大學化學實驗翻轉課堂模式下學生自主學習能力培養研究

摘 要 文章旨在探討翻轉課堂模式在大學化學實驗教學中的創新應用及其對學生學習成效的積極影響。翻轉課堂通過重構學習流程、利用信息技術手段，促進學生主動學習、深度學習及協作學習，同時培養學生的元認知能力。研究表明，該模式能有效提升學生的學習效率、自主學習能力及問題解決能力，為現代教育改革提供有益借鑒。

關鍵詞 化學實驗；翻轉課堂；自主學習；能力培養

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.20.019

Research on Cultivating Students' Autonomous Learning Ability in the

Flipped Classroom Mode of University Chemistry Experiments

SONG Jialong， LYU Xiao， TUO Chao

（Zhuhai College of Science and Technology， Zhuhai， Guangdong 519041）

Abstract The article aims to explore the innovative application of flipped classroom mode in university chemistry experimental teaching and its positive impact on student learning outcomes. Flipped classroom promotes active， deep， and collaborative learning among students by restructuring the learning process and utilizing information technology， while cultivating their metacognitive abilities. Research has shown that this model can effectively improve students' learning efficiency， self-learning ability， and problem-solving ability， providing useful reference for modern education reform.

Keywords chemical experiments; flipped classroom; autonomous learning; ability development

近年來，隨著信息技術的快速發展和普及，翻轉課堂模式在大學化學實驗中的應用逐漸成為可能。該模式鼓勵學生在課前通過在線資源自主學習實驗相關知識，將課堂時間用于實踐操作、討論與問題解決。這種轉變不僅提高了課堂教學效率，更重要的是，它有助于培養學生的自主學習能力、批判性思維和問題解決能力。然而，盡管翻轉課堂模式在理論上具有諸多優勢，但在實際應用中仍面臨諸多挑戰。如何有效設計課前學習資源，如何保證課堂活動的有效性和參與度，如何評估學生的學習效果和自主學習能力的發展，這些問題都需要教育工作者進行深入研究和探討。因此，本文旨在綜述翻轉課堂模式在大學化學實驗中的應用現狀，探討該模式在培養學生自主學習能力方面的潛力與挑戰。通過梳理相關研究成果和實踐經驗，旨在為大學化學實驗教學改革提供理論支持和實踐啟示，推動翻轉課堂模式在大學化學實驗教學中的廣泛應用和深入發展。

1 翻轉課堂模式在大學化學實驗中的應用

1.1 實驗預習的數字化與互動化

在翻轉課堂模式框架下，實驗預習的數字化與互動化已成為一種創新的教學策略。具體而言，教師精心制作并提供的數字化預習材料，如高清的實驗操作視頻、交互性強的電子教材等，不僅系統地呈現了實驗的基本原理、核心步驟和關鍵細節，還通過巧妙設計的問題、小測驗等互動元素，有效引導學生進行深入的思考和自主預習[1]。這些問題和小測驗的設置，往往緊扣實驗的重點和難點，旨在激發學生的好奇心和探究欲，促使他們在預習過程中主動挖掘、理解和吸收知識。相較于傳統的紙質預習材料，數字化預習材料在視覺呈現、內容更新、互動反饋等方面具有顯著優勢，能夠更加生動、直觀地展示實驗過程，及時反映最新的研究成果和教學動態。此外，數字化預習材料還具備高度的可定制性和可擴展性，能夠根據不同學生的學習需求和進度，提供個性化的學習路徑和資源支持。

1.2 課堂時間的重新分配與優化

翻轉課堂模式下的課堂時間重新分配與優化，實現了教育時間與資源的更高效利用。在傳統的教學模式中，課堂大部分時間被教師的單向講授占據，學生往往只能被動地接受知識，缺乏實際操作和深入思考的機會。而在翻轉課堂模式下，課堂時間被重新規劃，主要用于學生的實驗操作、問題討論和成果展示。這種轉變不僅極大地提升了學生的參與度，還為他們提供了寶貴的實踐空間。學生能夠親自動手進行實驗，從而更直觀地理解化學原理，掌握科學方法。此外，通過小組討論，學生能夠集思廣益，共同解決問題，形成更為深刻和全面的理解。成果展示環節則進一步鍛煉了學生的表達能力和邏輯思維能力，同時也培養了他們的自信心和團隊協作精神。這種課堂時間的優化分配，不僅提高了學生的學習效率，還為他們未來的學術研究和職業發展奠定了堅實的基礎。值得一提的是，這種模式的創新之處在于它顛覆了傳統的教學觀念，將學習的主動權交還給了學生，使課堂真正成為知識探索與創新的樂園。

