多案例“翻轉”與物理化學課程理論教學的融合及應用

鄭云，楊衛華，陳亦琳，翁建新(華僑大學 材料科學與工程學院，福建 廈門 361021)

1 物理化學課程教學現狀

當前，國家正在建設“新工科”，更加重視創新型、實用型、綜合型人才的培養[1]。物理化學課程是是材料科學與工程、功能材料、制藥工程、生物工程等工科專業的基礎課，其知識體系與能源、材料、生命、環境等新工科產業密切相關[2]。然而，物理化學課程的理論性、邏輯性、抽象性較強，學生學習難度大。傳統的教學模式是以知識傳授為主，導致許多學生被動地接受知識，被動地完成教師安排的任務，抑制了學生的好奇心和想象力，不能有效地培養高素質的專業人才[3]。因此，發展新的教學模式，在物理化學課程教學中注重培養學生的科學思維方法、創新能力和工程意識，對塑造適應未來社會發展的“新工科”人才大有裨益。

2 多案例“翻轉”課堂的優勢

翻轉課堂是一種“先學后教”、變被動學習為主動學習的教學模式，能大大提高學生的自主學習能力以及解決問題的能力[4]。案例教學法采用生動的具體案例，通過情境再現的方式，使學生的洞察力得以訓練，知識得以檢驗，分析能力得以發展[5]。將數量多、獲取渠道多、思政結合點多、新興前沿多、交叉學科多的多樣化案例融入物理化學的翻轉課堂教學中，可以有效縮短理論教學與實踐的差距，在保持學術性的同時兼顧多樣性、時效性和趣味性，提高教學質量和育人效果[6]。

3 多案例“翻轉”在物理化學理論教學中的實施途徑

3.1 形成多案例的教學資源

教師從多渠道找出與知識點密切相關的生活生產、實驗實踐、思政教育、新聞熱點、科學前沿、跨學科問題等諸多案例，并將案例有機地融入到整個教學布局和過程中[7]。通過提供化學史和科學家經歷等相關視頻，使學生感悟科學家們為了科學研究全力以赴、不懈努力、拼搏奮斗、勇于奉獻的精神，吸取科學家們在實驗和科學研究中的經驗和教訓，培養辯證唯物主義思想[8]。

例如在學習催化章節知識時，可向學生介紹“中國光催化之父”—付賢智院士的經歷故事。福州大學付賢智院士在從事博士后工作后拒絕了國外優越的科研條件和生活環境，毅然回國開啟我國光催化領域的研究，致力于世界一流學科建設高校的發展，以滿腔的愛國情懷為國家能源戰略、環境保護、高等教育事業的發展努力奮斗。付賢智院士領導的光催化團隊開發了印染廢水深度凈化與回用設備、光催化空氣凈化器、光催化抗菌口罩、建筑外墻涂料、防污閃絕緣子，將光催化技術應用于廢水治理、空氣凈化、醫療衛生、建筑材料、電力輸運等領域中，研發的多項技術和產品達到國際領先水平，給國內的社會民生工業帶來極大的便利。

廈門大學孫世剛院士在法國從事博士后工作后，回國從事電化學研究。當時國內的科研條件與國外相比落差很大，為了能建設固體表面物理化學研究實驗，他迎難而上；設備陳舊落后，他就想辦法改善和克服；科研經費欠缺，他就能省則省。秉承著“為自己的祖國搞科研，再苦再累也值得”的信念，孫世剛院士帶領團隊成員在我國能源、催化、材料、化工等領域作出重大貢獻。30多年來孫世剛院士始終堅持在第一線從事教學、科研和人才培養工作；長期主講物理化學，主編出版“十一五”和“十二五”國家規劃教材，建設國家精品課程，從事化學的公益科普宣傳，為青少年人才的培養作出貢獻。

