雨课堂在配位化学课程教学中的实践与探索
时间：2023-06-26 21:05:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
何良
华南农业大学材料与能源学院 广东广州 510642
配位化学是无机化学中一门重要的分支学科，是无机化学与有机化学、物理化学、分析化学、生物化学、药物化学、材料科学等学科相互交叉与融合所形成的最具活力的化学前沿学科之一。21世纪的配位化学被认为在现代化学中处于中心地位，已成为众多学科相互融合与渗透的交叉点和相互联系的桥梁。作为本校应用化学专业的一门专业选修课程，它的主要任务是使学生掌握配位化学的基本知识、基本理论、研究方法、应用及发展趋势，增强学生的专业素质，激发学生对化学类学科的兴趣，培养学生正确的学习方法、逻辑思维和创新理念，培养符合“新工科”背景下的具有创新精神和实践能力的人才。此外，在教学过程中适时融入配位化学课程含有的思政元素，激发学生爱国情、强国志、报国行的情怀与信念。
近年来，随着信息技术的不断进步，“互联网+教育”对传统课堂教学模式提出了挑战并且极大地刺激了高校教育改革的理念革新[1]。2019年9月，教育部等十一部门联合印发了《关于促进在线教育健康发展的指导意见》。该文件指出在线教育的重要性，在线教育是教育服务的重要组成部分，未来要大力提升在线教育的基础设施建设水平。同时，互联网、大数据、人工智能等现代信息技术将更加广泛地应用到教育领域，不断完善在线教育的规模，丰富在线教育的资源和服务。2022年，现代化信息网络技术与教育实现深度融合，在线教育的质量和水平不断提升，资源和服务标准体系也将全面建立，在建设学习型社会方面取得重要进展。混合式教学是一种将在线教学形式和传统教学形式的优势结合起来的包括“线上”部分和“线下”部分的教学模式。通过在线教学和传统教学两种不同教学组织形式的有机结合，实现部分课程内容由学生自主学习，部分内容由教师课堂讲授，将学生的学习由浅到深地引向深度学习[2]。
“雨课堂”是学堂在线与清华大学在线教育办公室联合研发的一种基于互联网的智慧教学APP软件。它是一个能够简便地连接教师和学生的智能终端，在课程教学的课前—课上—课后的各个环节都能发挥重要作用，极大地便利教师的授课和学生的学习，推动传统教学模式的改革创新。它将PPT课件、智能手机、微信、MOOC、微课等元素融合到一起，通过“线上”学习与课堂教学的有机结合，全面提升课堂教学质量，增加师生互动，使教学过程更为高效便捷。雨课堂不仅是教学工具的新发展，也是在教学方式上的新探索。由于雨课堂具有较强的后台功能、到位的人工服务、及时的数据分析、简便的使用方法等优点，目前已开始在各大高等院校争相研究实践[3-7]。
在此之前，本校配位化学课程采用的教学方法是传统的以教师为中心的教学方法，即采用教室现场讲授式为主，教师讲授知识在先，学生学习掌握知识在后的传统教学模式。讲授式教学方法是目前我们教学过程中最常用的一种教学方法，它以课堂讲授为主要途径，主要强调教师的“教”的作用，较大程度上忽视了学生“学”的主体作用。这种传统的教学方法被认为是“填鸭式”教学，教师与学生之间缺乏足够的交流，教与学两者缺乏有机结合而相互脱节，过度重视理论知识的灌输而不注重培养学生的实践创新能力。此前的这种教学模式使得这门理论性较强的课程不能取得令人满意的教学效果，难以达到培养应用型本科人才的目标。
配位化学课程面向的是大学三年级应用化学专业的学生，是一门重要的选修课程。配位化学课程的内容涵盖基本理论、基本原理、概念、公式、研究方法、物质性质、实际应用等多方面的知识，其中的一些理论性知识较抽象、晦涩，难以透彻理解，学生在学习过程中可能会觉得比较枯燥或比较难学。特别是对于一些化学基础较为薄弱的学生，学习该门课程更显困难。如果不能充分调动学生的学习热情和积极性以及活跃课堂气氛，可能会使教学效果不理想。配位化学作为一门发展快速的前沿交叉学科，课程内容必须要体现综合性、前沿性、实践性、创新性等特点。随着现代化信息网络技术的蓬勃发展，慕课、微课、在线课程等在各大高等院校中被广泛应用，对教学质量的提升有很大的帮助，但在实时互动方面，还存在明显的不足，信息滞后的问题比较突出。例如，对学生的课前预习进度、预习效果分析及反馈意见的收集；
