課內(nèi)容都是傳統(tǒng)且經(jīng)典的化學(xué)分析和儀器分析知識，教材有些內(nèi)容比較陳舊，跟不上分析儀器的快速更新?lián)Q代，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣難以激發(fā)出來。另外，分析化學(xué)中的儀器分析的課程內(nèi)容包涵了物理學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多學(xué)科的知識, 內(nèi)容非常廣泛，學(xué)生覺得抽象，不容易掌握。分析化學(xué)課程由于上述特點(diǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法使得這門課程學(xué)習(xí)起來比較枯燥，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓教師能夠更加清楚地掌握學(xué)生的聽課效果，我們引入了雨課堂的教學(xué)方式。希望通過雨課堂線上線下直觀互動的優(yōu)點(diǎn)，來改善分析化學(xué)這門課程所面臨的瓶頸問題，推動該課程教學(xué)改革的進(jìn)步與發(fā)展。

2 雨課堂在分析化學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 雨課堂教學(xué)的課前準(zhǔn)備

由于分析化學(xué)具有公式繁多、計(jì)算復(fù)雜、理論枯燥、應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，教師需要課前準(zhǔn)備好內(nèi)容豐富生動的預(yù)習(xí)課件，把學(xué)生帶入課堂。另外，分析化學(xué)中包含大量的計(jì)算，學(xué)生需要一定量的練習(xí)題目才能夠真正靈活掌握和應(yīng)用。因此，教師在授課前通過網(wǎng)絡(luò)搜集、網(wǎng)上購買，或者去學(xué)校圖書館借閱一些適合的分析化學(xué)輔導(dǎo)書籍和練習(xí)冊，根據(jù)經(jīng)典案例、練習(xí)題難易程度進(jìn)行分類匯總，并結(jié)合教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)，分別用于課前預(yù)習(xí)、課堂互動以及課后測試。

雨課堂的應(yīng)用貫穿于整個(gè)分析化學(xué)授課，包括課前、課中、課后，具體師生溝通互動方式如圖1所示。

圖1 應(yīng)用雨課堂的師生間互動關(guān)系

2.2 課前預(yù)習(xí)

首先教師在自己的手機(jī)上關(guān)注“雨課堂”微信公眾號。打開“我的課程”，根據(jù)提示按流程創(chuàng)建分析化學(xué)課程和班級。課程創(chuàng)建成功后，系統(tǒng)自動生成二維碼和邀請碼，然后教師將其發(fā)送給班級微信群，學(xué)生掃描后加入課程班級。為方便學(xué)生手機(jī)端觀看，“雨課堂”設(shè)置了手機(jī)課件。教師可以在電腦端打開PPT中的雨課堂標(biāo)簽，點(diǎn)擊新建手機(jī)課件。然后根據(jù)需要制作課件，也可以把已經(jīng)制作好的課件復(fù)制粘貼到手機(jī)課件中，同時(shí)利用PPT中的錄音功能，錄制課程講解音頻。另外，教師也可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容在網(wǎng)上事先搜集一些有關(guān)分析化學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作視頻或應(yīng)用視頻。在雨課堂的標(biāo)簽頁中，選擇插入慕課視頻或網(wǎng)絡(luò)視頻鏈接的方式把需要的視頻資料嵌入到PPT課件中，推送給學(xué)生。例如：在講解分析化學(xué)中常用的氧化還原滴定方法時(shí)[11]，這部分內(nèi)容涉及到許多反應(yīng)方程式，內(nèi)容繁瑣，細(xì)節(jié)問題很多，學(xué)生如果僅僅通過課堂的40分鐘時(shí)間很難清楚掌握如此繁多的內(nèi)容，所以教師可以在課前把這部分內(nèi)容按照高錳酸鉀法、重鉻酸鉀法、碘量法的滴定原理、滴定方法、滴定具體應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的歸類總結(jié)，配好講解音頻，并且從網(wǎng)上鏈接相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)視頻資料，制作出內(nèi)容全面形象的預(yù)習(xí)課件發(fā)送給學(xué)生，這樣能夠幫助學(xué)生在課前對氧化還原的幾種常用滴定方法的一些基本知識預(yù)先有一定了解。為了考查監(jiān)督學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，教師還可以在雨課堂中創(chuàng)建預(yù)習(xí)試卷，發(fā)送給學(xué)生。通過雨課堂匯總的答題情況，教師在教師端可以全面了解學(xué)生的預(yù)習(xí)成果，做到心中有數(shù)。

