“翻转课堂”背景下木材加工化学课堂教学方法探讨

陈玉竹 肖辉

【摘要】传统工科专业课教学过程中教师向学生单向“知识输入”容易直接造成学生视觉和听觉疲劳，学生学习效率低下。而以学生为学习主体、以课程知识为主线的“翻转课堂”形式更有利于实现前置课程知识点迁移、课程新知识的融会贯通，培养学生学习兴趣，构建专业知识体系。

【关键词】工科;翻转课堂;知识迁移;知识体系构建

木材加工化学是四川农业大学木材科学与工程专业在第六学期开设的一门重要的专业必修课，授课对象是大三本科生，课堂授课30学时，重点讲授木、竹等木质材料的纤维素、半纤维素和木质素三大素（简称三大素），抽提物的化学结构、物理化学分离方法、化学性质和反应机理，改性处理方法及表征，现代木质材料物理化学利用的发展趋势等。

前期已完成有机化学、木材学等基础课的学习，要求在基本掌握有机化学的反应原理和木竹材基本组成及物理化学特性的基础上开展本门课程的学习。

一、课程分析

该课程的前置课程有有机化学、木材学等基础课，同时本门课程是后期人造板工艺学、木质复合材料的基础，它以有机化学为基础，同时也是基础有机化学的深化和提高，并且要求学生具有较扎实的基础有机化学的知识功底。该课程在课程内容上具有学科交叉渗透多、信息量大、理论性强等特点，因为涉及木材化学加工领域，同时具有内容抽象、紧跟前沿、创新性强等特点。

二、课堂教学现状分析

在传统的教学过程中，教师采用讲授法，在教学过程中比较注重教学形式、知识传授、重点深入、被动接受和孤立运用等;学生学习过程注重轻思维启示、轻思想内涵、轻纵横联系、轻主动思考、轻实践操作、轻灵活迁移等[1]。在实际的课堂教学中，学生习惯传统的教师讲授知识点的被动式学习方法，但本门课程涉及很多化学官能团及反应特性，在课程开设之初学生刚开始较有新鲜感，但新鲜感一过普遍感到该课程知识点多，化学反应枯燥难学;尽管已完成前置课程的学习，但不能很好地完成知识迁移，从而出现较多被动式、应付式、敷衍式学习方式，使得学生学习兴趣低，影响学习积极性。尤其是個别文科生，理科知识基础薄弱，学习更为吃力。

三、课程教学探索

通过对课程特点的思考，笔者从教学内容、授课方式、学生学习方式、创新能力等方面进行了改进，最终形成教师架构主线、学生充实内容、同步理论知识与前沿科技的教学方法。

（一）教师搭建知识框架，引导学生完成课程内知识点迁移

由于本门课程基本内容为木质材料的化学特性，但涉及木材加工、化学利用、新型木质材料制备及性能评价的方方面面，内容繁杂，因此在课程内容设置时会将高分子基本特性、三大素、抽提物的化学组成和化学特性作为主线，贯穿在木材化学利用、人造板生产工艺、制浆造纸、木质材料改性利用、尺寸稳定性处理、生物质能源利用六大板块中。

在授课过程中，对于重要知识点教师需要采用反复提问和课堂讨论形式加强学生的理解和识记。例如前期理论教学完成“纤维素的结晶区和非结晶区的两相结构”特征的学习后，在后期讲授“木材防腐、阻燃”化学改性机理内容时就可进行“木材材质、改性处理条件、改性效果评价的相关关系”的课堂讨论。教师通过对课堂讨论进行引导、点评和总结，可有效帮助学生进一步理解纤维素两相结构，从而完成课程内知识迁移。

因此，在教师搭建知识框架、架构主线的基础上，学生“被引导”完成课程内知识点迁移，更有利于学习和掌握自主构建课程内容的相同要素，以及从零碎知识点到运用能力转化的方法，最终优化学习效果[2]。

（二）学生主动承担，积极完成不同间课程知识点迁移

工科课程的学习不同于纯理科课程的知识推导，也不同于文科课程的知识点识记，工科课程的有趣之处在于工科课程有明确的知识指向性，能有效实现基础理论和工程应用的相统一，因此重视实践能力、强调理论知识在实际中的应用是工科教育的重中之重[3-4]。

本门课程中大量存在化学反应概念，这些概念和涉及的知识点存在显著相关性。这些概念和知识点在教师备课时被单独罗列出来，会在课程第一次课以“随堂知识点”的形式进行公布，要求学生自行选择并制作5-10分钟的PPT上台进行讲授，最终纳入学生平时成绩。

