翻轉課堂在物理化學實驗教學中的應用

王迎　張為超

摘要：物理化學實驗綜合了化學化工相關學科所需的基本研究技術和基礎知識，在大學化學化工各學科教育中占據重要地位。本文結合物理化學實驗課程的特點，總結出傳統教育教學方法在該課程中的不足之處，并結合翻轉課堂教學模式的優點，設計了用翻轉課堂指導物理化物實驗課程的實施方案及其可行性。

關鍵詞：翻轉課堂；物理化學實驗；教學模式

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）06-0275-02

物理化學實驗是一門對專業知識背景、知識遷移能力、實踐操作能力都要求很高的學科。物理化學實驗課程的重要性不僅體現在其對專業知識和技能的培養上，更體現在該課程應能最大限度地激發學生的創新意識、養成學生獨立思考問題和解決問題的思維方式。[1，2]《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》明確提出“到2020年基本實現教育現代化，基本形成學習型社會，進入人力資源強國”。[3]因此，物理化學實驗課程教育質量的高低和學生學習效果的好壞直接關系著未來培養學生的綜合素質，是培養具有創新思維人才的關鍵。如何在物理化學實驗課程中既保證學生掌握基本的實驗原理、實驗操作技巧，又能引導學生主動思考、擴展所學知識與技能是物理化學實驗教學課程亟待解決的問題。

一、傳統物理化學實驗教學中存在的問題

傳統物理化學實驗的一般教學過程主要包含以下三個步驟：首先，教師課堂講解實驗目的、基本原理、實驗步驟和實驗操作中需注意的事項；其次，學生根據教師講解的實驗步驟進行實驗操作；再次，學生對實驗數據進行處理并完成實驗報告；最后，教師批改實驗報告得到信息反饋。以上流程在實際教學中存在的主要問題如下：

1.物理化學實驗的實驗原理往往涉及到大量的計算及公式演變，實驗操作中所使用的儀器設備也較為復雜，學生很難在短時間內充分理解并將其和具體的實驗步驟關聯起來。因此造成學生“知其然，不知其所以然”的結果，學生在課堂上僅能進行機械式的重復操作，很難發揮其創造性。

2.傳統物理化學實驗的教學中教師在課堂上詳細拆解實驗細節和注意事項，一方面容易使學生產生惰性心里，課前不積極預習，課上不獨立操作，課后不認真反思；另一方面當實驗所需儀器和操作過程和課本不一致時，會導致學生信息的滯后，加重學生對實驗課的厭煩和應付心理。

3.學生的理解能力和知識水平差距較大，傳統教學中統一化的教學模式很難滿足學生的個體需求，而我國多數高校的實驗課程仍以分組的形式展開，這就造成基礎較好的學生能夠積極參與到實驗課程中，而專業基礎較差的學生處于被動狀態，甚至不參與實驗過程，從而加劇了學生之間的差距。

4.教師通過學生課后提交的“實驗報告”的形式獲得學生對教育活動的反饋，信息傳遞不及時，不利于教師及時調整教學過程。

以上問題的存在極大地影響了物理化學實驗的教學效果，無法充分地調動學生學習的積極性、主動性和創造力。[4]在新的時代背景下，必須對傳統的物理化學教學方式進行改革以適應社會對高級人才的需求，激發學生的探索欲望和創新精神，養成學生主動學習的習慣。

二、翻轉課堂應用于物理化學實驗教學的優勢

翻轉課堂一詞最早起源于1996年，其英文全稱為“Flipped Classroom”，自其在邁阿密大學首次嘗試之后，該教育模式便在世界范圍內得到了大規模的推廣應用。[5，6]和傳統教育模式不同，翻轉課堂把學生學習知識的時間和空間拓展到課堂之外，課堂中學生和教師通過開展多種形式的討論完成知識內化，課后學生對所學內容進行整理和拓展。翻轉課堂在物理化學實驗中應用的優勢主要表現在如下方面：

1.學生進行學習的時間和空間被拓寬，學生可以根據自己的實際需求進行自我教學，對實驗原理中的重點難點可反復學習，對實驗操作中的存疑點可以提前和教師及同學進行交流，在實驗課程的具體操作中做到心中有數，并加深其對實驗原理的理解。