2.3 課堂教學(xué)

教師在課堂授課時(shí)，也同樣可以應(yīng)用雨課堂幫助師生間建立良好的溝通。教師需要在課前制作好上課時(shí)所用PPT。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，利用雨課堂插入一些單選題、多選題、主觀題或填空題，并且設(shè)置好答案。之后，教師上課時(shí)，先開啟雨課堂授課模式，進(jìn)入課程班級，會顯示微信二維碼和課堂密碼(具體操作界面見圖2)。這時(shí)，學(xué)生可以用自己的手機(jī)掃描投影屏幕上的二維碼進(jìn)入班級，同時(shí)教師也可以把由字母和數(shù)字組成的課堂密碼寫在黑板上，學(xué)生也可以輸入代碼進(jìn)入手機(jī)雨課堂。雨課堂軟件的優(yōu)勢是，學(xué)生手機(jī)端能同步收看教師端的PPT，擺脫了多媒體設(shè)備的限制。以往單純的多媒體教學(xué)，教師在講授完一頁的PPT后，直接進(jìn)入下一頁，如果學(xué)生當(dāng)時(shí)沒有完全理解，需要再回看剛才講過的內(nèi)容是不可能實(shí)現(xiàn)的。但是利用了雨課堂后，學(xué)生隨時(shí)可以在手機(jī)上查看PPT課件，更好地幫助學(xué)生及時(shí)理解教師的講課內(nèi)容。另外，在授課過程中，教師可以規(guī)定時(shí)間讓學(xué)生在各自的手機(jī)上做事先設(shè)置好的選擇題、填空題等，學(xué)生直接手機(jī)提交結(jié)果，教師可以直接在線查看答題情況，雨課堂立即反映出答題的正確率，各選項(xiàng)的學(xué)生人數(shù)等，讓授課教師及時(shí)了解學(xué)生的掌握程度，針對問題一一講解。例如：在教師講授分析化學(xué)中的誤差與數(shù)據(jù)處理時(shí)，關(guān)于精密度和準(zhǔn)確度之間的關(guān)系，經(jīng)常有學(xué)生不能夠正確理解。我們設(shè)置相應(yīng)的單選題，把幾種容易混淆的表述列在選項(xiàng)中，學(xué)生在課堂上通過思考，給出各自的答案。答題時(shí)間結(jié)束后，屏幕上立即顯示出每一選項(xiàng)的選擇人數(shù)，全班的正確率多少。教師根據(jù)雨課堂的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，及時(shí)對問題進(jìn)行講解。同時(shí)，在授課過程中，學(xué)生還可以通過“彈幕”功能參與課堂討論，發(fā)表自己的觀點(diǎn)與見解，由于在“彈幕”中不會出現(xiàn)學(xué)生的名字，學(xué)生參與課堂討論的積極性非常高，活躍了課堂氣氛，教師也能夠及時(shí)了解學(xué)生的想法并做出相應(yīng)的反饋。

2.4 課后反饋

課后，“雨課堂”在教師的手機(jī)端發(fā)送本次上課的學(xué)生簽到人數(shù)，課堂答題情況總結(jié)(詳見圖2)。根據(jù)得分高低和用時(shí)長短評出三位優(yōu)秀學(xué)生和三位預(yù)警學(xué)生，同時(shí)給出學(xué)生答題情況的全部排名。同時(shí)教師可以查看每一道客觀題的回答正確率以及答題率，方便教師清楚了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。針對雨課堂給出的答題報(bào)告，教師可以找到相應(yīng)的學(xué)生重點(diǎn)關(guān)注一下，便于及時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。另外，課后，學(xué)生也可以自己在手機(jī)端隨時(shí)查看上課的課件，做到及時(shí)復(fù)習(xí)，深入了解學(xué)習(xí)內(nèi)容。與此同時(shí)，課后教師也可以通過雨課堂上傳一些和當(dāng)堂學(xué)習(xí)內(nèi)容密切相關(guān)的試題，讓學(xué)生及時(shí)練習(xí)，掌握一些復(fù)雜的公式的計(jì)算方法和具有一定難度的理論知識，幫助學(xué)生對當(dāng)天所學(xué)知識進(jìn)行及時(shí)鞏固和提高。例如，當(dāng)教師講授沉淀滴定法這一章節(jié)時(shí)，涉及到三種具體的沉淀滴定，莫爾法、佛爾哈德法、法楊司法，每一種方法的滴定劑、滴定原理，滴定適宜的酸度范圍，所用指示劑，滴定終點(diǎn)顏色變化、適合滴定的離子等細(xì)節(jié)知識非常繁多，為了鞏固學(xué)生對該部分內(nèi)容的記憶及理解，教師可以設(shè)置調(diào)查問卷線上發(fā)送給學(xué)生。之后，通過雨課堂對學(xué)生答卷的反饋，及時(shí)全面地了解學(xué)生的掌握程度。

