翻轉課堂在高等物理化學教學中的應用

季辰辰

（新疆大學化學化工學院，新疆 烏魯木齊 830046）

隨著科學技術的日益發展，人們能夠通過計算機、筆記本電腦以及智能手機等眾多技術工具方便快捷地訪問互聯網，即時獲取各種知識信息。學生們更多時候將時間花在各種技術工具上，利用現代科學技術，在任何地方與朋友或老師對學習內容進行交流學習。這種學習方式有助于學生重新調整課堂內外的時間，讓學生自助規劃所學內容，教師則起著協作的作用幫助每個學生完成他們的個性化學習過程。物理化學課程是一門交叉學科，課程涉及內容廣泛，并具有數學計算公式多、公式推導過程復雜繁瑣、公式使用條件嚴格以及基本理論概念晦澀難懂等特點。如何在現有課時條件下，提高物理化學的教學質量值得深思。

1 翻轉課堂較傳統課堂的優勢

翻轉課堂調整了教師與學生在教學環節的角色與作用，并對課堂時間進行了重新規劃，顛倒了傳統教學的知識傳授與知識內化的過程。學生在課前首先通過網絡資源觀看和學習教學視頻完成自學的過程，從而達到知識傳授的過程，知識內化的過程將在課堂中教師通過例題講解、小組討論以及隨堂測試等方式完成。這種新型的教學模式使學生成為學習環節的核心，教學方式由指導式變為開放式，而教師只充當著協助者與指導者的作用，有助于提高學生的個性化學習，提高教學的質量和效果[1]。目前，許多名校的視屏公開課等優質教學資源為翻轉課堂的發展提供了有力的保障。

2 如何開展翻轉課堂在物理化學教學中的應用

2.1 課前部分

課前首先明確每章的重點、難點以及學習內容。例如：在熱力學第一定律的學習中，幫助學生明確本章的學習重點主要包括熱力學第一定律的文字表述及數學表達式，在此基礎上要了解熱力學能、焓等熱力學函數以及標準燃燒焓、標準生成焓以及反應進度等概念；要學懂和掌握物質在PVT變化、相變化以及化學變化過程中熱、功的計算以及各種狀態函數變化值計算的原理和方法等內容。在課前輔助指導的過程中，告知本章中的難點有物質在PVT變化，相變化過程中熱、功的計算以及各種狀態函數變化值計算的原理和方法[2]。讓學生在自主學習和查閱文獻的過程中，留意和加強相關知識的學習和理解，將重點與難點問題在課前就有所預習。布置一定的習題，讓學生通過合作討論的方式完成，提高學習效果。

錄制視屏。圍繞物理化學課程的重點與難點，結合往屆學生在學習過程遇到的主要問題，進行細致深入的講解。由于物理化學這門課程內在的邏輯性與理論性都很強，要求學生將錄制好的視屏提前學習和觀看有助于提高學生內化的質量，加深學生對物理化學系統性與關聯性的學習。

課前討論。要求學生在課前進行合作討論，圍繞物理化學中公式適用條件、公式推導內在的邏輯性、理論性等方面進行全面的探討，要求學生在討論中加強知識的理解，掌握了各種公式與定理解決問題的基本思路與方法。在充分掌握基本概念的基礎上，結合各種習題，討論解題思路，加強學習效果。

2.2 課中部分

2.2.1 明確學習目標

課中首先解決學生在自學過程遇到的難點問題，開展相應的教學活動，以其中的難點與重點為切入點，引導學生根據所學知識尋求結題思路。在充分調動學生思考積極性的基礎上，對于學生仍然難以解決的問題給與指導，加強學生的學習效果，加深學生對知識的熟練程度。例如：根據學生在觀看視屏以及做習題的過程中發現，許多學生對卡諾循環及熱力學第二定律的推導，熵、熵增原理，Helmholtz函數和Gibbs函數等熱力學函數以及標準摩爾熵和標準生成Gibbs函數等概念等推導過程及其各個熱力學公式的適用條件不理解，不掌握。在幫助學生學習這部分內容時，從熱力學第一與第二定律作為切入點，推導公式及引用條件時著重講解，加深學生對知識理解程度。順勢逐步推導出其他熱力學函數及判據。引導學生理解和逐步掌握各類公式在物質的PVT變化、相變化、化學變化過程中計算各種狀態函數變化值的原理和方法。在確保學生將知識點、重點與難點等問題掌握的基礎上，引導學生根據物理化學知識內在的邏輯性、系統性以及關聯性對所學知識進行歸類總結，讓學生對知識的完整性有整體的把握，建立內化的知識體系，明確學習任務與目標。

2.2.2 獨立思考與探索

物理化學公式多且繁瑣，僅憑課上老師講解，學生很難完全掌握，久而久之，容易讓學生對學習物理化學失去興趣。為此，在課程講解時，要培養學生的獨立思考能力。例如：對于熱力學的四個基本公式的推導，首先要求學生聯立熱力學第一和第二定律推出dU=TdS-PdV，進而推導出另外三個（dH=TdS+VdP，dA=-SdT-PdV，dG=-SdT+VdP）。學生通過獨立的推導過程能夠對所學知識掌握的更深入，對待學習物理化學更有信念與興趣[3]。2.2.3 合作討論

翻轉課堂應該加強學生學習的主動性與積極性，讓知識的傳授與內化過程更多地集中在學生身上。為了提高學習效果，在翻轉課堂的教學過程中應加強學生之間的學習協作設計，提高學生對知識的掌握能力。例如：在每章課程學習完成后，可以將學生分為若干組，通過實驗加深知識的理解。在講到稀溶液的依數型時，可以開展相關的實驗，要求分組同學通過自己查閱文獻和相關資料以及提前觀看網絡視屏，根據已有條件自己設計實驗，合作完成，同學之間通過測量純溶劑 (水)與蔗糖稀溶液的凝固點，獲得凝固點降低值，ΔTf=kf·MB，進而獲得蔗糖的摩爾質量。學生通過自己動手做實驗對稀溶液的依數性及其應用都有直觀的理解與掌握。

3 翻轉課堂對物理化學教學的意義

翻轉課堂通過改變了現有的教學模式，充分調動學生學習的積極性與自主性，并對課堂時間進行了重新規劃，學生在課前首先通過自學和觀看網絡資源教學視頻完成自學的過程，在后續課堂講解、小組討論以及隨堂測試等方式，將教學過程由指導式變為開放式，有助于提高學生的個性化學習，提高教學的質量和效果。通過開展翻轉課堂，學生的自主學習能力以及對物理化學的學習興趣都有明顯的提高。因此，翻轉課堂有助于培養學生的科學思維，提高學生的學習成績與學習能力。

4 結語

隨著科學技術的發展，手機、筆記本電腦以及各種網絡公開課的線上免費使用，都為翻轉課堂的開展提供了有力的保障，學生可以不拘泥于課堂學習，可以在任何場所與任何時間自主學習，在這種情況下，如何將物理化學的教學過程與現有資源與技術結合起來，改變現有教學模式，培養學生的創新能力，是每一位物理化學教師必須要考慮與解決的問題。實踐證明，翻轉課堂有助于激發學生對物理化學的學習興趣，提高學生的綜合能力與素質。