基于“雨课堂”工科院校物理化学课堂教学改革的探索

    王明艳 周丽华 张帆 卢伯南 夏海涛

    

    

    摘 要：物理化学是工科院校工科专业最重要的四大基础课之一，对培养学生各方面能力有很重要的作用。传统的物理化学教学是教师主讲，讲解过程虽细致，但由于公式繁多，学生对学习的积极性不高。本文基于雨课堂，采用“打卡通关式”教学模式，使传统课堂教学多样化，提高了学生学习兴趣，取得了较好的教学效果。

    关键词：物理化学;雨课堂;教学改革

    《物理化学》是高等工科院校中材料化学、高分子工程、安全工程、制药工程、食品工程等专业的一门重要的基础必修理论课。它是运用物理和数学的有关理论和方法，研究化学变化基本规律的一门学科[1]。工科相关专业学生通过该课程的学习，可掌握物理化学变化中平衡规律和速率规律，加强对自然现象本质的认识，从而为后继专业课程如化工原理、分离工程以及反应工程等提供理论基础，起着承上启下的枢纽作用[2-3]。但是《物理化学》课程涉及公式较多，内容相对抽象、难懂，造成了教师难教、学生难学的尴尬局面。同时，由于工程认证需求，一些专业基础课课时不断压缩，也增加了《物理化学》的教学难度。如何能够在有限的学习时间内使学生掌握《物理化学》的学习方法并开拓其创新能力则是当前物理化学改革的重要方向。

    “雨课堂”是将Power Point、慕课和微信融为一体，于2016年由学堂在线与清华大学共同研发的新型线上教学软件[4-5]。通过“雨课堂”在课外和课堂教学两者之间建立沟通桥梁，让课堂互动永不下线[6-7]。本文针对《物理化学》目前教学存在的问题，通过“雨课堂”的应用，对工科院校《物理化学》课堂教学进行了教学改革。

    一、当前工科院校《物理化学》的教学过程中存在的问题

    （1）基础知识难掌握。大学生在经过了大学一年级高等数学、大学物理、无机、分析以及有机化学五大基础课程的熔炼，才进入《物理化学》课程的学习，《物理化学》对学生基础理论知识要求高，涉及的公式烦琐、概念抽象，学生面对大量的基础理论知识时常感力不从心。

    （2）自学效果不佳。各个高校面临专业工程认证，专业基础课学时大幅减少，有些内容只能让学生自学，但在没有监督时，学生自学的效果不佳。

    （3）抄袭作业严重。物理化学知识的掌握必须通过大量习题的练习，但是由于没有习题课，学生做作业遇到困难较多，造成大量抄袭作业的现象。

    （4）成绩评定方式不科学。课堂人数多，课时少，造成教师无法准确掌握每个学生的课堂表现，从而形成了过程考核的客观性、公平性大大降低。

    二、工科院校物理化学课堂教学改革

    解决当前工科院校《物理化学》的教学过程中存在的问题，关键是提高学生学习兴趣，高效利用好较少的课时让学生掌握物理化学基本理论，我们提出如下教学改革思路。

    （一）针对不同专业突出专业特色，优化教学内容

    《物理化学》教材中开篇学习的部分是热力学，这部分内容公式多而且每个公式有特定的使用条件，抽象、难理解，需要应用高等数学的知识进行推导。很多学生在学习这部分内容时，就已经丧失信心，提不起对后续课程的兴趣。因此，我们适当减少公式推导过程的讲解，减少与专业不太相关内容。同时，针对不同专业，增加与专业相关的内容。例如：针对药剂和制药工程专业，适当增加与其专业密切相关的化学动力学、表面与胶体等章节的学时;针对材料化学专业，适当增加电化学、表面等章节的学时;针对食品工程与生物工程专业增加动力学、胶体和界面等章节的学时。

    （二）基于雨课堂，引入“打卡通关式”教学模式，提高学生学习兴趣

    借助“雨课堂”教学平台，打通课前、课中以及课后三个教学环节，将“打卡通关式”教学模式引入《物理化学》教学过程。将慕课、微课、在线课程、精品课程等教学资源进行整合设计融入教学，把《物理化学》中一个个碎片化的知识点设计成一个个关卡。将雨课堂作为平台，将慕课、微课、在线课程、精品课程等作为教学资源，以“打卡通关”作为教学模式，打通课上、课下，学生、教师之间的壁垒，实现课堂互动永不下线。

    （三）增加学习过程监控，解决教、学脱节问题

    学生在课前需要打卡预习，课中需要打卡完成课堂测试，课后需要打卡复习和完成作业。最后，直到学生完成所有关卡后，课程才算顺利通关完成。通过这种游戏竞技的通关方式，不仅增加了学生的学习兴趣，而且避免了学生互相抄袭作业的现象。同时学生可以多次练习后，直到完全掌握知识后再进入测试，以提高自己的通关积分，在不知不觉中学生掌握了需要掌握的知识点。

