王宇超，王志兵，石金靜,2，楊國程,3,＊

1長春工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，長春 130012

2吉林省實驗中學(xué)化學(xué)學(xué)科，長春 130022

3長春工業(yè)大學(xué)教務(wù)處，長春 130012

隨著新興信息技術(shù)的發(fā)展，高等教育面臨著重大挑戰(zhàn)，需要理性思考并做出主動應(yīng)對[1]。一方面，信息技術(shù)極大地促進了開放教育資源運動的發(fā)展[2]。傳統(tǒng)的課堂中，知識由教師向?qū)W生單向傳遞，學(xué)生被封閉在固定的空間，與外界的交流和溝通有限，對課程優(yōu)劣的判斷也受到局限。在新型信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，知識的傳遞轉(zhuǎn)為多向互助，各種在線課程、公開課和教學(xué)視頻層出不窮，完全打破了傳統(tǒng)課堂的界限。學(xué)生通過手機和電腦等電子設(shè)備可以隨時觀看到國際和國內(nèi)的優(yōu)質(zhì)教育資源，這意味著，所有的課程都要緊隨潮流進行有效的教學(xué)改革，打造自己的課堂特色，否則將面臨淘汰。另一方面，傳統(tǒng)課堂普遍存在學(xué)習(xí)氛圍不濃厚、積極性低和效果差等問題，電子設(shè)備的普及使得上述問題愈演愈烈。同時，被稱為“網(wǎng)絡(luò)原住民”的“00后”已經(jīng)成為高校學(xué)生主力，手機、平板和筆記本等電子設(shè)備早已融入“00后”的學(xué)習(xí)和生活，在課堂教學(xué)中試圖將學(xué)生與電子設(shè)備分割開來已變得不現(xiàn)實，更不明智。如何協(xié)調(diào)課堂教學(xué)和電子設(shè)備的關(guān)系，是教育工作者面臨的重大挑戰(zhàn)。

本文針對上述問題，提出了基于雨課堂和BOPPPS改進模型的教學(xué)設(shè)計。該設(shè)計堅持以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，突出學(xué)生的主體地位，借助智慧教學(xué)工具——雨課堂，成功地將電子設(shè)備與課堂教學(xué)融合在一起，變負面因素為學(xué)習(xí)工具。通過設(shè)置“預(yù)習(xí)、前測、隨堂測試和后測”等教學(xué)環(huán)節(jié)，幫助教師從“課前–課中–課后”全方位地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和動態(tài)，根據(jù)雨課堂后臺教學(xué)數(shù)據(jù)及時地對教學(xué)內(nèi)容和方式進行調(diào)整。我們將改進模型應(yīng)用于大學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中，并對成績和調(diào)查問卷進行了分析，結(jié)果表明，基于雨課堂和BOPPPS改進模型對課堂教學(xué)的多個方面都具有促進作用，具有較好的教學(xué)效果，為新興信息技術(shù)背景下的課堂教學(xué)改革提供了借鑒和參考。

1 相關(guān)概念

1.1 智慧教學(xué)工具——雨課堂

雨課堂是清華大學(xué)于2016年4月推出的智慧教學(xué)工具，該工具以教師最熟悉的兩個軟件(微信和PPT)為基礎(chǔ)，通過對其即有功能進行加強，實現(xiàn)了教師和學(xué)生之間的交流溝通、互動和反饋[3]。雨課堂具有以下幾個優(yōu)勢：一是不需要學(xué)生額外下載軟件，只需要學(xué)生關(guān)注公眾號，掃碼進入班級即可參與課堂教學(xué)活動；二是學(xué)生能隨時通過手機查看課件和習(xí)題等內(nèi)容，可以有效地利用碎片化時間；三是教師可以隨時隨地了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)情況并與之交流，打破了以往教師必須在固定場所辦公的限制；四是功能強大，不僅擁有眾多調(diào)節(jié)課堂氛圍、吸引學(xué)生注意力的強大功能，如：紅包、隨機點名和彈幕等，而且擁有單選題、多選題、填空題、主觀題、投票題等眾多題目類型，完全滿足教師的使用需求。新版試卷具有題目亂序和答案亂序等功能，有效地避免了利用雨課堂進行測試時的作弊情況。此外，課件推送中的不懂、留言和匿名反饋等功能也有效增強了師生之間的交流，特別對于一些不善言談的學(xué)生來說，極大地緩解了和老師面對面交流的尷尬。

