大学化学实验翻转课堂模式下学生自主学习能力培养研究

摘 要 文章旨在探讨翻转课堂模式在大学化学实验教学中的创新应用及其对学生学习成效的积极影响。翻转课堂通过重构学习流程、利用信息技术手段，促进学生主动学习、深度学习及协作学习，同时培养学生的元认知能力。研究表明，该模式能有效提升学生的学习效率、自主学习能力及问题解决能力，为现代教育改革提供有益借鉴。

关键词 化学实验；翻转课堂；自主学习；能力培养

中图分类号：G642 文献标识码：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

近年来，随着信息技术的快速发展和普及，翻转课堂模式在大学化学实验中的应用逐渐成为可能。该模式鼓励学生在课前通过在线资源自主学习实验相关知识，将课堂时间用于实践操作、讨论与问题解决。这种转变不仅提高了课堂教学效率，更重要的是，它有助于培养学生的自主学习能力、批判性思维和问题解决能力。然而，尽管翻转课堂模式在理论上具有诸多优势，但在实际应用中仍面临诸多挑战。如何有效设计课前学习资源，如何保证课堂活动的有效性和参与度，如何评估学生的学习效果和自主学习能力的发展，这些问题都需要教育工作者进行深入研究和探讨。因此，本文旨在综述翻转课堂模式在大学化学实验中的应用现状，探讨该模式在培养学生自主学习能力方面的潜力与挑战。通过梳理相关研究成果和实践经验，旨在为大学化学实验教学改革提供理论支持和实践启示，推动翻转课堂模式在大学化学实验教学中的广泛应用和深入发展。

1 翻转课堂模式在大学化学实验中的应用

1.1 实验预习的数字化与互动化

在翻转课堂模式框架下，实验预习的数字化与互动化已成为一种创新的教学策略。具体而言，教师精心制作并提供的数字化预习材料，如高清的实验操作视频、交互性强的电子教材等，不仅系统地呈现了实验的基本原理、核心步骤和关键细节，还通过巧妙设计的问题、小测验等互动元素，有效引导学生进行深入的思考和自主预习[1]。这些问题和小测验的设置，往往紧扣实验的重点和难点，旨在激发学生的好奇心和探究欲，促使他们在预习过程中主动挖掘、理解和吸收知识。相较于传统的纸质预习材料，数字化预习材料在视觉呈现、内容更新、互动反馈等方面具有显著优势，能够更加生动、直观地展示实验过程，及时反映最新的研究成果和教学动态。此外，数字化预习材料还具备高度的可定制性和可扩展性，能够根据不同学生的学习需求和进度，提供个性化的学习路径和资源支持。

1.2 课堂时间的重新分配与优化

翻转课堂模式下的课堂时间重新分配与优化，实现了教育时间与资源的更高效利用。在传统的教学模式中，课堂大部分时间被教师的单向讲授占据，学生往往只能被动地接受知识，缺乏实际操作和深入思考的机会。而在翻转课堂模式下，课堂时间被重新规划，主要用于学生的实验操作、问题讨论和成果展示。这种转变不仅极大地提升了学生的参与度，还为他们提供了宝贵的实践空间。学生能够亲自动手进行实验，从而更直观地理解化学原理，掌握科学方法。此外，通过小组讨论，学生能够集思广益，共同解决问题，形成更为深刻和全面的理解。成果展示环节则进一步锻炼了学生的表达能力和逻辑思维能力，同时也培养了他们的自信心和团队协作精神。这种课堂时间的优化分配，不仅提高了学生的学习效率，还为他们未来的学术研究和职业发展奠定了坚实的基础。值得一提的是，这种模式的创新之处在于它颠覆了传统的教学观念，将学习的主动权交还给了学生，使课堂真正成为知识探索与创新的乐园。

