地方型本科院校基于智慧教学工具的《物理化学》教学改革实践*

张举成，严和平，徐世娟，段玉来

(红河学院 化学与资源工程学院，云南 蒙自)

《物理化学》是化学专业的专业必修课程，大多学校化学专业采用南京大学版的《物理化学》作为教材，并且在2个学期完成教学工作。《物理化学》具有内容多、公式多、定理多，逻辑推理强[1]的特点;《物理化学》的教学在地方本科类院校中大多以教师讲授为主，学生学习中普遍反映难学、难懂、考试难度大。在传统课堂中，大部分同学被动接受学习，因此学生的学习兴趣不浓厚，课堂氛围差。智慧教学工具能够帮助老师有效的管理课堂，因此探索基于智慧教学工具——雨课堂[2]，对《物理化学》的课堂教学模式、课程评价方式等进行改革和实践，取得一定的效果。

1 物理化学教学痛点分析

通过学情调查发现，教学开始的几周里大多学生都希望将本门课程学好，但由于学生是被动的学习知识，缺乏主动性，因此大约在4～6周后，学生由于学不懂，造成学习愿望下降，出现积极性不高等情况，从而导致学习成绩下滑。物理化学课程的知识难度大，知识点多，在传统教学模式中以讲授为主，学生学习吃力，而且大多数同学以死记为主，不能灵活运用定理和公式，这也是影响成绩的主要因素之一。此外，传统课堂教师教学模式单一，学生感觉学习无趣、枯燥，课堂中学生缺乏主动性和积极性，因此课堂沉闷。教师在传统课堂中的教学活动往往得不到回应，教学效果不好，学生的学习效果也不理想。

2 基于智慧教学工具的教学策略

2016年“雨课堂”作为PowerPoint中的插件使用[3]，笔者在2017年开始尝试使用雨课堂，随着改革的深入，雨课堂在教学中的运用从简单的点名、签到，向复杂的数据分析转变。通过数据分析反馈，调整教学策略，雨课堂有效的支撑了课程思政指导下的OBE教学理念[4]的课程教学改革。从教学设计、教学管理、教学模式、持续改进等方面进行。

2.1 基于智慧教学工具的教学设计

为了提高物理化学课堂教学的效率，提升学生学习积极性，基于智慧教学工具开展物理化学教学设计，主要采用“三段式”教学设计，即将 45 min 教学课堂分成三段，每段10～15 min，知识点测验和课堂讨论等教学活动在各段之间完成。在每堂课最后，都设计有小结环节，将碎片化的知识点进行整合串联。通过“三段式”教学设计，替代原来满堂灌的教学设计，学生在课堂中更积极，参与老师的教学活动更高，学生的获得感也更强。

2.2 基于智慧教学工具的教学管理

在智慧教室以及普通多媒体教室都能运用智慧教学工具管理教学，在疫情期间的线上教学也能基于智慧教学工具完成，如图1所示。笔者通过智慧教学工具尝试了线上、线下教学。在教学中，通过智慧教学工具推送检测习题或者试卷，其好处在于可以及时掌握同学对知识的掌握情况，并且每位同学都必须完成，有效的调动学生的积极性。在学生完成后，老师可以有效的知道每位同学的答案，还能得出正确率等信息，为教师调整教学策略提供支持，从而真正体现以学生为中心和OBE的教学理念。在传统课堂中习题练习，学生的积极性不足，一般难做到学情的及时反馈，即便能做到，所耗时间较长。见图2。

图1 基于智慧教学工具的《物理化学》教学管理

图2 雨课堂支撑的教学闭环

2.3 深挖课程思政因子，提升学生学习内动力

课程思政是当前教学的热点，如何在理工科纯理论型课程中有效的开展课程思政，提升学生的综合素养，也是难题之一。对课程内容进行分析，在教学中从不同角度开展家国情怀、创新创业、环保意识等思政教育。例如在第八章电解质溶液一章，利用离子在电场中的定向移动，引出“最美逆行者”的定向移动这一社会现象，从而为学生树立团结互助，一方有难八方支援的团结情，激发学生的家国情怀，制度自信等;利用每个离子运送电荷的贡献，引申出每位公民都应当为国家发展做贡献，以达到提升学生家国情怀的目的。在第十三章表面物理化学中运用接触角的讲授，拓展前沿知识，提升创新意识;运用表面活性剂结构特点的讲授，运用在浮选、洗涤剂等行业，培养学生的环保意识和创新思维等。具体见表1。

表1 物理化学(II)中课程思政点教学代表案例

2.4 数据反馈，持续改进

通过雨课堂数据反馈学生学习结果，对课前、课堂(习题和测验结果)和课后数据综合分析，调整教学策和教学设计，从而有效的达成持续改进这一教学环节，实现闭环。以第二章热力学第一定律的第五节准静态过程和可逆过程进行案例分析，以揭示智慧教学工具收集数据对教学的促进作用(见图3)。通过数据分析和改进教学，有效的落实以学生为中心，产出为导向的OBE教学理念[4]。

图3 雨课堂数据对教学改进的支撑

3 教学改革成效分析

3.1 学习成绩变化

通过改革，学生学习成绩得到了提升，2017级和2018级《物理化学》下册期末考试卷面成绩如表2所示。

从表2中成绩分布得出，经过教学改革后，学生成绩得到较大幅度提升，尤其是在80～89分段。学生成绩从侧面反应教学改革是有效的，教学改革的实施提高了学生的学习成绩，该结果与部分研究结果一致[5]。

表2 物理化学(II)学生期末考试卷面成绩分布

3.2 学习态度变化

与改革前相比，学生的学习主动性增强。学生在课堂中参与讨论、课堂习题的积极性增强，课堂弹幕和投稿数量增加明显。在课程网站的学习记录中，学生使用课程网站的频率很高(见图4)。在调研问卷中，大多数学生表明，本课程的教学改革能够有效的促进学习，提升学习兴趣。

图4 课程网站学生学习次数及视频学习时长统计

3.3 学习能力变化

教师通过学习任务的分配，学生在课前预习、课前讨论(线上、线下讨论均可，提供学习照片)、课中讨论、课后知识网络图绘制、项目式学习等，学生的能力逐步提高，大部分同学可以自主完成知识网络图，能通过合作查阅资料，讨论等完成相关项目的学习，并能在课堂中进行展示。

3.4 教学满意度分析

通过学习通发布问卷，在2018级和2019级教学中均实施了改革，学生对老师教学改革的整体满意度在97.9%和97.3%

4 结语

为提升我校学生学习效果，在我校实施基于智慧教学工具(雨课堂)的教学改革，雨课堂有效的支撑OBE教学设计的全过程，切实体现以学生为中心，以产出为导向的教学理念。智慧教学工具为形成性评价提供了可靠的数据支撑。当然在实施过程中也存在一些问题，比如学生手机卡顿无法及时完成，以及未在考试模式下，课堂测试、课后测试无法防止抄袭等问题。对《物理化学》课程的教学进行了基于智慧教学工具的改革，积累了一定的经验，可以为运用智慧教学工具开展教学改革提供一定的借鉴[6]。