2.學生從被動的受教者變成了翻轉課堂教學中有指導的自主學習者和合作學習者，能充分調動學生在實驗課程中的主觀能動性、學習積極性和創新性。

3.教師有機會對學生進行一對一的答疑解惑，有利于教師掌握每個學生的學習情況，從而有針對性地制定課后拓展練習內容，做到“因材施教”。

4.教師及作為物理化學實驗教學過程的主導者也親身參與到課程討論中，教師和學生進行交流的時間和空間不僅被局限在教學過程中。師生交流途徑的拓寬有利于教師及時檢測學生的進度，能夠在第一時間得到教學質量的反饋，并及時對教學過程進行調整。[7]

翻轉課堂是信息技術進步在教育改革中的反映，它從根本上改變了傳統教育教學模式的流程，在促進學生積極參與教學過程，充分發揮學生的主觀能動性和提高學生的創新意識等方面都發揮了極大的作用。將翻轉課程應用于物理化學實驗課程中是對該課程教育教學改革的一種積極有效的探索。

三、翻轉課堂在物理化學實驗教學中的應用設計

翻轉課堂與傳統教學模式最根本的不同是在于將知識講解的過程擴展到課堂之外，在課堂中則最大限度地完成了知識的內化過程。具體實施步驟如下：

首先，視頻及講義的準備。教師可根據教學大綱結合具體的實驗內容制作相應的教學視頻或PPT。教學視頻應包含實驗原理介紹、儀器型號及使用方法介紹和實驗操作演示三部分內容，并在教學視頻中預留少量測驗，用于讓學生對其學習成果進行自檢。

其次，課堂上的討論及疑難點的解惑。課前學習并不能代替課堂教學活動，特別是在物理化學實驗這類注重學生實際操作和動手能力的課程中，課堂教學活動顯得尤為重要。在學生完成課前學習后，教師在課堂中應引導學生展開多種形式的討論，針對學生遇到的重點、難點、疑點等地方進行重點講解。

再次，實驗操作中的實時指導和監督。物理化學實驗包含具體的實驗操作過程、實驗數據的處理、實驗報告撰寫等部分。通過課前學習和課堂討論，學生對具體的實驗有了初步的理解，但還需要通過實驗部分對其進行驗證。教師在該部分的指導和監督一方面可以保證安全、順利地進行實驗過程，另一方面也可及時處理實驗操作中的異常現象，并調動學生認真思考實驗異常的原因。

然后，課后的結果總結和信息反饋。教師引導學生積極思考實驗中遇到的問題及解決方法。對實驗原理及實驗操作進行總結。學生和學生之間、學生和老師、老師和老師之間開展多種形式的討論，優化下次課程。

最后，課后拓展及反思。這一階段的主要任務為完成知識的遷移和拓展訓練。教師根據學生的學習情況布置提升性的研討題目，鼓勵學生根據所學內容展開思考，并通過查閱文獻、設計實驗等方法驗證其思考結果的可行性。對教師而言，在該過程中則需要其對整個教學過程進行反思整理，并適當調整下次教學活動。

四、結論

物理化學實驗課程綜合了化學學科所需的基本實驗技術和實驗操作，其開設的目的不僅是通過實驗訓練科學的研究方法和思維，更應該培養科學精神和創新能力。將翻轉課堂引入物理化學實驗課程是在充分考慮到該課程自身特點的基礎上對傳統教學方法進行的改革。翻轉課堂的應用能在一定程度上克服傳統的教學方式先講后做所造成的學生依賴性、應付性心理。最大程度地調動學生學習的積極性、主動性，培養學生的創新思維和創造能力。但是不可否認，翻轉課堂在物理化學實驗課程中的應用尚處于起步階段，其實施過程會遇到各種困難，這就對實施翻轉課堂的教師提出了更高層次的要求。

參考文獻：

[1]揚州大學，徐州師范大學，鹽城師范學院，鹽城工學院，徐州工程學院，淮海工學院，淮陰工學院.新編大學化學實驗（三）[M].北京：化學工業出版社，2013.

[2]王女.創新思維在物理化學教學改革中的探索[J].教育教學論壇，2016，（19）：76-77.

[3]國務院.國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）[R].2010-7-29.

[4]李海燕，李亞敏，李永紅，冷春莉.淺析如何上好物理化學實驗課[J].教育教學論壇，2014，（14）：269-270.

[5]馬獻力，劉漢甫，李芳耀，馬明霞，蔣彩娜.翻轉課堂在《物理化學》課程教學中的應用思考[J].教育教學論壇，2017，（06）：237-239.

[6]朱琳.翻轉課堂在本科教學中的探索實踐[J].教育教學論壇，2014，（53）：164-165.

[7]白楊，張秀輝.物理化學教學中的師生多途徑交流[J].大學化學，2016，（01）：28-32.