大学化学, 2022, 37(4): 2107054-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202107054

教学研究与改革

雨课堂在分析化学教学中的应用

李丽东,, 杨青林, 赵东宇

Application of Rain Classroom on Analytical Chemistry Teaching

Li Lidong,, Yang Qinglin, Zhao Dongyu

通讯作者: 李丽东, Email: lilidong@buaa.edu.cn

收稿日期: 2021-07-14   接受日期: 2021-07-28  

基金资助: 分析化学本科一流课程建设项目.  42020163

Received: 2021-07-14   Accepted: 2021-07-28  

Abstract

Analytical chemistry course is a very basic chemistry course with many theories and applications. In order to improve the students' study interests, develop the students' ability to analyze and solve problems, and enhance the interaction between teachers and students, we apply the Rain Classroom teaching mode in the whole teaching process of analytical chemistry course. The results show that the students' learning enthusiasm and exam scores have been highly improved by using Rain Classroom teaching, and thereby greatly promoting the teaching reform development of analytical chemistry course.

Keywords: Analytical chemistry ; Rain Classroom ; Teaching reform ; On-line and off-line teaching

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李丽东, 杨青林, 赵东宇. 雨课堂在分析化学教学中的应用. 大学化学[J], 2022, 37(4): 2107054-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202107054

Li Lidong. Application of Rain Classroom on Analytical Chemistry Teaching. University Chemistry[J], 2022, 37(4): 2107054-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202107054

雨课堂是由清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学方式,旨在连接师生学习互动的智能终端[1]。雨课堂将复杂的信息技术手段融入到PowerPoint和微信,在课外预习与课堂教学间建立沟通桥梁,让课堂互动永不下线。使用雨课堂,师生沟通反馈及时;课堂上实时答题、弹幕互动,为传统课堂教学师生互动提供了完美解决方案[2]。雨课堂科学地覆盖了课前–课上–课后的每一个教学环节,为师生提供完整立体的数据支持,个性化报表,让教与学更明了,最大限度地释放教与学的能量,推动教学改革[3-5]

分析化学课程是一门理论和技术含量很高的应用性学科,是我校化学、应用化学、环境工程等专业学生的一门必修核心专业课程[6]。为了将该课程建设成为一流本科课程,推动我校的教学改革、提高教学质量、培养创新人才,我们将雨课堂应用到分析化学的教学过程中,增加学生的参与度,大大改善了课堂上教师和学生的互动,提高了学生的学习热情和兴趣,极大程度上促进了教与学的完美结合。

雨课堂,作为一种新型智慧教学工具,通过手机微信把学生的课前课后学习与课堂教学紧密联系在一起,为高校的教学改革提供了新的契机,在高等教育领域引起了广泛的关注,比如把雨课堂应用于药物化学、有机实验、环境化学,或专业英语等课程教学中,获得了非常优异的教学效果[3, 4, 7, 8]。本文针对目前分析化学课堂教学存在的问题,尝试将雨课堂引入到课程的教学改革中,以期全面培养学生的主动学习及创新思考能力,提高分析化学课程的教学质量与效果,为高校培养高素质创新创业型人才提供新的途径。

1 我校分析化学课程的教学现状

分析化学课程要求学生全面、系统、深入地掌握分析化学的基本原理和测定方法,准确树立量的概念,正确进行有关计算,培养学生掌握并运用重要化学基础原理对物质进行化学分析,量化运算的能力。该课程体系汇集了经典平衡理论、仪器分析、实际分析应用等多方面的知识,理论深、教学内容涉及面广,实践性强、更新快、难度大,需要结合专门的分析实验进行教学[9, 10]

以往,分析化学课程的主要授课内容都是传统且经典的化学分析和仪器分析知识,教材有些内容比较陈旧,跟不上分析仪器的快速更新换代,学生的学习兴趣难以激发出来。另外,分析化学中的仪器分析的课程内容包涵了物理学、光学、电子学、计算机科学等众多学科的知识, 内容非常广泛,学生觉得抽象,不容易掌握。分析化学课程由于上述特点,传统的教学方法使得这门课程学习起来比较枯燥,学生的学习积极性不高。