1.2 BOPPPS教學(xué)模型

BOPPPS教學(xué)模型源于加拿大，近年來，在歐美等發(fā)達國家的教師技能培訓(xùn)中被廣泛使用，該教學(xué)模型強調(diào)以學(xué)生為中心，將傳統(tǒng)的一體化課堂教學(xué)過程分為導(dǎo)課(Bridge-in)、目標(Outcomes)、前測(Pre-assessment)、參與式學(xué)習(xí)(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)和總結(jié)(Summary)六個環(huán)節(jié)(見圖1)，上述六個環(huán)節(jié)的首字母連接在一起就是BOPPPS的由來，六個環(huán)節(jié)前后承接，組成完整的有效課堂教學(xué)過程。

圖1 BOPPPS教學(xué)模式的六個環(huán)節(jié)

2 基于雨課堂和BOPPPS改進模型的教學(xué)設(shè)計

BOPPPS為教師教學(xué)提供了有效的教學(xué)結(jié)構(gòu)，很多教育工作者根據(jù)自身的理解和設(shè)計將其應(yīng)用在課堂教學(xué)中，并取得了良好的教學(xué)效果[4–9]。但BOPPPS模型仍有繼續(xù)改進和優(yōu)化的空間：① 學(xué)情了解不夠深入；② 前測后留給教師的教學(xué)調(diào)整時間短，對教師應(yīng)變能力要求高，容錯性差；③ 參與式學(xué)習(xí)時間過長，容易產(chǎn)生“低頭族”[10]，學(xué)習(xí)效果檢驗不及時[11]；④ 只對課堂進行了模塊劃分，忽視了教學(xué)內(nèi)容的連續(xù)性，缺少課節(jié)之間的銜接手段。

史靜寰等人[12,13]強調(diào)，在堅持以學(xué)生為中心的理念下，教學(xué)改革應(yīng)該圍繞學(xué)生進行，以學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高為根本目的，以學(xué)生評價作為教學(xué)質(zhì)量的評價標準，讓學(xué)生真正地參與到教學(xué)改革過程中?；诖耍覀冊诮?jīng)典的BOPPPS教學(xué)模型基礎(chǔ)上，堅持“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念、以學(xué)生為教學(xué)改革主體、以了解學(xué)情為手段、以學(xué)生受益為目的、以學(xué)生評價為標準、以雨課堂為工具，對課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)進行了重新規(guī)劃和設(shè)計。

為加強課前學(xué)情掌握，解決教學(xué)調(diào)整時間短等問題，增加了預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。通過對學(xué)生預(yù)習(xí)情況的分析，促進教師對課前學(xué)情的掌握，從而有針對性地對課堂教學(xué)進行規(guī)劃設(shè)計。

為加強課中學(xué)情掌握，提升學(xué)習(xí)效果，增加了學(xué)習(xí)過程中的隨堂測試。大學(xué)化學(xué)課程內(nèi)容抽象、邏輯性強。如“核外電子運動狀態(tài)”部分內(nèi)容，量子數(shù)的含義和取值范圍，是學(xué)習(xí)“核外電子排布”的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)課堂里，教師無法及時了解學(xué)情，往往講完“量子數(shù)”直接講“核外電子排布”，學(xué)生對“量子數(shù)”理解不透徹，自然無法學(xué)好“核外電子排布”。為此，我們增加了隨堂測試。學(xué)完量子數(shù)直接推送測試題，針對學(xué)生掌握較差的內(nèi)容，組織學(xué)生再次進行參與式學(xué)習(xí)。待學(xué)生很好地掌握量子數(shù)等內(nèi)容，再進行“核外電子排布”的學(xué)習(xí)。