1.3 学生主体的实验设计与探究

在翻转课堂模式下，学生的角色从传统的被动接受者转变为积极的主动探究者，这一转变在实验课程中尤为显著。教师精心设计的开放性问题或实验任务，旨在激发学生的创新思维和科学探究精神。学生不仅需要扎实掌握基本的实验技能，还要独立思考、自主设计实验方案，并灵活选择适当的实验方法。在实验过程中，他们需要仔细观察、准确记录数据，并运用所学知识对实验结果进行深入的分析和讨论。这种探究式学习方式强调学生的主体性和自主性，要求他们在探究过程中不断发现问题、提出问题并努力解决问题。通过这种方式，学生的创新能力和科学素养得到了全面的培养和提升。此外，这种学习方式还有助于培养学生的批判性思维、团队协作能力和沟通能力等综合素养，为他们未来的学习和职业发展奠定坚实的基础[2]。因此，翻转课堂模式下的学生主体实验设计与探究是一种富有创新性和实效性的教学策略，值得在化学实验教学中广泛应用和推广。

1.4 实时反馈与个性化指导

翻转课堂模式借助先进的信息技术手段，如在线测试系统、实时学习管理平台等，实现了对学生学习数据的即时收集与分析，进而为教师提供了精准的实时反馈。这一机制不仅突破了传统课堂模式下教师难以全面掌握学生学习情况的局限，还使得教师能够针对每位学生的个体差异提供及时且个性化的指导。例如，通过学校的在线综合教育平台测试系统，教师可以迅速了解学生对各个知识点的掌握情况，从而及时调整教学策略，为薄弱环节提供有针对性的辅导。同时，该平台还能够记录学生的学习轨迹和习惯，为教师教学提供更深层次的数据支持，有助于他们更精准地把握学生的学习需求和特点。在这种模式下，学生也能够根据系统提供的反馈，及时了解自己的学习进度和成效，进而调整学习策略，实现更高效的学习[3]。

2 翻转课堂模式与学生自主学习能力的培养

2.1 认知重构与自主学习

在翻转课堂模式下，课前学习成为一个关键环节，其中学生的认知重构与自主学习紧密相连，形成了一种全新的学习动态。传统课堂中，学生往往是被动的知识接受者，而在翻转课堂模式下，他们被赋予了更多的主动性和责任。在接触课前学习材料时，学生必须进行信息筛选、概念整合以及知识的初步应用，这些活动实际上构成了一种对知识的初步认知和重构。这种重构不仅是对新知识的理解和吸收，还是对已有知识体系的更新和拓展。当学生带着这种初步构建的认知进入课堂时，他们的实践操作和深入探索便有了更加坚实的基础和明确的方向。由于已经在课前对相关知识有了一定的掌握，学生在课堂上便能够更加自信、从容地进行实验操作，深入探索实验内容的每一个细节。这种深入探索不仅进一步巩固了他们在课前学习中构建的知识体系，还能够带来新的发现和理解，从而实现了知识体系的不断拓展和深化。因此，翻转课堂模式下的认知重构与自主学习不仅培养了学生的自主学习能力，提高了他们的学习效率，还使他们的学习效果得到了显著提升。更重要的是，这种学习模式有助于培养学生的终身学习能力和创新思维，为他们的未来发展奠定坚实的基础。

2.2 问题导向与深度学习

翻转课堂模式以问题为导向，鼓励学生将课前自主学习中遇到的疑惑和难题带入课堂，从而赋予学习过程更强的目的性和针对性。在这种模式下，学生不再是被动的知识接收器，而是积极的问题解决者。他们通过课前的自主学习，初步探索知识领域，并记录下自己的困惑和疑问。当进入课堂时，这些问题便成了他们学习的指南针，引导他们深入探究知识的本质和联系。通过实践操作、小组讨论或向教师请教，学生不仅能够解决课前的问题，还能在解决问题的过程中发现新的问题，形成一个学习的良性循环。这种深度学习的方式不仅要求学生理解知识的表面含义，还鼓励他们挖掘知识背后的原理、联系，以及在实际中的应用。在这一过程中，学生的自主学习能力得到了锻炼和提升，他们学会了如何提出问题、寻找答案，以及验证答案的正确性。同时，他们的批判性思维、创新思维和解决问题的能力也在这一过程中得到了培养和提升[4]。因此，翻转课堂模式下的问题导向与深度学习不仅提高了学生的学习效率和质量，还为他们的全面发展奠定了坚实的基础。