为了激发学生的学习热情,让教师能够更加清楚地掌握学生的听课效果,我们引入了雨课堂的教学方式。希望通过雨课堂线上线下直观互动的优点,来改善分析化学这门课程所面临的瓶颈问题,推动该课程教学改革的进步与发展。

2 雨课堂在分析化学课程教学中的应用

2.1 雨课堂教学的课前准备

由于分析化学具有公式繁多、计算复杂、理论枯燥、应用性强等特点,教师需要课前准备好内容丰富生动的预习课件,把学生带入课堂。另外,分析化学中包含大量的计算,学生需要一定量的练习题目才能够真正灵活掌握和应用。因此,教师在授课前通过网络搜集、网上购买,或者去学校图书馆借阅一些适合的分析化学辅导书籍和练习册,根据经典案例、练习题难易程度进行分类汇总,并结合教学内容侧重点,分别用于课前预习、课堂互动以及课后测试。

雨课堂的应用贯穿于整个分析化学授课,包括课前、课中、课后,具体师生沟通互动方式如图 1所示。

图1

图1   应用雨课堂的师生间互动关系


2.2 课前预习

首先教师在自己的手机上关注“雨课堂”微信公众号。打开“我的课程”,根据提示按流程创建分析化学课程和班级。课程创建成功后,系统自动生成二维码和邀请码,然后教师将其发送给班级微信群,学生扫描后加入课程班级。为方便学生手机端观看,“雨课堂”设置了手机课件。教师可以在电脑端打开PPT中的雨课堂标签,点击新建手机课件。然后根据需要制作课件,也可以把已经制作好的课件复制粘贴到手机课件中,同时利用PPT中的录音功能,录制课程讲解音频。另外,教师也可以根据教学内容在网上事先搜集一些有关分析化学的实验操作视频或应用视频。在雨课堂的标签页中,选择插入慕课视频或网络视频链接的方式把需要的视频资料嵌入到PPT课件中,推送给学生。例如:在讲解分析化学中常用的氧化还原滴定方法时[11],这部分内容涉及到许多反应方程式,内容繁琐,细节问题很多,学生如果仅仅通过课堂的40分钟时间很难清楚掌握如此繁多的内容,所以教师可以在课前把这部分内容按照高锰酸钾法、重铬酸钾法、碘量法的滴定原理、滴定方法、滴定具体应用进行详细的归类总结,配好讲解音频,并且从网上链接相应的实验视频资料,制作出内容全面形象的预习课件发送给学生,这样能够帮助学生在课前对氧化还原的几种常用滴定方法的一些基本知识预先有一定了解。为了考查监督学生的预习情况,教师还可以在雨课堂中创建预习试卷,发送给学生。通过雨课堂汇总的答题情况,教师在教师端可以全面了解学生的预习成果,做到心中有数。

2.3 课堂教学

教师在课堂授课时,也同样可以应用雨课堂帮助师生间建立良好的沟通。教师需要在课前制作好上课时所用PPT。根据教学内容的需要,利用雨课堂插入一些单选题、多选题、主观题或填空题,并且设置好答案。之后,教师上课时,先开启雨课堂授课模式,进入课程班级,会显示微信二维码和课堂密码(具体操作界面见图 2)。这时,学生可以用自己的手机扫描投影屏幕上的二维码进入班级,同时教师也可以把由字母和数字组成的课堂密码写在黑板上,学生也可以输入代码进入手机雨课堂。雨课堂软件的优势是,学生手机端能同步收看教师端的PPT,摆脱了多媒体设备的限制。以往单纯的多媒体教学,教师在讲授完一页的PPT后,直接进入下一页,如果学生当时没有完全理解,需要再回看刚才讲过的内容是不可能实现的。但是利用了雨课堂后,学生随时可以在手机上查看PPT课件,更好地帮助学生及时理解教师的讲课内容。另外,在授课过程中,教师可以规定时间让学生在各自的手机上做事先设置好的选择题、填空题等,学生直接手机提交结果,教师可以直接在线查看答题情况,雨课堂立即反映出答题的正确率,各选项的学生人数等,让授课教师及时了解学生的掌握程度,针对问题一一讲解。例如:在教师讲授分析化学中的误差与数据处理时,关于精密度和准确度之间的关系,经常有学生不能够正确理解。我们设置相应的单选题,把几种容易混淆的表述列在选项中,学生在课堂上通过思考,给出各自的答案。答题时间结束后,屏幕上立即显示出每一选项的选择人数,全班的正确率多少。教师根据雨课堂的统计结果,及时对问题进行讲解。同时,在授课过程中,学生还可以通过“弹幕”功能参与课堂讨论,发表自己的观点与见解,由于在“弹幕”中不会出现学生的名字,学生参与课堂讨论的积极性非常高,活跃了课堂气氛,教师也能够及时了解学生的想法并做出相应的反馈。