為加強課后學(xué)情掌握，促進學(xué)生對知識的消化吸收，解決作業(yè)批改和課節(jié)銜接等問題，在課后設(shè)置了后測環(huán)節(jié)。大學(xué)化學(xué)采用大班授課，學(xué)生人數(shù)眾多，教師無法及時批改作業(yè)，也無法了解學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握情況；同時，課程前后章節(jié)銜接緊密、關(guān)聯(lián)性強。例如，第四章化學(xué)反應(yīng)與能源是課程的重點內(nèi)容，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點之一，分為“熱化學(xué)與能量轉(zhuǎn)化”“化學(xué)反應(yīng)的方向和限度”“化學(xué)平衡和反應(yīng)速率”“氧化還原反應(yīng)和能源的開發(fā)和利用”四部分，四次課講完。恒壓反應(yīng)熱是引出焓變和吉布斯函數(shù)變的基礎(chǔ)內(nèi)容，由吉布斯函數(shù)變判斷反應(yīng)進行的方向，引出反應(yīng)熵和化學(xué)平衡，有了前三次課的基礎(chǔ)，學(xué)生才能更好地學(xué)習(xí)原電池和能斯特方程。無論哪部分內(nèi)容掌握不到位，都會影響后續(xù)學(xué)習(xí)。而且，本章內(nèi)容包含大量計算公式，學(xué)生需要大量的習(xí)題和足夠的時間來消化吸收。在課后設(shè)置后測環(huán)節(jié)，可以給學(xué)生充足的復(fù)習(xí)時間，雨課堂的使用也有效解決了作業(yè)批改給教師帶來的困擾。

通過上述環(huán)節(jié)的設(shè)計，實現(xiàn)了將學(xué)情了解貫穿“課前–課中–課后”全過程。教師針對學(xué)情反饋，對課堂教學(xué)做出調(diào)整，凸顯了學(xué)生在教學(xué)改革中的主體地位，強化了教學(xué)內(nèi)容的連續(xù)性和課堂教學(xué)的有效性，促進了學(xué)生知識與能力的有效提升，為其他課程的教學(xué)提供了可借鑒的教學(xué)設(shè)計模式，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于雨課堂的BOPPPS改進模型設(shè)計

3 基于雨課堂的BOPPPS改進模型

改進的教學(xué)模型共七個環(huán)節(jié)。其中課前環(huán)節(jié)為預(yù)習(xí)，課中涵蓋了經(jīng)典BOPPPS教學(xué)模型的導(dǎo)入、目標、前測、參與式學(xué)習(xí)和總結(jié)五個環(huán)節(jié)。在參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中加入了隨堂測試，根據(jù)隨堂測試的反饋，對參與式學(xué)習(xí)進行調(diào)整，然后再通過隨堂測試對調(diào)整后的參與式學(xué)習(xí)效果進行檢驗。這一環(huán)節(jié)可多次反復(fù)，以促進學(xué)習(xí)效果。課后包含一個環(huán)節(jié)——后測，給學(xué)生充分的時間復(fù)習(xí)和思考，綜合后測和下次課的課前環(huán)節(jié)——預(yù)習(xí)，共同為教師提供課前的學(xué)情反饋，指導(dǎo)下次課的課堂教學(xué)。下面，以大學(xué)化學(xué)課程為例，對基于雨課堂的BOPPPS改進模型在教學(xué)中的應(yīng)用，進行詳細介紹。

3.1 預(yù)習(xí)

通過雨課堂提前發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容，布置學(xué)生觀看PPT等教學(xué)資源，進行預(yù)習(xí)。學(xué)生可以通過反饋功能與教師進行交流和溝通，教師通過后臺數(shù)據(jù)了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，根據(jù)反饋信息，對課堂教學(xué)進行調(diào)整，如圖3所示。

