問題教學與翻轉課堂結合的《物理化學》課程教學設計與實踐

陳茂龍 童海霞 曾巨瀾

摘要：本研究著眼于常規課堂講授、“翻轉課堂”與“問題教學”相結合的《物理化學》課程的課堂教學設計及其實踐應用。實踐結果初步顯示，“問題教學”與“翻轉課堂”結合的教學模式取得了較好的教學效果。

關鍵詞：翻轉課堂；PBL；物理化學

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）46-0144-02

翻轉課堂即“Flipped Classroom or Inverted Classroom”，是指按照一定教學目標去調整課堂內外的時間，將學習的部分決定權從教師轉移給學生。在這種教學模式下，課堂內的很多時間，學生能夠更專注目的知識點的學習與消化，很多知識點將需要學生在課堂外查找資料自學完成，包括觀看教學視頻和慕課、閱讀相關書籍、進一步在課外面對面的與同學討論、在網絡上通過微信群和QQ群與其他同學討論[1]。PBL（Problem-based learning）是以問題為導向的教學方法，是基于現實世界的以學生為中心的教育方式，是神經學教授Barrows在1969年于加拿大麥克馬斯特大學提出的，目前已成為世界上較為流行的一種教學方法[2]。“問題教學”法具有如下優點：①促進以學生為中心的學習；②促進終身學習；③幫助突出理解而不是事實；④幫助深入學習和運用建構主義的方法；⑤增強自學；⑥更好的理解和熟悉；⑦增強人際交往能力和團隊精神；⑧促進自我激勵的態度；⑨幫助增進師生關系；⑩幫助達到更高水平的學習。當然凡事都有利有弊，“問題教學”法也不例外，這是一種耗時、對認知負荷較大、對執行要求較高、對教師和學生的角色轉變以及最后的考核評價都需要仔細考慮的教學方法[2，3]。翻轉課堂與問題教學兩種教學方法都倡導以學生為中心；但由翻轉課堂的內涵可以預見其對善于主動學習的學生能夠取得較好的教學效果，但對于一些不善于主動學習的學生則會收效甚微，因此需要結合“問題教學”法幫助和督促不善于主動學習的學生。

一、《物理化學》課程教學設計緣由

《物理化學》是研究所有物質系統的化學行為的原理、規律和研究方法的學科；涵蓋宏觀系統、微觀系統以及宏觀到微觀與物質性質的關系與變化規律；也包括對化學過程機理及其控制的研究[4]。總之物理化學是一級化學學科以及在分子層次上研究物質變化的其他學科領域的理論基礎，因此這門課程包括經典熱力學、統計熱力學、動力學、相平衡、化學平衡、電化學、表面化學、膠體化學等重要內容。其中熱力學內容是基礎但卻十分抽象，很多剛接觸物理化學的學生都感覺很難理解。因此教師需要盡可能地發展物理化學教學方法，以便讓學生掌握更多的物理化學知識。目前，大多數高校的《物理化學》課程仍然采用傳統的講授法，即以教師課堂講授為主，學生則被動接受，因此教學過程中難免存在以下問題：（1）課程知識理論化和表面化，難以系統化。雖然通過教師講授初步的理論知識，能夠使學生在一定程度上掌握相應的熱力學、動力學和電化學等理論知識，但學生難以理論聯系實際，也難以解答生活中一些涉及到物理化學的問題。（2）學習內容多，但深度不夠。《物理化學》這門課程的學習內容不但涵蓋非常廣泛，而且很多知識點也較難理解；但由于課時有限（目前我校物理化學B只有48課時），基本都是4至6學時學習一章，而物理化學中出現的定理公式較多，很多重要的定理（如偏摩爾量與化學勢）與公式有著一些類似的變形式，但這些變形式的使用條件、適用范圍、甚至物理意義都存在差別，這就需要大量的時間進行講解和梳理，因此48課時往往不夠。（3）課程考核形式比較單一。目前，期末閉卷考試（占總成績80%）仍然是高校的物理化學課程采用的主要考核方式。這種經典的考核方式對衡量學生對知識點的基本掌握還是有積極的作用，但這容易使學生死記硬背物理化學基本概念、各種物化理論與公式，而忽略了這些理論與公式的來龍去脈及相關知識的應用能力培養；這進一步導致學生上課只對考試相關內容的講授感興趣，在考試前則要求劃重點甚至希望提供考試題庫等。因此，需要思考教學方法的改變以提高學生對物理化學相關知識的掌握，基于此我們進行了《物理化學》課程的“問題教學”與“翻轉課堂”結合的初步教學設計與實踐。

