基于翻轉課堂教學模式的物理化學實驗改革探索

趙妍 梁山 崔玉紅

摘 要 物理化學實驗是大學基礎化學實驗中的重要一環。為有效激發學生在實驗課程中的學習積極性，提高學習效率，實現課程教學目標，對傳統教學模式進行改革。主要討論翻轉課堂教學模式在物理化學實驗課程中的可行性，并介紹該教學模式的使用體會。

關鍵詞 翻轉課堂；物理化學實驗；教學模式；微信

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）04-0120-03

Abstract Physical chemistry experiment is an important part of the basic chemistry experiment in the university. In order to effectively improve the students learning enthusiasm and efficiency， achieve the goal of the experiment teaching， the author thinks it is necessary to reform the traditional teaching mode. This paper mainly discuss the feasibility of the teaching mode in the physical chemistry experi-ment， and introduces the experience of using this teaching mode.

Key words flipped classroom； physical chemistry experiment； tea-ching model； WeChat

1 物理化學實驗的特點及重要性

作為教育部規定獨立開設的課程之一，物理化學實驗是大學基礎化學實驗中的重要一環。實驗主要是通過測量體系的物理量，再利用數學及物理的方法加以整理和綜合運算，最終達到掌握系統化學變化規律的目的。與其他化學實驗課程相比，物理化學實驗具有綜合性強、研究性廣、定量化程度高等特點[1]。物理化學實驗課程的開設可以鞏固學生前修實驗課程的基本技能，同時通過進一步學習物理化學性能的測定，從而理解物理化學處理問題的思路和方法，加深對物理化學乃至整個化學基本理論的認識，在整個實驗體系里起到承上啟下的作用[2]。

2 物理化學實驗教學目前存在的問題

物理化學實驗教學走過幾十年，經歷過多次改革，但仍然存在一些問題，主要表現在：教學內容設置陳舊，與現代物理化學的研究內容和方法銜接較少，難以做到與時俱進；教師為主、學生為輔的教學模式難以調動學生的積極性，實驗現場“照方抓藥”成為常態；授課時間設置不合理，有些院校甚至會出現“先做實驗，再學理論”的荒唐情況。

3 翻轉課堂概述

為了提高物理化學實驗教學的質量，許多高校正在進行各方面的改革嘗試。筆者認為相比之下，如何改革教學模式，喚起學生的學習熱情，才是首要解決的問題。起源于美國的翻轉課堂，剛好給教學活動提供了讓學生躍身成為課堂主角的機會。

翻轉課堂，又稱“顛倒課堂”，它對教學中的知識傳授和內化兩個重要過程進行顛倒安排。首先，學生通過網絡等信息化手段，在課前完成對教學資源的學習；然后，學生通過課上與教師進行交流、互動，完成對知識吸收與掌握的內化過程。在翻轉課堂教學模式下，教師的角色由知識的傳授者變成學生學習的促進者和指導者，而學生則可以通過控制自己的學習時間、地點、內容、頻率，真正成為學習的主體。翻轉課堂作為一種新興的教學模式，近年來已經在國內外數以千計的學校推廣使用，取得理想的效果[3]。

4 翻轉課堂教學模式在物理化學實驗課程中運用的可行性

目前，翻轉課堂教學模式運用于理論課特別是理科理論課的教學案例很多[3]，那么，該教學模式是否適用于高校實驗課程，特別是物理化學實驗呢？筆者認為這是一個有益的嘗試，主要有以下幾方面的原因。

物理化學實驗課程的內容適合翻轉課堂教學模式的使用 物理化學實驗課程通常分為原理介紹、儀器使用說明、操作演示等方面，每一部分內容相對獨立，學生可以分塊進行微課程學習，不會存在銜接上的問題。根據可汗課程統計及腦科學的研究，一般人的精力集中時間在10分鐘左右，而物理化學實驗各個教學部分都適合制作成5～10分鐘的微視頻，這樣從時間方面也可以保障學生學習的質量。

物理化學實驗課的授課方式適于翻轉課堂教學模式的實施 物理化學實驗課程往往實行大循環的小班授課，師生比配置維持在1：15左右，即每個實驗有15～16位學生參加，這樣增加了教師與學生進行交流互動的機會，便于教師更有效地進行課堂組織[4]。此外，實驗課程能夠給教師提供更多進行課堂活動的時間和空間，從而保證翻轉課堂教學模式的實施效果。