圖3 預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)圖例

3.2 導(dǎo)入

簡單地講，就是用最簡潔的方式，最大限度地引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，吸引學(xué)生的注意力。導(dǎo)入的形式可以是圖片、視頻、熱點話題或有趣的現(xiàn)象。以“化學(xué)鍵和分子間力”為例，可以播放壁虎在豎直又光滑的玻璃上爬行的短視頻(見圖4)，然后提出問題：壁虎為什么可以在豎直的玻璃上爬行呢？引起學(xué)生注意力，展開討論，然后向?qū)W生展示壁虎爪子的微觀圖片，揭示答案：壁虎的爪子有特殊的結(jié)構(gòu)，這種特殊的結(jié)構(gòu)使它的爪子和玻璃之間形成了較強的分子間力。那什么是分子間力呢？接下來我們一起來學(xué)習(xí)“3.3 化學(xué)鍵和分子間力”。

圖4 導(dǎo)入環(huán)節(jié)圖例

3.3 目標

這一環(huán)節(jié)與經(jīng)典BOPPPS教學(xué)模型并無差別，導(dǎo)入之后用簡潔的語言向?qū)W生闡明學(xué)習(xí)目標。讓學(xué)生在頭腦中建立學(xué)習(xí)預(yù)期：經(jīng)過一節(jié)課的學(xué)習(xí)，會學(xué)到什么知識？掌握什么技能？這樣有助于學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率。

3.4 前測

教師根據(jù)上次課的后測和預(yù)習(xí)的反饋信息，針對學(xué)生不懂、難以理解、課程重點、難點或?qū)W生理解有偏差的內(nèi)容，制作前測試題。題目的形式以單選、多選和填空為宜，時間控制在5 min左右，教師可以從雨課堂后臺隨時掌握前測的統(tǒng)計結(jié)果，并對教學(xué)進行適當?shù)恼{(diào)整，前測結(jié)束后，針對學(xué)生錯誤率較高的知識點進行講解，如圖5所示。

圖5 前測環(huán)節(jié)圖例

3.5 參與式學(xué)習(xí)+隨堂測試

這一環(huán)節(jié)是整個教學(xué)模型的設(shè)計重點，也是整個課堂的核心部分。經(jīng)過后測、預(yù)習(xí)和前測的三重反饋，教師已經(jīng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況有了比較詳細的了解，通過事先設(shè)計的師生互動，營造活躍的學(xué)習(xí)氛圍，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入知識體系。例如，在講完分子間力的種類之后，為了讓學(xué)生真正掌握分子間力的種類與區(qū)別，可以通過雨課堂發(fā)送測試題“C6H6和CCl4兩種分子之間存在何種形式的分子間力？”，組織學(xué)生分組討論，小組成員經(jīng)過討論之后統(tǒng)一答案。在講完雜化軌道理論以后，可以發(fā)送幾個判斷中心原子雜化軌道類型的測試題，根據(jù)學(xué)情反饋，迅速地了解學(xué)生對雜化軌道理論的掌握情況。如圖6所示，隨堂測試可以安排在幾個重要的知識點之后，也可以針對某一知識點反復(fù)進行“參與式學(xué)習(xí)+隨堂測試”。每隔15–20 min可以進行一次隨堂測試，這樣相當于將長時間的參與式學(xué)習(xí)+后測變成了數(shù)個短時間的參與式學(xué)習(xí)+隨堂測試。其優(yōu)勢在于能夠在參與式學(xué)習(xí)過程中隨時了解學(xué)生對知識的掌握和運用情況，并且能夠根據(jù)學(xué)情反饋對教學(xué)做出調(diào)整。從學(xué)生角度來看，這樣的設(shè)計能夠能有效集中學(xué)生注意力，幫助他們在學(xué)完每一個重要的知識點之后都能及時地“學(xué)以致用”，有助于知識的充分吸收和運用。在參與式學(xué)習(xí)過程中，教師還可以利用雨課堂的紅包、彈幕和隨機點名等功能對課堂氣氛進行調(diào)節(jié)，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