二、“問題教學”與“翻轉課堂”結合的《物理化學》教學設計

參考國內同行對《物理化學》與其他課程的教學研究與設計，除了常規講授之外，本研究的教學設計主要基于教師為學生提供部分課外學習資源和“問題教學”的問題，部分運用翻轉課堂的教學模式即一個接一個的學習模式對課程的教學流程進行設計。整個的課程教學設計則包括課堂講授與翻轉課堂、課堂“問題教學”及課程學習考核三個部分。

1.課堂講授并布置任務完成課外自主學習。《物理化學》課程的大部分知識點學習是學生自主完成相應知識點的學習，只有部分難點和極重點則由教師在課堂上進行梳理和講解，并盡量讓學生做到舉一反三。前幾次課，教師便向學生講述本課程的翻轉課堂理念以及對課程重要知識點進行一個簡單梳理，然后對課程內容進行詳細安排，并讓學生了解考核要求的目的與本質，總之讓學生了解“翻轉課堂”和“問題教學”的本質及流程。當學生遇到學習中的疑難點時，則通過課程教學平臺建立討論組、或QQ群及微信群開展學習討論。

2.課堂“問題教學”。當前《物理化學》課程總共48學時，由于《物理化學》這門課程難度較大，因此20個理論學時依然為傳統教學設計，主要用作對一些難點與極重要知識點的講解，以及對知識點的系統梳理，另28個理論學時則為“問題教學”設計。教師根據物理化學課程的主要內容設計了十二個比較有針對性的問題，如熱力學判據、熱力學基本關系式、偏摩爾量、化學勢、依數性拉烏爾定律與亨利定律等；然后在教學過程中按照既定流程展開教學。一般過程如下：①學生被分為12組，明確小組組長、記錄員等角色；②各小組在明確自己小組抽到的問題后，開始對問題進行研究討論與梳理；③各小組討論并總結發言，教師對其匯報進行指導并答疑；④教師及旁聽小組分別對匯報的小組進行打分。

3.期終考試與平時評價相結合的考核方式。傳統《物理化學》的考核方式主要依據期末閉卷考試進行（平時成績占20%，期末考試80%）。本研究嘗試對該課程采用期終考試成績與平時評價相結合的課程考核方式。具體如下：平時成績占據50%，期末考試成績占據50%，這相當于大大降低了期末考試所占的比例。平時評價則相對復雜：15%根據小組學習自我評估表和物化練習題結果給分；25%的課堂問題學習得分是根據小組學生自評、他評和教師評價三部分，分別占這一部分的20%、30%和50%。剩下的10%由課堂隨機考勤構成，無故缺勤一次扣2%，遲到一次扣1%。

三、“問題教學”與“翻轉課堂”結合的《物理化學》教學實踐結果

2017年9月—12月，對非化學專業的87名大二本科生進行“問題教學”與“翻轉課堂”結合的《物理化學》課程教學初步實踐。課程結束后，按照既定考核方式進行了成績評定，《物理化學》課程的最終考核成績平均分為68.95分，比上一年高近5分。其中，最高分90分，最低分42分，考核總成績分布如下：40—49：2人，50—59：6人，60—69：40人，70—79：26人，80—89：12人，90—100：1人。總體可判斷學生對知識點的掌握比上一年有所進步，但依然存在極大的進步空間。此外，87名學生全部參與了匿名的問卷調查，部分收上來的問卷不合格（15份），72份合格問卷調查結果如下：在對課程教學的滿意度上，83.3%的學生持滿意態度。在專業知識的掌握程度方面，62.5%的學生認為掌握了物理化學的大部分基礎知識。在教學方法的選擇上，63.9%的學生認為采用教師講授、提出問題、小組討論與匯報三者相結合的教學方式較合適，也有部分學生認為小組成員參差不齊影響小組整體的成績。除此之外，學生還對改進《物理化學》的教學效果提供了一些建議，如增加物化實驗、增加問題分析、豐富問題內容等。

“問題教學”與“翻轉課堂”結合的《物理化學》教學實踐結果表明，問題教學與翻轉課堂結合確實能有效提高學生在教學活動當中的學習參與度，也能夠增加學生自主學習的積極性，相應的提高教學效果。

參考文獻：

[1]https：//en.wikipedia.org/wiki/Flipped_classroom.

[2]https：//en.wikipedia.org/wiki/Problem-based_learning.

[3]張華.PBL教學法在高職院校教學中的應用研究[D].河北師范大學：河北師范大學，2011.

[4]張雄飛，王少芬，伍章生.物理化學[M].華中科技大學出版社，2012.