翻轉(zhuǎn)課堂在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

王迎　張為超

摘要：物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合了化學(xué)化工相關(guān)學(xué)科所需的基本研究技術(shù)和基礎(chǔ)知識(shí)，在大學(xué)化學(xué)化工各學(xué)科教育中占據(jù)重要地位。本文結(jié)合物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，總結(jié)出傳統(tǒng)教育教學(xué)方法在該課程中的不足之處，并結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了用翻轉(zhuǎn)課堂指導(dǎo)物理化物實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施方案及其可行性。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）06-0275-02

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)對(duì)專業(yè)知識(shí)背景、知識(shí)遷移能力、實(shí)踐操作能力都要求很高的學(xué)科。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的重要性不僅體現(xiàn)在其對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能的培養(yǎng)上，更體現(xiàn)在該課程應(yīng)能最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、養(yǎng)成學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的思維方式。[1，2]《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》明確提出“到2020年基本實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化，基本形成學(xué)習(xí)型社會(huì)，進(jìn)入人力資源強(qiáng)國(guó)”。[3]因此，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教育質(zhì)量的高低和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的好壞直接關(guān)系著未來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維人才的關(guān)鍵。如何在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中既保證學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作技巧，又能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、擴(kuò)展所學(xué)知識(shí)與技能是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程亟待解決的問(wèn)題。

一、傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般教學(xué)過(guò)程主要包含以下三個(gè)步驟：首先，教師課堂講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒒驹怼?shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)操作中需注意的事項(xiàng)；其次，學(xué)生根據(jù)教師講解的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；再次，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告；最后，教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告得到信息反饋。以上流程在實(shí)際教學(xué)中存在的主要問(wèn)題如下：

1.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理往往涉及到大量的計(jì)算及公式演變，實(shí)驗(yàn)操作中所使用的儀器設(shè)備也較為復(fù)雜，學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)充分理解并將其和具體的實(shí)驗(yàn)步驟關(guān)聯(lián)起來(lái)。因此造成學(xué)生“知其然，不知其所以然”的結(jié)果，學(xué)生在課堂上僅能進(jìn)行機(jī)械式的重復(fù)操作，很難發(fā)揮其創(chuàng)造性。

2.傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中教師在課堂上詳細(xì)拆解實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)，一方面容易使學(xué)生產(chǎn)生惰性心里，課前不積極預(yù)習(xí)，課上不獨(dú)立操作，課后不認(rèn)真反思；另一方面當(dāng)實(shí)驗(yàn)所需儀器和操作過(guò)程和課本不一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生信息的滯后，加重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的厭煩和應(yīng)付心理。

3.學(xué)生的理解能力和知識(shí)水平差距較大，傳統(tǒng)教學(xué)中統(tǒng)一化的教學(xué)模式很難滿足學(xué)生的個(gè)體需求，而我國(guó)多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)課程仍以分組的形式展開(kāi)，這就造成基礎(chǔ)較好的學(xué)生能夠積極參與到實(shí)驗(yàn)課程中，而專業(yè)基礎(chǔ)較差的學(xué)生處于被動(dòng)狀態(tài)，甚至不參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從而加劇了學(xué)生之間的差距。

4.教師通過(guò)學(xué)生課后提交的“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的形式獲得學(xué)生對(duì)教育活動(dòng)的反饋，信息傳遞不及時(shí)，不利于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)過(guò)程。

以上問(wèn)題的存在極大地影響了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，無(wú)法充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造力。[4]在新的時(shí)代背景下，必須對(duì)傳統(tǒng)的物理化學(xué)教學(xué)方式進(jìn)行改革以適應(yīng)社會(huì)對(duì)高級(jí)人才的需求，激發(fā)學(xué)生的探索欲望和創(chuàng)新精神，養(yǎng)成學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

二、翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

翻轉(zhuǎn)課堂一詞最早起源于1996年，其英文全稱為“Flipped Classroom”，自其在邁阿密大學(xué)首次嘗試之后，該教育模式便在世界范圍內(nèi)得到了大規(guī)模的推廣應(yīng)用。[5，6]和傳統(tǒng)教育模式不同，翻轉(zhuǎn)課堂把學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)間和空間拓展到課堂之外，課堂中學(xué)生和教師通過(guò)開(kāi)展多種形式的討論完成知識(shí)內(nèi)化，課后學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整理和拓展。翻轉(zhuǎn)課堂在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在如下方面：

1.學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間被拓寬，學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行自我教學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理中的重點(diǎn)難點(diǎn)可反復(fù)學(xué)習(xí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中的存疑點(diǎn)可以提前和教師及同學(xué)進(jìn)行交流，在實(shí)驗(yàn)課程的具體操作中做到心中有數(shù)，并加深其對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。