图2

图2   雨课堂的操作界面


2.4 课后反馈

课后,“雨课堂”在教师的手机端发送本次上课的学生签到人数,课堂答题情况总结(详见图 2)。根据得分高低和用时长短评出三位优秀学生和三位预警学生,同时给出学生答题情况的全部排名。同时教师可以查看每一道客观题的回答正确率以及答题率,方便教师清楚了解学生的学习情况。针对雨课堂给出的答题报告,教师可以找到相应的学生重点关注一下,便于及时提高学生的学习积极性。另外,课后,学生也可以自己在手机端随时查看上课的课件,做到及时复习,深入了解学习内容。与此同时,课后教师也可以通过雨课堂上传一些和当堂学习内容密切相关的试题,让学生及时练习,掌握一些复杂的公式的计算方法和具有一定难度的理论知识,帮助学生对当天所学知识进行及时巩固和提高。例如,当教师讲授沉淀滴定法这一章节时,涉及到三种具体的沉淀滴定,莫尔法、佛尔哈德法、法杨司法,每一种方法的滴定剂、滴定原理,滴定适宜的酸度范围,所用指示剂,滴定终点颜色变化、适合滴定的离子等细节知识非常繁多,为了巩固学生对该部分内容的记忆及理解,教师可以设置调查问卷线上发送给学生。之后,通过雨课堂对学生答卷的反馈,及时全面地了解学生的掌握程度。

3 雨课堂在分析化学教学中的应用效果

在分析化学教学中采用“雨课堂”作为辅助工具,教师可以非常方便地开展“线上+线下”的混合式教学[12]。为了考查应用雨课堂授课后,教学在各个环节上的变化,我们把雨课堂授课班(2020年秋期班)和未用雨课堂授课的普通班(2019年秋期对照班)进行了比较(注:两届学生入学时学业水平没有明显差异)详见图 3。结果表明:在预习环节通过雨课堂推送给学生预习课件,可帮助学生进行充分的预习。而之前的普通班,学生在上课前没有预习的过程。在课堂授课环节雨课堂的签到模块,帮助教师节省点名的时间;学生端同步收看教师课件,帮助学生有效复习。弹幕功能解决了传统课堂上学生不愿主动开口的问题,有效增加了师生互动;练习题功能方便教师及时了解学生的学习情况,帮助学生深入透彻理解知识点。在分析化学整体授课过程中应用雨课堂,学生的积极性得到了极大的提高。另外,在课后环节,雨课堂为学生的学习情况提供直观的展示,能够让教师对学生的知识掌握情况做出客观的评价。教师通过雨课堂发送一些相关的课程练习题,促进学生及时复习,及时掌握当天的知识。通过一个学期采用雨课堂对分析化学授课进行改进,明显感觉到学生学习的积极性、专注度得到了极大的提高。分析化学期末考试成绩采用的是同等难度的试卷进行比较,2019级的普通班班级平均分75分,采用雨课堂教学后,2020级学生平均分86分,相比往年整体成绩也有很大幅度的改善。

图3

图3   应用雨课堂的实验班和未应用雨课堂的普通班对照表


4 结语

我们尝试把雨课堂应用到分析化学的课程教学中,实现了“线上+线下”的混合式教学。从课前预习到课堂授课,再到课后评价汇报,开启了一种全新的教学模式,并且实现了对整个教学过程的数据化分析,帮助教师找出教学薄弱环节和问题,从而有针对性、有侧重点地对学生进行授课。随着5G时代的来临,传统的教学模式将面临巨大的挑战,“线上+线下”的混合式教学必将得到飞速的发展,雨课堂教学的教学模式为推动高校教学改革的进行提供了新方案。

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