圖2 雨課堂的操作界面

3 雨課堂在分析化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用效果

在分析化學(xué)教學(xué)中采用“雨課堂”作為輔助工具，教師可以非常方便地開展“線上+線下”的混合式教學(xué)[12]。為了考查應(yīng)用雨課堂授課后，教學(xué)在各個(gè)環(huán)節(jié)上的變化，我們把雨課堂授課班(2020年秋期班)和未用雨課堂授課的普通班(2019年秋期對照班)進(jìn)行了比較(注：兩屆學(xué)生入學(xué)時(shí)學(xué)業(yè)水平?jīng)]有明顯差異)詳見圖3。結(jié)果表明：在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)通過雨課堂推送給學(xué)生預(yù)習(xí)課件，可幫助學(xué)生進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)。而之前的普通班，學(xué)生在上課前沒有預(yù)習(xí)的過程。在課堂授課環(huán)節(jié)雨課堂的簽到模塊，幫助教師節(jié)省點(diǎn)名的時(shí)間；學(xué)生端同步收看教師課件，幫助學(xué)生有效復(fù)習(xí)。彈幕功能解決了傳統(tǒng)課堂上學(xué)生不愿主動開口的問題，有效增加了師生互動；練習(xí)題功能方便教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，幫助學(xué)生深入透徹理解知識點(diǎn)。在分析化學(xué)整體授課過程中應(yīng)用雨課堂，學(xué)生的積極性得到了極大的提高。另外，在課后環(huán)節(jié)，雨課堂為學(xué)生的學(xué)習(xí)情況提供直觀的展示，能夠讓教師對學(xué)生的知識掌握情況做出客觀的評價(jià)。教師通過雨課堂發(fā)送一些相關(guān)的課程練習(xí)題，促進(jìn)學(xué)生及時(shí)復(fù)習(xí)，及時(shí)掌握當(dāng)天的知識。通過一個(gè)學(xué)期采用雨課堂對分析化學(xué)授課進(jìn)行改進(jìn)，明顯感覺到學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、專注度得到了極大的提高。分析化學(xué)期末考試成績采用的是同等難度的試卷進(jìn)行比較，2019級的普通班班級平均分75分，采用雨課堂教學(xué)后，2020級學(xué)生平均分86分，相比往年整體成績也有很大幅度的改善。

圖3 應(yīng)用雨課堂的實(shí)驗(yàn)班和未應(yīng)用雨課堂的普通班對照表

4 結(jié)語

我們嘗試把雨課堂應(yīng)用到分析化學(xué)的課程教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)了“線上+線下”的混合式教學(xué)。從課前預(yù)習(xí)到課堂授課，再到課后評價(jià)匯報(bào)，開啟了一種全新的教學(xué)模式，并且實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)教學(xué)過程的數(shù)據(jù)化分析，幫助教師找出教學(xué)薄弱環(huán)節(jié)和問題，從而有針對性、有側(cè)重點(diǎn)地對學(xué)生進(jìn)行授課。隨著5G時(shí)代的來臨，傳統(tǒng)的教學(xué)模式將面臨巨大的挑戰(zhàn)，“線上+線下”的混合式教學(xué)必將得到飛速的發(fā)展，雨課堂教學(xué)的教學(xué)模式為推動高校教學(xué)改革的進(jìn)行提供了新方案。