圖6 “參與式學(xué)習(xí)+隨堂測試”環(huán)節(jié)示意圖

3.6 總結(jié)

經(jīng)過參與式學(xué)習(xí)+隨堂測試的教學(xué)環(huán)節(jié)之后，教師對課堂教學(xué)進行總結(jié)。簡要地概述本次課的知識要點和能力要點，再次幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標。對參與式教學(xué)和測試進行總結(jié)和評價，并適當?shù)乇頁P表現(xiàn)突出的學(xué)生，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情?？偨Y(jié)環(huán)節(jié)還有一個任務(wù)就是對后測以及下次課的內(nèi)容進行預(yù)告，讓學(xué)生對下次課產(chǎn)生一定的學(xué)習(xí)預(yù)期。

3.7 后測

在改進模型中，我們將后測環(huán)節(jié)設(shè)置在課后。主要基于兩方面考慮，一方面，在課堂教學(xué)中，隨堂測試已經(jīng)完成了對學(xué)習(xí)效果的檢驗，不必在課中再設(shè)置測試環(huán)節(jié)；另一方面，學(xué)生對知識的消化與吸收需要一個過程，并不是一蹴而就的，將后測設(shè)置在課后，學(xué)生有充分的時間對知識進行鞏固和復(fù)習(xí)。通過雨課堂發(fā)送后測試卷，試卷的提交時間通常設(shè)定在課程結(jié)束當天晚上，這樣既給了學(xué)生充分的復(fù)習(xí)時間，又能督促學(xué)生及時對課程內(nèi)容進行總結(jié)和復(fù)習(xí)。教師根據(jù)后測的反饋信息(后測環(huán)節(jié)圖例可參考圖5)，結(jié)合下次課的預(yù)習(xí)反饋，對下次課堂教學(xué)進行設(shè)計。例如，第四章第二節(jié)“化學(xué)反應(yīng)的方向與限度”中，摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)變ΔrGm與標準摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)變存在定量關(guān)系：其中Q為反應(yīng)商。當反應(yīng)達到平衡時，反應(yīng)商為一常數(shù)，即標準平衡常數(shù)K?，K?是下次課“化學(xué)平衡與反應(yīng)速率”的重要內(nèi)容，學(xué)生對ΔrGm和反應(yīng)商Q的理解程度直接影響到“化學(xué)平衡與反應(yīng)速率”的學(xué)習(xí)。教師可以在“化學(xué)反應(yīng)的方向與限度”內(nèi)容結(jié)束后，開展“后測”環(huán)節(jié)，推送關(guān)于ΔrGm和反應(yīng)商Q的習(xí)題，如：已知空氣中CO2的分壓為0.04 kPa，問298.15 K時CaCO3(s)的分解反應(yīng)是否自發(fā)？若使該反應(yīng)自發(fā)，溫度應(yīng)高于多少度？將其制作成兩道選擇題，考查學(xué)生對于反應(yīng)方向的判斷、反應(yīng)商Q的書寫以及任意溫度T下ΔrGm的求解等能力。學(xué)生通過習(xí)題對所學(xué)內(nèi)容進行復(fù)習(xí)理解，教師根據(jù)學(xué)生答題情況，就能了解學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的掌握程度，進而對下次課的“化學(xué)平衡與反應(yīng)速率”進行設(shè)計。