1.3 學生主體的實驗設計與探究

在翻轉課堂模式下，學生的角色從傳統的被動接受者轉變為積極的主動探究者，這一轉變在實驗課程中尤為顯著。教師精心設計的開放性問題或實驗任務，旨在激發學生的創新思維和科學探究精神。學生不僅需要扎實掌握基本的實驗技能，還要獨立思考、自主設計實驗方案，并靈活選擇適當的實驗方法。在實驗過程中，他們需要仔細觀察、準確記錄數據，并運用所學知識對實驗結果進行深入的分析和討論。這種探究式學習方式強調學生的主體性和自主性，要求他們在探究過程中不斷發現問題、提出問題并努力解決問題。通過這種方式，學生的創新能力和科學素養得到了全面的培養和提升。此外，這種學習方式還有助于培養學生的批判性思維、團隊協作能力和溝通能力等綜合素養，為他們未來的學習和職業發展奠定堅實的基礎[2]。因此，翻轉課堂模式下的學生主體實驗設計與探究是一種富有創新性和實效性的教學策略，值得在化學實驗教學中廣泛應用和推廣。

1.4 實時反饋與個性化指導

翻轉課堂模式借助先進的信息技術手段，如在線測試系統、實時學習管理平臺等，實現了對學生學習數據的即時收集與分析，進而為教師提供了精準的實時反饋。這一機制不僅突破了傳統課堂模式下教師難以全面掌握學生學習情況的局限，還使得教師能夠針對每位學生的個體差異提供及時且個性化的指導。例如，通過學校的在線綜合教育平臺測試系統，教師可以迅速了解學生對各個知識點的掌握情況，從而及時調整教學策略，為薄弱環節提供有針對性的輔導。同時，該平臺還能夠記錄學生的學習軌跡和習慣，為教師教學提供更深層次的數據支持，有助于他們更精準地把握學生的學習需求和特點。在這種模式下，學生也能夠根據系統提供的反饋，及時了解自己的學習進度和成效，進而調整學習策略，實現更高效的學習[3]。

2 翻轉課堂模式與學生自主學習能力的培養

2.1 認知重構與自主學習

在翻轉課堂模式下，課前學習成為一個關鍵環節，其中學生的認知重構與自主學習緊密相連，形成了一種全新的學習動態。傳統課堂中，學生往往是被動的知識接受者，而在翻轉課堂模式下，他們被賦予了更多的主動性和責任。在接觸課前學習材料時，學生必須進行信息篩選、概念整合以及知識的初步應用，這些活動實際上構成了一種對知識的初步認知和重構。這種重構不僅是對新知識的理解和吸收，還是對已有知識體系的更新和拓展。當學生帶著這種初步構建的認知進入課堂時，他們的實踐操作和深入探索便有了更加堅實的基礎和明確的方向。由于已經在課前對相關知識有了一定的掌握，學生在課堂上便能夠更加自信、從容地進行實驗操作，深入探索實驗內容的每一個細節。這種深入探索不僅進一步鞏固了他們在課前學習中構建的知識體系，還能夠帶來新的發現和理解，從而實現了知識體系的不斷拓展和深化。因此，翻轉課堂模式下的認知重構與自主學習不僅培養了學生的自主學習能力，提高了他們的學習效率，還使他們的學習效果得到了顯著提升。更重要的是，這種學習模式有助于培養學生的終身學習能力和創新思維，為他們的未來發展奠定堅實的基礎。