2.學(xué)生從被動(dòng)的受教者變成了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中有指導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)者和合作學(xué)習(xí)者，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中的主觀能動(dòng)性、學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新性。

3.教師有機(jī)會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一的答疑解惑，有利于教師掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而有針對(duì)性地制定課后拓展練習(xí)內(nèi)容，做到“因材施教”。

4.教師及作為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的主導(dǎo)者也親身參與到課程討論中，教師和學(xué)生進(jìn)行交流的時(shí)間和空間不僅被局限在教學(xué)過(guò)程中。師生交流途徑的拓寬有利于教師及時(shí)檢測(cè)學(xué)生的進(jìn)度，能夠在第一時(shí)間得到教學(xué)質(zhì)量的反饋，并及時(shí)對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。[7]

翻轉(zhuǎn)課堂是信息技術(shù)進(jìn)步在教育改革中的反映，它從根本上改變了傳統(tǒng)教育教學(xué)模式的流程，在促進(jìn)學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)等方面都發(fā)揮了極大的作用。將翻轉(zhuǎn)課程應(yīng)用于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中是對(duì)該課程教育教學(xué)改革的一種積極有效的探索。

三、翻轉(zhuǎn)課堂在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)教學(xué)模式最根本的不同是在于將知識(shí)講解的過(guò)程擴(kuò)展到課堂之外，在課堂中則最大限度地完成了知識(shí)的內(nèi)化過(guò)程。具體實(shí)施步驟如下：

首先，視頻及講義的準(zhǔn)備。教師可根據(jù)教學(xué)大綱結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制作相應(yīng)的教學(xué)視頻或PPT。教學(xué)視頻應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)原理介紹、儀器型號(hào)及使用方法介紹和實(shí)驗(yàn)操作演示三部分內(nèi)容，并在教學(xué)視頻中預(yù)留少量測(cè)驗(yàn)，用于讓學(xué)生對(duì)其學(xué)習(xí)成果進(jìn)行自檢。

其次，課堂上的討論及疑難點(diǎn)的解惑。課前學(xué)習(xí)并不能代替課堂教學(xué)活動(dòng)，特別是在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)這類注重學(xué)生實(shí)際操作和動(dòng)手能力的課程中，課堂教學(xué)活動(dòng)顯得尤為重要。在學(xué)生完成課前學(xué)習(xí)后，教師在課堂中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)多種形式的討論，針對(duì)學(xué)生遇到的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)等地方進(jìn)行重點(diǎn)講解。

再次，實(shí)驗(yàn)操作中的實(shí)時(shí)指導(dǎo)和監(jiān)督。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)包含具體的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)等部分。通過(guò)課前學(xué)習(xí)和課堂討論，學(xué)生對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)有了初步的理解，但還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)部分對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。教師在該部分的指導(dǎo)和監(jiān)督一方面可以保證安全、順利地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程，另一方面也可及時(shí)處理實(shí)驗(yàn)操作中的異常現(xiàn)象，并調(diào)動(dòng)學(xué)生認(rèn)真思考實(shí)驗(yàn)異常的原因。

然后，課后的結(jié)果總結(jié)和信息反饋。教師引導(dǎo)學(xué)生積極思考實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決方法。對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生和學(xué)生之間、學(xué)生和老師、老師和老師之間開(kāi)展多種形式的討論，優(yōu)化下次課程。

最后，課后拓展及反思。這一階段的主要任務(wù)為完成知識(shí)的遷移和拓展訓(xùn)練。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況布置提升性的研討題目，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容展開(kāi)思考，并通過(guò)查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等方法驗(yàn)證其思考結(jié)果的可行性。對(duì)教師而言，在該過(guò)程中則需要其對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行反思整理，并適當(dāng)調(diào)整下次教學(xué)活動(dòng)。

四、結(jié)論

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程綜合了化學(xué)學(xué)科所需的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)操作，其開(kāi)設(shè)的目的不僅是通過(guò)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練科學(xué)的研究方法和思維，更應(yīng)該培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)新能力。將翻轉(zhuǎn)課堂引入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是在充分考慮到該課程自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行的改革。翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用能在一定程度上克服傳統(tǒng)的教學(xué)方式先講后做所造成的學(xué)生依賴性、應(yīng)付性心理。最大程度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。但是不可否認(rèn)，翻轉(zhuǎn)課堂在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用尚處于起步階段，其實(shí)施過(guò)程會(huì)遇到各種困難，這就對(duì)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的教師提出了更高層次的要求。

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