在講授腐蝕章節時，通過視頻短片的方式介紹中國腐蝕電化學領域的開拓者與領導者—曹楚南院士的成長經歷，講述他在逆境中鉆研電化學阻抗譜的故事，培養學生在逆境中不屈不撓的科研精神和勤奮刻苦的治學態度。通過展示我國物理化學先輩們的經歷故事，讓學生感受到科學家熱愛祖國、忠于祖國和人民、不怕困難、迎難而上、勤奮學習的崇高精神。

在學習可逆電池時，通過引入電池發展史、我國電池行業發展狀況和“能源危機”的實況，使學生認識到物理化學知識的應用價值，認識到在黨領導下國家的飛速發展以及人們物質生活水平的提高，增強民族自豪感和愛國之情；在學習電化學電動勢產生的原因時，適當介紹太陽能、風能、潮汐能、相變能等綠色可再生能源的發展動態等內容，使學生深刻認識國家大力發展新能源汽車政策的內在原因，增強環境保護意識；在學習化學動力學時，可通過決速步引申到個人與集體的關系。如果個人能力太差，會影響團隊的進步，督促學生努力學習，掌握扎實的專業技能，不能成為集體的短板；能力太強了，但是沒有合作，其他成員的積極性就不能調動，集體還是不能成長。只有每個成員充分發揮自己的最大能力，才能使團隊利益最大化，個人得到最快的發展。在表面物理化學中，借助近年來冬季嚴重霧霾的現象，設計“霧霾中的表面物理化學”研究課題供學生討論。從霧霾的表面物理化學原理出發，讓學生從內心深處樹立環保理念[9]。

3.2 建立以學生為中心、先學后教的教學模式

課前，教師從互聯網和MOOC平臺上篩選出合適的教學視頻，為學生制定相應的學習任務。學生自主觀看教學視頻和案例資料，與小組成員完成典型案例的初步探討，制作學習內容PPT。通過網絡平臺、微信和QQ實現師生之間的互動，教師督促學生及時完成課前學習，密切關注學生從平臺提交的問題，及時給予針對性的指導。在課堂上，學生以小組形式圍繞案例進行深入地探究和討論，合作解決問題；教師引導學生進行討論和辯論，并及時提供個性化的指導和建議，鼓勵學生全面了解物理化學課程的相關知識。然后老師對各組的報告內容進行個性化點評，回答討論中常見的問題，梳理知識點，強調重點內容。課后，學生通過做練習題、測試題、專題研究、課程論文等方式，實現知識的內化吸收與靈活運用。在此過程中如有疑問，學生仍可利用互動平臺進行小組或教師之間的交流，共同推動知識的內化和吸收[10]。

3.3 構建多維度評價機制

教師將課堂討論、小組探究、網絡測試、作業等納入評價結果，結合期末成績得出學生的綜合成績。教師從學生在課前、課中、課后的表現動態評價學習效果，并結合考試成績分階段表揚、批評、總結。學生通過學校網絡平臺、QQ和微信向教師提出教學建議，有利于后續課程建設和教學過程的實施。

4 結語

為解決物理化學課程中存在的知識點抽象、理論難以聯系實際、學生學習積極性低等問題，將多案例“翻轉”教學模式應用于物理化學課程的教學中。通過引入生活生產、新聞軼事、前沿熱點的案例，將抽象深奧的概念理論與具體案例相結合，幫助學生理解基本概念和原理，提升學生的學習興趣。通過引入蘊含正確世界觀、人生觀、價值觀的課程思政教育案例，對學生的科學精神、道德修養、思想品質、理想信念產生實質性的影響，實現教育“立德樹人”的根本任務。這種教學模式不僅能夠提高學生的學習興趣，增強理論聯系實際和分析解決問題的能力，還能夠在教學過程中有機地融入課程思政教育，培養學生端正的學習態度、嚴謹求實的科學精神、良好的團結合作精神，提高學生的綜合素質，以培養出“新工科”背景下具有扎實知識技能和創新意識的復合型人才。