2.3 协作学习与自主学习能力的互补

翻转课堂模式将课堂时间主要用于学生的小组讨论和协作学习，这一转变不仅丰富了课堂互动，还在深层次上促进了学生自主学习能力与协作学习能力的互补与提升。在协作学习过程中，学生被置于一个多元、动态的学习环境中，他们必须相互沟通、分享观点、解决分歧，以共同达成学习目标。这一过程不仅锻炼了学生的团队协作能力、沟通能力和问题解决能力，还在无形中提升了他们的自主学习能力。具体而言，为了能够在小组讨论中有效地贡献自己的观点，学生需要提前进行自主学习和准备，深入理解相关知识点，并形成自己的见解。而在与同伴的交流和讨论中，他们又不断受到新的观点和信息的刺激，从而不断反思和修正自己的认知。这种自主学习与协作学习的紧密互动，不仅帮助学生更全面地理解和掌握知识，还在反复的实践与反思中提升了他们的自主学习能力。因此，翻转课堂模式下的协作学习与自主学习，不仅是一种有效的教学策略，还是一种促进学生全面发展的教育理念。

2.4 自我监控与元认知能力的培养

翻转课堂模式在促进学生自主学习能力发展的同时，特别强调了自我监控与元认知能力的培养。课前学习阶段，学生被要求制订详细的学习计划，选择适合自身的学习策略，持续监控学习进度，并在完成学习任务后对学习效果进行自我评估。这一系列活动不仅是对学习内容的掌握与理解，还是对自己学习过程的一次深度反思与认知。元认知能力，即个体对自身认知过程的觉察、监控与调节能力，在这一过程中得到了显著的提升。具体来说，学生在制订学习计划时，需要对自己的学习能力、时间安排、任务难度等因素进行综合考虑，这锻炼了他们的认知策略选择能力；在监控学习进度时，学生需要时刻关注自己的学习状态，及时调整学习策略以应对可能出现的困难，这提升了他们的自我监控与调节能力；而在评估学习效果时，学生需要对自己的学习成果进行客观、全面的评价，这进一步强化了他们的自我评价与反思能力[5]。因此，翻转课堂模式通过引导学生进行自我监控与评估，有效地培养了他们的元认知能力，为自主学习能力的持续发展奠定了坚实的基础。

3 结论

翻转课堂模式作为一种创新的教学策略，通过重构学习流程、鼓励学生主动探究、利用信息技术手段提供实时反馈与个性化指导，有效地促进了学生的认知重构、深度学习、协作学习以及元认知能力的培养。通过引导学生从被动接受者转变为主动探索者，翻转课堂不仅提升了学生的学习效率和效果，还培养了他们的自主学习能力、批判性思维、创新思维和解决问题的能力。同时，翻转课堂模式下的协作学习与自主学习能力的互补关系，进一步强化了学生的学习动力和学习成果。此外，翻转课堂模式还要求学生进行自我监控和评估，从而培养了他们的元认知能力，为自主学习能力的持续发展奠定了坚实的基础。

基金项目：广东省高等教育教学改革项目（实践性）研究成果（2023011）。

参考文献

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[2] 朱泳妍，陶华明，麦少瑜，等.翻转课堂结合过程性评价在中药化学实验课中的实践[J].中国医药科学，2023，13（23）：88-92.

[3] 隋丽丽，赵丹，金戈，等.基于雨课堂的翻转课堂在医学院校有机化学教学中的应用研究[J].中国高等医学教育，2023（12）：20-21，72.

[4] 张静.核心素养下翻转课堂在中学化学中的教学设计——以《离子反应及其发生条件》为例[J].江西化工，2023，39（6）：117-120.

[5] 赵卫光，关英.问题导向的有机化学实验翻转课堂教学模式与学生创新精神培养方法[J].化学教育（中英文），2023，44（24）：43-50.