《物理化学》教学中“翻转课堂”模式的应用尝试

李乔琦　赵朴素　徐继明　褚效中

摘要：本文借助教学实例，阐述了将“翻转课堂”教学模式运用于《物理化学》课程改革的一些探索，分析了这种新的教学模式使学生学习主观能动性得以激发和提高的原因。

关键词：翻转课堂；物理化学；教学方法改革

中图分类号：O64 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）51-0203-02

《物理化学》（Physical Chemistry）是我国高等院校理工农医学科中一门重要的专业课程，它是运用物理学的基本原理和相关研究技术来研究化学体系的性质和行为，并探究建立化学体系中特殊规律的科学。《物理化学》课程内容有较强的抽象性和逻辑性，需要运用许多的数学推理方法，这就导致学生学习时畏难情绪较重，厌学心理渐渐增生，从而使教师在授课时难度加大。另外，对于《物理化学》这类传统课程来说，教学模式主要为教师课堂讲授，学生被动听课。因此，如何激发学生的学习热情，让学生化被动学习为主动学习，进而完成课程目标的达成度，成为当前《物理化学》教学需要解决的问题。

“翻转课堂”（Flipped Class-room）是本世纪提出的一种极具创新性的教育理念，它是将传统课上教学过程与课下学习活动进行转换的新型教学形式，主要以现代教育技术为依托，通过构建把传统的知识传授过程和知识内化过程颠倒的个性化学习环境，让学生在课下通过教师提供的教学资源完成预设知识点和概念的自主学习，将课下的讨论互动转移到课堂上来，改变了传统教学中的师生教学方式和对学习时间利用方式，以实现教学目标为目的的一种教学形态[1-4]。相对于传统课堂教学，翻转课堂优势在于它能够突破传统教学模式的时空限制，使得“先教后学”转变为“先学后教”，为教师教学改革提供的了一个新的方向和路径。

根据《物理化学》课程特点，结合大学生的学习能力，能否在《物理化学》课程教学中，使用“翻转课堂”教学模式进行部分章节的教学，用于帮助学生提高学习的积极性，进而培养学习自己学习的能力，这个问题需要物化教师不断地加以探索。笔者身为九零后大学教师，随着几年来《物理化学》课程教学实践经验的不断积累，尝试着将“翻转课堂”这一教学模式用于教学中，取得了一些教学效果。现将部分应用过程在此做一个总结，希望能够对《物理化学》教学改革起一点推动作用。

一、通过教师制作优质微视频，使抽象的教学内容形象化、系统化

“翻转课堂”的重要手段之一就是让学生课前观看教学视频，通过视频中的实例帮助学生理解抽象的公式和概念，进而节约大量时间，实现知识内化。因此，优质的教学微视频资源成为保证实施“翻转课堂”教学效果的前提。当前网上发布的《物理化学》教学微视频大多是为了应付授课比赛，内容上往往过于科普，忽视了教学内容原来应有的教学深度，这就使视频失去了辅助教学的意义。笔者认为，微视频中的内容应该简洁明了，深浅适宜，将学生需要掌握的重点知识概念清晰，用词准确。另外，视频中所用的案例要精挑细选，反复琢磨，目的是为了使抽象的教学概念形象化，生动化，但案例本身不要太过花哨，以免过多地吸引学生的无谓注意。这种微视频可以让学生通过反复观看完成学习。

根据上述原则，笔者制作了长度约8分钟的“熵的物理意义”教学微视频，教学效果反应很好。在视频中，笔者首先以学生们熟悉的军训中所进行的队列训练为引导，通过讲解“整齐的队列”难以完成，“解散的队列”容易发生，向学生形象化地描述了过程的“有序”难以自发进行，而过程“无序”则容易自发进行这一抽象概念。接着，进一步以“小球分布组合模型”进行数学模型构建，从数学的角度对“有序”的低概率和“无序”的高概率进行证明。最后，再基于该数学模型推导出“熵的物理意义”这一科学结论，并形象化地解释了熵增大原理。整个微视频中，课程内容随着学生熟悉的画面，步步加深，由浅入深，环环相扣，使得原本让人难以理解的熵的物理意义变得非常“形象具体”，易于被学生接受和记忆。该视频获得了学校微课教学竞赛一等奖。此外笔者所在的物理化学教研室还制作了许多类似的课程微视频，学生可以通过扫描二维码随时观看视频，教学效果深受好评。