2.2 問題導向與深度學習

翻轉課堂模式以問題為導向，鼓勵學生將課前自主學習中遇到的疑惑和難題帶入課堂，從而賦予學習過程更強的目的性和針對性。在這種模式下，學生不再是被動的知識接收器，而是積極的問題解決者。他們通過課前的自主學習，初步探索知識領域，并記錄下自己的困惑和疑問。當進入課堂時，這些問題便成了他們學習的指南針，引導他們深入探究知識的本質和聯系。通過實踐操作、小組討論或向教師請教，學生不僅能夠解決課前的問題，還能在解決問題的過程中發現新的問題，形成一個學習的良性循環。這種深度學習的方式不僅要求學生理解知識的表面含義，還鼓勵他們挖掘知識背后的原理、聯系，以及在實際中的應用。在這一過程中，學生的自主學習能力得到了鍛煉和提升，他們學會了如何提出問題、尋找答案，以及驗證答案的正確性。同時，他們的批判性思維、創新思維和解決問題的能力也在這一過程中得到了培養和提升[4]。因此，翻轉課堂模式下的問題導向與深度學習不僅提高了學生的學習效率和質量，還為他們的全面發展奠定了堅實的基礎。

2.3 協作學習與自主學習能力的互補

翻轉課堂模式將課堂時間主要用于學生的小組討論和協作學習，這一轉變不僅豐富了課堂互動，還在深層次上促進了學生自主學習能力與協作學習能力的互補與提升。在協作學習過程中，學生被置于一個多元、動態的學習環境中，他們必須相互溝通、分享觀點、解決分歧，以共同達成學習目標。這一過程不僅鍛煉了學生的團隊協作能力、溝通能力和問題解決能力，還在無形中提升了他們的自主學習能力。具體而言，為了能夠在小組討論中有效地貢獻自己的觀點，學生需要提前進行自主學習和準備，深入理解相關知識點，并形成自己的見解。而在與同伴的交流和討論中，他們又不斷受到新的觀點和信息的刺激，從而不斷反思和修正自己的認知。這種自主學習與協作學習的緊密互動，不僅幫助學生更全面地理解和掌握知識，還在反復的實踐與反思中提升了他們的自主學習能力。因此，翻轉課堂模式下的協作學習與自主學習，不僅是一種有效的教學策略，還是一種促進學生全面發展的教育理念。

2.4 自我監控與元認知能力的培養

翻轉課堂模式在促進學生自主學習能力發展的同時，特別強調了自我監控與元認知能力的培養。課前學習階段，學生被要求制訂詳細的學習計劃，選擇適合自身的學習策略，持續監控學習進度，并在完成學習任務后對學習效果進行自我評估。這一系列活動不僅是對學習內容的掌握與理解，還是對自己學習過程的一次深度反思與認知。元認知能力，即個體對自身認知過程的覺察、監控與調節能力，在這一過程中得到了顯著的提升。具體來說，學生在制訂學習計劃時，需要對自己的學習能力、時間安排、任務難度等因素進行綜合考慮，這鍛煉了他們的認知策略選擇能力；在監控學習進度時，學生需要時刻關注自己的學習狀態，及時調整學習策略以應對可能出現的困難，這提升了他們的自我監控與調節能力；而在評估學習效果時，學生需要對自己的學習成果進行客觀、全面的評價，這進一步強化了他們的自我評價與反思能力[5]。因此，翻轉課堂模式通過引導學生進行自我監控與評估，有效地培養了他們的元認知能力，為自主學習能力的持續發展奠定了堅實的基礎。

3 結論

翻轉課堂模式作為一種創新的教學策略，通過重構學習流程、鼓勵學生主動探究、利用信息技術手段提供實時反饋與個性化指導，有效地促進了學生的認知重構、深度學習、協作學習以及元認知能力的培養。通過引導學生從被動接受者轉變為主動探索者，翻轉課堂不僅提升了學生的學習效率和效果，還培養了他們的自主學習能力、批判性思維、創新思維和解決問題的能力。同時，翻轉課堂模式下的協作學習與自主學習能力的互補關系，進一步強化了學生的學習動力和學習成果。此外，翻轉課堂模式還要求學生進行自我監控和評估，從而培養了他們的元認知能力，為自主學習能力的持續發展奠定了堅實的基礎。

基金項目：廣東省高等教育教學改革項目（實踐性）研究成果（2023011）。

參考文獻

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