从课程内容安排来看，不能刻意回避单一知识点和新内容的关联，但又不能占用课堂大量时间来拓展和讲解，“点到为止”就是一个不错的方法。从课堂效果来看，同学们根据自己的基础和兴趣进行选题大大缓解了对单纯知识点的排斥反应。一方面，学生经过查阅资料、制作PPT、试讲（正式上台讲课前先给老师试讲并进行修改）、正式上台讲授，更能深刻地理解和掌握该知识点;另一方面，学生用同龄人活泼的语言方式对同学们讲授知识点，能够使同学们的接受程度更高，注意力更集中，积极性提高。例如在讲解什么是“共轭效应”时，有学生利用恋爱时两个人相互牵制、相互影响的原理来解释共轭体系键长平均化趋势的道理，轻松的氛围更容易让大家记住枯燥的知识点，弥补了课堂上教师单一语言的不足。

（三）学生自行组队，积极完成前沿知识和实用技能拓展

工科专业教育重视实践能力，强调理论知识在实际中的应用。因此，教师准确把握本学科的基本理论问题和专业的最新前沿动态是引导学生自主学习的重中之重。

木材加工化学开课之初，教师以“自主选题”的方式公布题目，这些题目以木质材料三大素的化学特性为基础，结合木质材料改性方法、功能化处理和前沿科研成果，内容涉及面较广，如“我们身边的纳米纤维素”“木材超疏水”“金属木”“透明木头”“竹材保青”等，这些题目里不乏专业老师的科研项目。同学们根据自己的兴趣、结合导师的科研项目进行了选择。

实例：2016年5月4日，美国马里兰大学的华人科学家胡良兵团队在Advanced Materials期刊上发表了一篇题为Highly Anisotropic， Highly Transparent Wood Composites（高各向异性、高透明度的木质复合材料）的论文，论文中以化学方式处理掉木质素，保留纤维素和半纤维素，并用环氧树脂进行浸渍处理，得到了高透明度的木材，简称为“透明木头”。有三位女生自行组合选择了这个题目，其中一个女生的本科导师也在从事透明木头的研究。该小组从分析现实生活中物体透明的现象和原理入手，引出胡良兵团队制备“透明木头”的实例，并在阅读英文文献后向同学们展示了该团队的制备工艺，同时结合前期课程中关于去木质素的化学处理方法介绍了“透明木头”的制备原理，最后结合自己所在导师组对“透明木头”工艺的改进，圆满地结束了本次的自主选题内容讲解。

本次自主选题既有同学们对生活中常见现象的思考，也结合了课堂所学对木材科学研究领域前沿科研成果的剖析，更有结合自己的亲身科研体验进行的讲解，经过几次的试讲和反复修改，最终课堂效果相当好，同学们反响也非常好，对正准备考本专业研究生的学生产生了非常积极的影响。通过这次讲课，主讲的学生进一步锻炼了查阅和阅读文献的能力，提高了自学能力和分析文献的能力;对于“听众”而言，课堂内容更丰富有趣，同时从PPT上看到的图片更直接、更简洁地拓宽了眼界。

四、关于“翻转课堂”更多的总结和思考

工科课堂的“翻转课堂”应该是研究性学习的一种积极有效的形式，使教学中心从教师向学生转变，教师从“知识权威”转变为学习过程的“平等参与者”，学生从知识的“接受者”变为主动的“加工者”。而整个环节最难的在于教师如何突破传统观念的束缚，由“知识传授者”变为学生学习的“设计者”“组织者”“引导者”。以本门课为例，课堂上呈现的欢声笑语的效果背后，是教师和学生在课前对“翻转课堂”内容一次次地进行筛选，对知识点一遍遍地进行串联和重组，对讲授形式进行很多次的精心设计，对PPT的版式、配色和动画进行无数次的“微整容”。只有经过这样无数次的“彩排和演练”，“学生听众”才能在“轻松、有趣”的氛围中更快更高效地把握本学科的基本理论问题和最新发展动态;对“学生表演者”来说，在和教师近距离“一对一”的相互交流中，既完成了对知识的理解学习和“技艺”切磋，又能进一步锻炼自身的表达能力和演讲能力，培养自信。

总的来说，“翻转课堂”表面上是学生上台讲内容和PPT的呈现，背后却是教师的“有所为”和“有所不为”。“有所不为”就是不让学生简单成为教师讲解课程内容的替代者，简单重复课堂知识，而是尊重学生的思想，让他们积极参与其中，讓他们体验选择知识、组织课堂和分享自己所学的快乐。“有所为”就是教师需要站在一定高度把握知识点的轻重缓急和扩展界限，以及对学生讲授质量的把控。

【参考文献】

[1]于丽颖，李延春，张跃伟，等.高等有机化学课程建设与改革[J].吉林化工学院学报，2017（10）：54-55.

[2]张勤.关于高校加强学生学习能力培养的若干思考——解读知识迁移理论与实践模式[J].黑龙江高教研究，2006（05）：165-167.

[3]廖德岗，肖伟跃，张龙庭，等.知识与能力并行：构建地方高校工科专业教育新模式[J].现代大学教育，2002（02）：61-63.

[4]毛成栋.研究性学习在工科专业教育中的思考[J].科教文汇（下旬刊），2008（09）：66-70.