地方型本科院校基于智慧教學工具的《物理化學》教學改革實踐*

張舉成，嚴和平，徐世娟，段玉來

(紅河學院 化學與資源工程學院，云南 蒙自)

《物理化學》是化學專業的專業必修課程，大多學校化學專業采用南京大學版的《物理化學》作為教材，并且在2個學期完成教學工作。《物理化學》具有內容多、公式多、定理多，邏輯推理強[1]的特點;《物理化學》的教學在地方本科類院校中大多以教師講授為主，學生學習中普遍反映難學、難懂、考試難度大。在傳統課堂中，大部分同學被動接受學習，因此學生的學習興趣不濃厚，課堂氛圍差。智慧教學工具能夠幫助老師有效的管理課堂，因此探索基于智慧教學工具——雨課堂[2]，對《物理化學》的課堂教學模式、課程評價方式等進行改革和實踐，取得一定的效果。

1 物理化學教學痛點分析

通過學情調查發現，教學開始的幾周里大多學生都希望將本門課程學好，但由于學生是被動的學習知識，缺乏主動性，因此大約在4～6周后，學生由于學不懂，造成學習愿望下降，出現積極性不高等情況，從而導致學習成績下滑。物理化學課程的知識難度大，知識點多，在傳統教學模式中以講授為主，學生學習吃力，而且大多數同學以死記為主，不能靈活運用定理和公式，這也是影響成績的主要因素之一。此外，傳統課堂教師教學模式單一，學生感覺學習無趣、枯燥，課堂中學生缺乏主動性和積極性，因此課堂沉悶。教師在傳統課堂中的教學活動往往得不到回應，教學效果不好，學生的學習效果也不理想。

2 基于智慧教學工具的教學策略

2016年“雨課堂”作為PowerPoint中的插件使用[3]，筆者在2017年開始嘗試使用雨課堂，隨著改革的深入，雨課堂在教學中的運用從簡單的點名、簽到，向復雜的數據分析轉變。通過數據分析反饋，調整教學策略，雨課堂有效的支撐了課程思政指導下的OBE教學理念[4]的課程教學改革。從教學設計、教學管理、教學模式、持續改進等方面進行。

2.1 基于智慧教學工具的教學設計

為了提高物理化學課堂教學的效率，提升學生學習積極性，基于智慧教學工具開展物理化學教學設計，主要采用“三段式”教學設計，即將 45 min 教學課堂分成三段，每段10～15 min，知識點測驗和課堂討論等教學活動在各段之間完成。在每堂課最后，都設計有小結環節，將碎片化的知識點進行整合串聯。通過“三段式”教學設計，替代原來滿堂灌的教學設計，學生在課堂中更積極，參與老師的教學活動更高，學生的獲得感也更強。

2.2 基于智慧教學工具的教學管理

在智慧教室以及普通多媒體教室都能運用智慧教學工具管理教學，在疫情期間的線上教學也能基于智慧教學工具完成，如圖1所示。筆者通過智慧教學工具嘗試了線上、線下教學。在教學中，通過智慧教學工具推送檢測習題或者試卷，其好處在于可以及時掌握同學對知識的掌握情況，并且每位同學都必須完成，有效的調動學生的積極性。在學生完成后，老師可以有效的知道每位同學的答案，還能得出正確率等信息，為教師調整教學策略提供支持，從而真正體現以學生為中心和OBE的教學理念。在傳統課堂中習題練習，學生的積極性不足，一般難做到學情的及時反饋，即便能做到，所耗時間較長。見圖2。

圖1 基于智慧教學工具的《物理化學》教學管理

圖2 雨課堂支撐的教學閉環

2.3 深挖課程思政因子，提升學生學習內動力

課程思政是當前教學的熱點，如何在理工科純理論型課程中有效的開展課程思政，提升學生的綜合素養，也是難題之一。對課程內容進行分析，在教學中從不同角度開展家國情懷、創新創業、環保意識等思政教育。例如在第八章電解質溶液一章，利用離子在電場中的定向移動，引出“最美逆行者”的定向移動這一社會現象，從而為學生樹立團結互助，一方有難八方支援的團結情，激發學生的家國情懷，制度自信等;利用每個離子運送電荷的貢獻，引申出每位公民都應當為國家發展做貢獻，以達到提升學生家國情懷的目的。在第十三章表面物理化學中運用接觸角的講授，拓展前沿知識，提升創新意識;運用表面活性劑結構特點的講授，運用在浮選、洗滌劑等行業，培養學生的環保意識和創新思維等。具體見表1。

表1 物理化學(II)中課程思政點教學代表案例

2.4 數據反饋，持續改進

通過雨課堂數據反饋學生學習結果，對課前、課堂(習題和測驗結果)和課后數據綜合分析，調整教學策和教學設計，從而有效的達成持續改進這一教學環節，實現閉環。以第二章熱力學第一定律的第五節準靜態過程和可逆過程進行案例分析，以揭示智慧教學工具收集數據對教學的促進作用(見圖3)。通過數據分析和改進教學，有效的落實以學生為中心，產出為導向的OBE教學理念[4]。

圖3 雨課堂數據對教學改進的支撐

3 教學改革成效分析

3.1 學習成績變化

通過改革，學生學習成績得到了提升，2017級和2018級《物理化學》下冊期末考試卷面成績如表2所示。

從表2中成績分布得出，經過教學改革后，學生成績得到較大幅度提升，尤其是在80～89分段。學生成績從側面反應教學改革是有效的，教學改革的實施提高了學生的學習成績，該結果與部分研究結果一致[5]。

表2 物理化學(II)學生期末考試卷面成績分布

3.2 學習態度變化

與改革前相比，學生的學習主動性增強。學生在課堂中參與討論、課堂習題的積極性增強，課堂彈幕和投稿數量增加明顯。在課程網站的學習記錄中，學生使用課程網站的頻率很高(見圖4)。在調研問卷中，大多數學生表明，本課程的教學改革能夠有效的促進學習，提升學習興趣。

圖4 課程網站學生學習次數及視頻學習時長統計

3.3 學習能力變化

教師通過學習任務的分配，學生在課前預習、課前討論(線上、線下討論均可，提供學習照片)、課中討論、課后知識網絡圖繪制、項目式學習等，學生的能力逐步提高，大部分同學可以自主完成知識網絡圖，能通過合作查閱資料，討論等完成相關項目的學習，并能在課堂中進行展示。

3.4 教學滿意度分析

通過學習通發布問卷，在2018級和2019級教學中均實施了改革，學生對老師教學改革的整體滿意度在97.9%和97.3%

4 結語

為提升我校學生學習效果，在我校實施基于智慧教學工具(雨課堂)的教學改革，雨課堂有效的支撐OBE教學設計的全過程，切實體現以學生為中心，以產出為導向的教學理念。智慧教學工具為形成性評價提供了可靠的數據支撐。當然在實施過程中也存在一些問題，比如學生手機卡頓無法及時完成，以及未在考試模式下，課堂測試、課后測試無法防止抄襲等問題。對《物理化學》課程的教學進行了基于智慧教學工具的改革，積累了一定的經驗，可以為運用智慧教學工具開展教學改革提供一定的借鑒[6]。