以上就是基于雨課堂的BOPPPS改進模型的七個環(huán)節(jié)。七個教學(xué)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，層層遞進，實現(xiàn)了教師對“課前–課中–課后”全過程的學(xué)情掌控。同時，教師可以通過查看后臺測試數(shù)據(jù)，隨時了解學(xué)生的出勤情況，免去了考勤這一環(huán)節(jié)；后測還可以代替紙質(zhì)版作業(yè)，為教師在作業(yè)批改等方面節(jié)省大量時間，這對于大班教學(xué)的課程非常具有借鑒意義和價值。為了使改進的教學(xué)模型更好地發(fā)揮作用，教師需要對成績考核做出相應(yīng)的調(diào)整。以大學(xué)化學(xué)課程為例，傳統(tǒng)的成績比例為：出勤10%，作業(yè)10%，課堂表現(xiàn)10%，期末70%。在采用基于雨課堂的BOPPPS改進模型之后，成績考核中增加了過程性評價的比重，達到40%，期末成績則減至60%。過程性評價中，除了10%的能力拓展分數(shù)，其余30%均來自前測、隨堂測試、后測、學(xué)生互評以及參與式學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)。這樣的調(diào)整不僅可以促進學(xué)生對學(xué)習(xí)過程的重視和反思，而且有利于實現(xiàn)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。為了檢驗基于雨課堂的BOPPPS改進模型的實效性，我們對學(xué)生成績和調(diào)查問卷結(jié)果進行了分析。

4 實施效果

4.1 成績分析

在大學(xué)化學(xué)課程中，我們選取了兩個人數(shù)均為73人的班級作為對比，實驗班采用基于雨課堂的BOPPPS改進模型，對照班為傳統(tǒng)教學(xué)模式授課。兩個教學(xué)班均為同一專業(yè)本科生，入學(xué)成績基本持平，期末考試由課題組統(tǒng)一出題，集中判卷。成績見表1、表2、圖7和圖8，兩個教學(xué)班成績均呈正態(tài)分布(見圖7)，實驗班的平均分比對照班多達8.51分(見表1)。在70分以上的各分數(shù)段中，實驗班人數(shù)均高于對照班(見圖2)。我們對兩個班的成績進行了統(tǒng)計分析(見表2)，結(jié)果顯示，實驗班成績明顯優(yōu)于對照班，表明基于雨課堂的BOPPPS改進模型能夠促進學(xué)生對大學(xué)化學(xué)知識的理解和運用。

表1 實驗班和對照班成績對比

表2 實驗班和對照班成績對比

圖7 實驗班級和對照班級的成績正態(tài)分布圖

圖8 實驗班級和對照班級各分數(shù)段人數(shù)百分比對照圖

4.2 問卷調(diào)查結(jié)果分析

為了更好地了解改進模型的有效性。我們在考試成績發(fā)布后采用雨課堂問卷的形式搜集了學(xué)生的評價反饋(見圖9)。學(xué)生從多個角度對改進模型進行評價，評價分為“非常符合、比較符合、不太符合和不符合”四個檔次，共發(fā)放調(diào)查問卷73份，回收73份，有效率100%，在各項評價中，所有同學(xué)均未選擇“不符合”。從調(diào)查結(jié)果可以看出，基于雨課堂的BOPPPS改進模型得到了學(xué)生的認可，學(xué)生普遍認為該模型有助于提升預(yù)習(xí)效果(95%)，有助于對知識的復(fù)習(xí)和理解(95%)，能夠增強其學(xué)習(xí)的積極性和主動性(93%)，提升了學(xué)習(xí)興趣(90%),增加了學(xué)生之間、師生之間的交流互動(89%)。采用改進模型，學(xué)習(xí)過程有參與感(90%)，能感受到被尊重(90%)，學(xué)習(xí)效率有了較大的提升(93%)。

圖9 學(xué)生對學(xué)習(xí)效果的評價反饋

5 結(jié)語

在經(jīng)典有效教學(xué)模型BOPPPS基礎(chǔ)上，堅持以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，以學(xué)生為教學(xué)改革主體、以了解學(xué)情為手段、以學(xué)生受益為最終目的、以學(xué)生評價為標準，對教學(xué)結(jié)構(gòu)進行了規(guī)劃和設(shè)計，提出了基于雨課堂的BOPPPS改進模型，闡述了設(shè)計思想，探討了教學(xué)環(huán)節(jié)的實施，并對實施效果進行了分析和評價。該教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計使教師對學(xué)情的了解貫穿“課前–課中–課后”全過程，強化了教學(xué)內(nèi)容的連續(xù)性，切實提升了教學(xué)效果，對課堂教學(xué)具有一定的借鑒意義和推廣價值。