上课时师生实时交流互动和授课效果的评估；
随堂测试成绩的快速分析等这些问题还不能完全解决。因此，在配位化学课程的教学过程中融入一种智慧型网络信息化工具“雨课堂”，构建一个包含课前、课中和课后的全方位线上线下的师生互动教学模式，提升该课程的教学质量与教学效果，并将此作为一种新型高效的教学模式，实现对传统教学模式的改革创新。
2.1 雨课堂教学的课前准备
根据雨课堂线上线下混合式教学的特点系统地整理配位化学课程相关的教学资料，制作一套完善的雨课件及相关内容。教师通过客户端提前给学生推送课程教学预习PPT、微课小视频、预习思考问题等教学资料，供学生课前预习，如某次课程主要内容的背景知识介绍、基本概念和基本理论简介、理论的基本应用介绍、优秀科学家事迹以及一些简单的预习题等。通过合理的安排，激发学生的学习兴趣和积极性，为正式上课做好前期准备与铺垫。例如，在学习“配合物的化学键理论”章节时，让学生提前预习了解以下基本概念：价键理论、晶体场理论、晶体场分裂能、晶体场稳定化能等。经过预习，学生在课堂上就更容易理解掌握这些知识，教师也有更充足的时间对授课内容进行深化与扩展。
此外，预习环节还可以推送配位化学课程含有的思政元素，通过介绍化学键理论的发展历程和相关理论的优势和局限性，使学生感受到人类认识的局限性和科学发展的无限性。通过配位理论的发展过程和科学发展的艰辛，培养学生勇于探究与实践的科学精神。在推送这些预习内容的同时，还可以设置一些简单的思考题，等学习到相关内容时再进行解答，提高学生的学习效果。预习内容推送后，要求学生在正式上课之前预习完毕，在雨课堂实时采集学生预习信息。从完成预习任务的学生占比了解学生学习态度，从而针对学习懈怠学生建立预警机制；
从学生预习时的反馈信息了解各章重难点，从而在授课时加强相关内容的讲解。
2.2 课堂教学环节
课堂教学开始时，学生通过智能手机微信扫课程码或输入课程暗号进入雨课堂，同步教师的授课PPT内容。同时，教师可以通过雨课堂的签到功能进行课堂考勤，在上课学生人数较多的情况下，这节约了大量的课堂时间，第一时间为教师提供了学生的上课出勤情况，为学生和教师都提供了极大的便利。学生进入雨课堂后，教师开始课堂授课。在上课过程中，学生可以点击“不懂”反馈对相关知识点的掌握情况。在讲解完某个知识点后，教师可以利用雨课堂的随堂测验功能，在课件中植入测试题目，让学生进行随堂测验。比如讲完配位数、配体分类、配合物的命名等知识点后，可以插入关于这些内容的练习题。再比如讲解配合物的立体异构现象时，插入主观选择题，考查学生对各种异构现象的掌握情况。有时候知识点较多，如果只讲授不加以练习，学生很可能会对知识点理解和掌握不好。进行一定的练习，可以让学生加深理解并更好地掌握所学的内容。同时，限时小测试能够快速反映学生的学习情况，有的学生答题又快又准，有的学生答题准确率不高，如果有学生没参与答题也会被记录。答题结束后，雨课堂在课件上显示题目答案的同时也会统计回答该题的正确率，学生可以立即看到自己和其他同学的作答情况，教师根据测试的结果对学生存在的问题进行及时解答，这些对教学质量的提升有很好的促进作用。
由于配位化学这门课程具有较多理论性的内容，有些内容学生较难掌握，一些重要概念比较难理解，有时课堂气氛会比较沉闷枯燥。这时教师可以通过雨课堂的“弹幕”功能与学生进行课堂的实时互动或者利用红包功能和随机点名功能让学生来回答问题和参与讨论。这些措施都能有效活跃课堂气氛，提高教学效果。以讨论配合物的合成为例，对于同一个配合物的合成，学生可能会设计出不同的合成路线，这时教师可以组织学生进行讨论，选择最合理可行的方法，让学生“知其然，知其所以然”。此外，学生可以随时通过手机回看教师授课的课件，如果单纯地使用多媒体放映课件的形式授课，学生只能看到教师当前展示的内容。该功能有助于学生结合课件前后相关内容充分理解并掌握知识点。即使在课堂授课结束后，学生仍然可以利用回看课件这个功能进行复习，巩固所学习的内容。