物理化學實驗課程授課對象的特點為翻轉課堂教學模式的實施提供了保證 物理化學實驗授課對象往往是大學二、三年級的學生，通過前修課程的學習，他們掌握了一定的理論知識、實驗技能，也鍛煉出較強的獨立思考能力、分析解決問題能力以及學習計劃組織能力，這為課前的自主學習打下基礎。同時，作為中、高年級學生，他們已經適應了校園的節奏，能更好地安排自己的學習和生活，有一定的自我管控能力，這些都保證了學生在翻轉課堂教學實施中的參與度、配合度。

高校優質的硬件、軟件條件為翻轉課堂教學模式的進行提供了支持 翻轉課堂教學模式的進行極大地依賴于網絡，因為無論是教師制作上傳資料，還是學生下載學習資料，再或是師生的交流互動，都需要通過互聯網進行。覆蓋廣泛、信號順暢的高校網絡，為翻轉課堂的實施提供了硬件上的保證。同時，高校搭建的信息技術平臺，可以實現教師與學生在課外的互動，以及教師對學生學習情況的監管。除此以外，高校具有以電子期刊和電子圖書為主的數字資源，不僅為教師提供了豐富的教學素材，也成為學生拓展知識、發掘前沿信息的平臺。

5 基于翻轉課堂教學模式的物理化學實驗改革

教學內容的確定 在現有開設的物理化學實驗中，選擇“液體飽和蒸氣壓的測定”進行教學模式改革。由于對概念掌握不到位，對實驗為什么如此設計缺乏理解，對測量過程中可能遇到的問題估計不足，導致學生在本實驗操作中手忙腳亂、狀況頻發，實驗成功率低。試將翻轉課堂教學模式應用于該實驗，以期達到理想的教學效果。

教學對象的確定 每學期選擇一個自然班作為翻轉課堂教學模式實施對象，對象選擇具有隨機性，這樣可以得到不同專業、不同水平學生對該教學模式的使用反饋。

實施過程 實施過程包括課前、課中、課后三個階段，如圖1所示。

1）課前準備。

①教師首先根據實驗教學目的制作學習任務包，包含實驗原理課件、理論微課、演示視頻、預習卡片及擴展資源等內容，然后將其上傳至微信群、微信公眾號，供學生下載學習或在線觀看。

②學生自主學習任務包，包括：觀看視頻，掌握實驗原理，了解操作步驟；閱讀教材或是查找網絡資源，完成預習思考題目；學習擴展資源，開闊視野，了解其他相關的測定方法。

在課前準備階段，教師與學生的互動主要通過互聯網完成。學生可以通過微信群或者是微信公眾號與教師進行在線交流，交流內容可以是觀看操作演示視頻中的盲點，也可以是針對實驗設計的困惑之處。

2）課堂活動。

①教師組織學生，采用學生互答與教師作答相結合的方式，處理學生遇到的代表性問題。

②開辟“公共實踐區”，組織學生對重要實驗環節進行嘗試，讓學生在觀看別人操作和自己親自操作的過程中掌握實驗要點。

③實驗進行階段，學生拋開教材，直接按照設計流程進行操作，填寫報告。如需重做實驗，學生必須與教師溝通，明確上一次失敗的原因。

④操作結束后，教師帶領學生對本次實驗進行梳理，總結成功的經驗或分析失敗的原因，要求學生用自己的語言進行表述。

在課堂上，教師與學生的交流是面對面進行的，教師要善于利用面對面的特點，注意學生的言行，觀察學生遇到問題的態度，從而判定其預習是否充分，態度是否積極，對于學生的閃光點給予肯定，不足之處也要及時指出。

3）課后活動。

①學生處理數據，完成實驗報告，總結實驗心得，或是提出自己的改進建議。

②教師綜合考量學生的課前預習情況、課上操作情況以及實驗后的總結情況，按照比例給出學生成績。

課后的師生交流主要依靠紙質實驗報告進行，報告可以在一定程度上反映學生的學習態度、學習程度。特別是對于性格內向、平時不太愿意與教師互動的學生，可以把自己的想法通過筆尖表達出來。教師寫上幾句評語，無論是鼓勵還是希望，都會帶動學生的學習熱情。

實施反饋

1）學生的反饋。在對學生進行問卷調查中，有超過90%的學生對翻轉課堂教學模式持歡迎的態度，大家普遍反映由最初的被動接受，已經轉為對下一次的期待。翻轉課堂教學模式之所以受到學生的青睞，可以總結為以下幾個原因。

①翻轉課堂為學生的學習提供了更多的自主性。區別于傳統教學模式需要學生在固定時間、地點進行學習的形式，翻轉課堂使學生可以利用碎片化的時間，選擇適宜的地點進行學習。

②翻轉課堂使學生學得更加明白，學習質量更有保證。學生可以根據自己的情況，控制學習速度和視頻觀看次數，真正做到對知識的理解和吸收。

③翻轉課堂使學生獲得更多動手實踐的機會。在翻轉課堂上，教師不再贅述實驗原理和操作步驟，而是將更充分的時間留給學生；或許學生在操作中仍會存在這樣或那樣的問題，但通過思考分析，然后知錯改錯，也是一種學習的過程。