    随着课时数压缩和学生人数增加，现在很多教师采用PPT授课，这样授课速度加快，授课内容增多，但课堂内教师没有时间和学生进行课堂讨论，“教”与“学”脱节，老师无法把握学生对知识点的掌握情况。利用“雨课堂”的师生教学互动功能，教师可追踪学生的学习动态和学习效果，从而对教学过程作出及时的调整，便于教师对学生的学习过程进行观察与反思，加强过程控制力度，提高课堂效率。

    （四）建立科学公正的考核评价模式

    由于学时有限，课堂人数多，教师往往不能准确提供学生的课堂表现成绩，由此造成学生的成绩不能实事求是体现学生掌握《物理化学》课程的真实水平。为了解决这个问题，公平科学评价学生的总体学习水平，基于雨课堂对《物理化学》考核方式进行了改革。通过雨课堂教学平台，教师通过后台数据很容易掌握学生的预习/复习情况。此外，课中出勤率、课堂研讨、平时作业和小测验成绩都可以记录在雨课堂平台，“雨课堂”的数据汇总功能可以将学生预习时间、习题成绩等相关数据随时发布详细数据，反馈给教师，教师可以根据情况对预习较好的学生进行鼓励加分，激励学生主动进行浏览，进而保证预习质量。

    三、改革效果

    针对当前工科院校《物理化学》的教学过程中存在的问题，我们学院针对我校化学工程与工藝、环境工程、材料化学、高分子材料与工程、安全工程、生物技术、食品工程、制药工程、药剂化学等10多个工科专业开设的物理化学课程进行了基于“雨课堂”打卡通关式教学改革取得一定的教学成果。

    （一）学生自主学习能力提高，课堂教学参与率提高

    通过根据不同专业特色和定位，优化了教学内容，使得课堂教学内容更加切合实际。同时，引入打卡通关式教学模式，提高了学生学习兴趣，自主学习能力提高。利用“雨课堂”发送预习、复习课件，从而引导学生逐渐形成课外自主学习的习惯。通过高效的预习打卡过程，在课堂上学生主动根据自己的预习掌握知识情况针对性关注教师授课内容，学习注意力比以前集中。同时，针对在课堂上不太明白或者一知半解的内容，下课后又可以通过重复多次观看“雨课堂”平台上的课堂资源来深入认识与理解知识点。学习反馈也借助雨课堂平台而变得简单方便，由原来每周一次的辅导，变成了随时随地线上反馈，师生间的沟通更加快捷高速。采用“雨课堂”打卡通关式教学后，学生的自主学习率比以前提高了35%，自主学习能力明显增强。

    （二）考试成绩上升

    经过在实验班的教学改革实践，发现实验班学生迟到、逃课现象降低，学习风气好转，课堂参与率明显提高。期末考试平均成绩高于平行班级5.6分，及格率达到90.2%。65.3%学生认为“雨课堂”对于物理化学学习有帮助，建议继续使用。

    四、结语

    显然，合理地将传统板书、PPT以及现代多媒体雨课堂、MOOC、微课等教学工具灵活组合，针对学生的不同起点、不同时间的学习需求，将物理化学知识点设置为一个个关卡，打通线上线下预习、学习、复习、提问、解答、交流之间的壁垒，将信息技术和教、学相互融合，充分调动学生学习《物理化学》课程的兴趣和主观能动性，从而学生迟到、逃课现象大大降低，考试成绩有所提高，更好地掌握了《物理化学》课程的相关知识。雨课堂在工科《物理化学》教学中具有重要的应用前景，值得物理化学教师尝试并使用。

    参考文献：

    [1]顾婷婷，方志刚，高丽娟，等.基于“雨课堂”的物理化学教学改革[J].中国冶金教育，2019（3）：42-44.

    [2]余刚，谢祥林，董奇志，等.物理化学“讲授加导修”教学模式的研究与实践[J].中国大学教学，2013（11）：27-29.

    [3]白杨，张秀辉.物理化学教学中的师生多途径交流[J].大学化学，2016，31（1）：28-32.

    [4]王全亮，張月芬，左继蓉，等.MOOC环境下的混合式教学模式教学效果研究[J].高等教育研究学报，2017，40（3）：45-52.

    [5]姜蓉.雨课堂引领课堂教学创新[J].中国信息技术教育，2017（17）：95-97.

    [6]卢伟棉，贾梓，李伟红，等.雨课堂对高校教学产生的影响[J].中国继续医学教育，2018（19）：7-9.

    [7]方志刚，张伟.多维考核助力学生素养能力提升[J].教育现代化，2018，5（27）：210-211.