2.3 课后总结与复习
雨课堂课后的数据分析客观地反映了教学过程的情况和教学效果，可以帮助教师及时掌握学生学习的情况，进而针对性地调整教学内容或教学方法策略。教师查看在雨课堂讲解中学生标记“不懂”的相关课件内容，及时了解学生的知识掌握情况。当各章节授课结束后，教师通过分析学生课堂答题的数据，了解学生学习的情况，之后根据各章重点和难点内容布置课后作业，要求学生在规定的时间内完成。课后作业是反映学生学习效果和巩固所学内容的重要方法之一，雨课堂可以方便地布置题型多样化的作业，例如单选题、多选题、填空题、主观题等。对于客观题(选择题和填空题)，雨课堂可以实时反馈学生的作答情况，便于学生及时查漏补缺和教师了解学生的学习情况。学生完成作业后，教师可快速批改作业并得到详细的学生完成情况分析。对于个别学习出现困难或者学习不积极的学生，教师可以及时跟他们沟通交流以及对他们进行个性化的辅导，督促他们完成课程相关的任务。
学生每次在课堂上答题和随堂测验的结果，可以作为期末总评成绩的一部分，避免学生出现期末考试“临时抱佛脚”而平时不认真学习的情况，督促学生重视平时的学习，培养良好的学习习惯。本课程根据配位化学课程的特点制定了一套合理的全过程的学生评价体系，学生的课程成绩将由两部分组成：平时成绩(50%)、期末考试成绩(50%)。其中，平时成绩包括：课堂考勤(5%)、课堂表现(回答问题与讨论，5%)、课堂答题和随堂测验(20%)、作业与课程论文(20%)。在这样的成绩评定体系下，学生的学习积极性和学生在教学过程的参与度都明显提高。
2.4 课外扩展学习
为了开阔学生的视野，教师可根据实际情况在雨课堂推送配位化学课程相关的拓展学习内容，如推送与配位化学相关的化学史介绍、诺贝尔化学奖、趣味实验、著名化学家的故事等拓展学习资源。配位化学是一门前沿交叉学科，配位化学的教学应该时刻保持着学科前沿性，因此定期发布课程相关领域的学术报告和重要的科研论文，如生物无机化学、有机金属化合物、超分子化学、分子机器、稀土配合物、新型MOFs、COFs材料等方面的学术内容，让学生进行阅读、学习、讨论或进行文献汇报，这有助于培养学生的科学思维和科研创新能力。同时，配位化学也注重理论联系实际、教学科研相辅相成，吸收对配位化学感兴趣的同学到课题组实验室进行更深入的研究性、创新性学习，鼓励和支持学生参加大学生创新创业大赛等各类学科竞赛，理论与实践相结合，培养具有创新精神和实践能力的人才。
实践证明，在配位化学课程的教学过程中融入雨课堂这种智慧型网络信息化工具，能够构建起一个包含课前、课中和课后的全方位线上线下的师生互动教学模式，课程教学的效果有明显的提升，主要体现在以下方面：(1)学生对配位化学课程的学习兴趣增加，近三年本科生选课学生人数逐年上升，学生对本门课程的评价良好；
(2)学生的期末考试成绩和总评成绩稳步提升，学生的作业、课堂小测、课程论文等完成质量也有明显提升；
(3)到本课题组实验室进行更深入科研训练的学生人数和参加大学生创新创业大赛等各类学科竞赛的学生人数明显增加。近两年来，在笔者的指导下，本科生参加大学生创新训练项目获国家级立项两项。
配位化学是一门重要的化学前沿交叉学科，本课程的学习有助于增强学生专业素质，提升学生的创新实践能力。雨课堂作为一种新型的混合教学模式悄然崛起，当前在各大高校中应用广泛，它将前沿的教育理念与互联网技术巧妙融合。通过“雨课堂”这个智慧型教学工具，构建一个包含课前、课中和课后的全方位线上线下的师生互动教学模式，充分发挥“互联网+”的优势，实现对传统教学模式的改革创新，可以有效提升配位化学课程的教学质量，达到培养应用型本科人才的目标。
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