二、教师预设知识点，学生自己备课，交互学习，激发学生兴趣

当前物理化学教学中长期存在师生交互性差的问题，传统讲授方式居于主导地位，学生只能被动地接受知识。而融入“翻转课堂”模式，学生在课下和线下的主动学习过程中学习的主体地位得以保障，不仅能够有效地激发学生的学习兴趣，还能使学生积极主动地参与教学过程。通过这种形式的颠倒为课堂教学留下宝贵时间，同时学生能够最大限度地开展探究性、讨论式、项目式和交互式学习。

以单组分水的相图教学为例。在上课前，教师指定相关学生组成学习小组，并给学生预设知识点，告诉他们在水相图的学习中，需要掌握的主要知识内容，以利于他们进行概念的自主学习。例如，预设的知识点包括：（1）相图中，各点、線和面的含义；（2）各点、线和面上的自由度是多少，如何计算；（3）什么是三相点，它和普通的水的冰点有何区别；（4）水的相图中，为何有一条曲线的斜率为负值；（5）水的相图中个，三条曲线是否可以无限延伸；（6）水的相图有哪些实际应用。针对这些问题，学习小组同学分工合作，制作一个完整的教学PPT，接着，派一位同学代表在课堂上给全班同学进行讲解，其他同学作适当补充。同时，学习小组同学还负责回答班级其他同学的提问。显然，通过这种“翻转课堂”模式，学习小组的同学，在完成PPT和组织教学的过程中，不仅主动学习了相关课程，掌握了知识重点，同时，更是在回答班级其他同学提问的过程中，很好地完成了知识的进一步内化过程。在整个“翻转课堂”教学过程中，老师的作用，更多地是评判学生理解问题的正确与否以及对问题理解的深度进行把握。

上例说明，课上教学在“翻转课堂”模式中的作用仍非常关键。而且，“翻转课堂”技术虽然促进了教学方式的变革，辅助了学生的有效学习，但学生并不是从技术中学习，而是从技术所带来的“交互性”中学习。学习是主体与外部环境交互的结果，这是“翻转课堂”教学在《物理化学》教学中值得同学和老师注意的关键问题之一。因此，教师课下与学生的交流必不可少，帮助学生梳理知识要点，从宏观到微观地理解理论内容，从全局着眼，从细节入手，明确获得知识与实际生产和生活的联系。

三、加强对课外学习效果的评价，优化课程评价体系

为了保证“翻转课堂”教学“翻转”后的教学效果，前提必须是学生能够在课前有效地开展自主学习。“翻转课堂”主要分为课外和课上两个阶段，然而学生在课外是否真正学习，在课上又是否实现对知识的内化，这些都需要辅之以相应的评价手段。“翻转课堂”的难点之一就在于教师很难控制学生的课外学习情况。由于学生在课前需要充分利用教学视频、课件等资料主动学习，查找相关资料，掌握知识点，才能在课堂上通过与老师同学的互动交流中完成对物理化学知识的内化。一旦学生在课前没有积极投入充足时间进行自主学习，或者在没有有效监督的情况下，其自主学习效果往往较差，都将会影响到物理化学课堂一系列探究式、任务式、实践式等教学活动的开展。因此，相应的教学评价措施就显得非常重要，一方面需要对学生形成课外学习行为的有效监督和约束，另一方面需要对学生在“翻转课堂”中的互动学习效果进行评判。为此，笔者在“翻转课堂”模式的教学改革中，将学生成绩的评定分为阶段性评价和全局性评价两部分。阶段性评价主要定期考查学生的课下自我学习情况，以学生自评为主，收集阶段性意见，采取定量评价，督促学生进一步改进；此外，学生之间要进行小组互评，相互评价学习心得与内容，采取小组讨论模式，及时反馈学习中存在问题。全局性评价则主要由教师完成，采用定性评价和定量评价，更多考查学生的学习的最终效果，包括课堂问题的回答和阶段性知识测试方面。这些方法的采用，既帮助学生明确了学習目标，也保证了学习效果，还使学生增强了学习自信心，更培养了学生团队意识和协同能力。

四、结语

“翻转课堂”教学模式切实提高了《物理化学》课程的教学效果与教学目标达成度，但笔者将继续整合课内外资源，因材施教，高效培养人才。

参考文献：

[1][美]乔纳森·伯格曼，亚伦·萨姆.翻转课堂与慕课教学[M].宋伟，译.北京：中国青年出版社，2015.

[2]马献力，刘汉甫，李芳耀，马明霞，蒋彩娜.翻转课堂在《物理化学》课程教学中的应用思考[J].教育教学论坛，2017，6，237-239.

[3]张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012，（4）：46-51.

[4]陈玉琨，田爱丽.慕课与翻转课堂导论[M].上海：华东师范大学出版社，2014.