④翻轉課堂使學生成就感增強，對實驗課的興趣增加。課前充分的準備，課上有條不紊的操作，課后詳盡的總結，構成學生完整的實驗活動。在此過程中，學生培養了良好的實驗觀，增強了實驗操作的信心，這些必將為其今后進行綜合實驗和科研實驗打下堅實的基礎。

⑤翻轉課堂使學生獲得更加客觀的評價。翻轉課堂教學模式下，學生獲得的成績不再只是實驗報告完成情況的反映，課前準備是否充分，思考問題是否積極主動，課堂操作是否準確，課后總結是否深入，這些都將影響到分數的高低。全面客觀的評價標準會反映出學生真實的學習情況，拉開分數檔次，給學生一個更加公正的評價。

2）教師的反饋。與傳統教學模式相比，翻轉課堂教學模式需要教師投入更多。無論是課前大量教學資源的準備，與學生進行各種形式的互動交流，還是課堂上精心組織實施教學活動，再或是課后對學生進行客觀的評價，都需要教師付出比以往更多的時間和精力。然而翻轉課堂教學模式能使教師從重復性勞動中解放出來，轉而進行如完善視頻的制作、進行課堂設計、開發綜合性實驗等更有價值的創造性勞動，教師的能力得以施展，工作的滿意度獲得提升。特別是教師看到學生真正通過自己的引導，在學習過程中有收獲、有進步，也是一種幸福。

6 一些體會

通過幾次嘗試，筆者認為要想增強課堂翻轉的效果，特別應該注意以下幾個方面。

制作適合學生的教學素材 教師必須對素材進行精心設計，制作不應過于追求花哨，界面簡潔大方，內容重難點突出最為重要。預習卡片和知識擴展內容要考慮到學生的知識水平和學習能力，不要一味追求難度或是深度，以既能引發其思考、又能引導其思考為宜。為了更好地表達教師的思路、體現教學特色，教學素材應該由任課教師自己整理制作。

多種策略加強學生與教師的互動意愿 翻轉課堂教學模式能否取得預期效果，在很大程度上取決于師生之間的交流程度。面對不太愿意與自己交流的學生，教師需要分析原因，積極應對。對于比較害羞的學生，教師要主動邀請其參加互動，對其進步給予積極的評價，增強其自信。對于學習態度不端正或是對實驗存在輕視思想的學生，教師可以與其進行正面溝通，也可以采用學習分組、學習互助等形式，在競爭、互助中讓學生更多融入新的教學模式。

課堂組織實施階段要做詳盡的預案 翻轉課堂教學模式需要教師有較強的課堂把握能力，這種能力一方面建筑于教師的學識和經驗，同時也取決于教師課前的準備工作是否到位。教師對各項活動都應該做好計劃，以不變應萬變，指揮教學活動按部就班進行。

建立師生互動的有效途徑 筆者在教學中嘗試過微信群與微信公眾號兩種與學生互動的方式。微信群雖然可以通過文字、圖片、語音及時回答學生的問題，時效性高，卻難以實現“一對一”交流，教師與學生的互動容易被后面的信息“湮滅”。公眾號雖然能實現“一對一”交流，卻無法進行語音等多媒體互動，溝通方式過于單一。筆者認為學校應該引進信息技術平臺，不但方便師生互動，而且可以使教師有效地搜集和分析學生的學習反饋信息，跟蹤學生的學習進展，保障學習效果。

7 總結

筆者以“液體飽和蒸氣壓測定”實驗為例，將翻轉課堂教學模式應用于物理化學實驗中，幾輪嘗試后取得較好的效果，收獲了幾許經驗。今后會將這種師生雙贏的教學模式推廣到更多的物理化學實驗中去，期望學生能在實驗課程中收獲更多知識、技能和信心。

參考文獻

[1]鄭傳明，呂桂琴，王良玉.在物理化學實驗教學中注重培養學生的能力[J].實驗技術與管理，2008（1）：132-134.

[2]閆懷義，趙二勞，石玉芳，等.物理化學實驗課程改革與實踐[J].廣州化工，2011（4）：142-143，153.

[3]張金磊，王穎，張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志，2012（4）：46-51.

[4]趙妍，梁山，崔玉紅.論翻轉課堂教學模式在高校基礎化學實驗中的應用[J].中國輕工教育，2015（5）：81-85.