《物理化學(xué)》教學(xué)中“翻轉(zhuǎn)課堂”模式的應(yīng)用嘗試

李喬琦　趙樸素　徐繼明　褚效中

摘要：本文借助教學(xué)實(shí)例，闡述了將“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式運(yùn)用于《物理化學(xué)》課程改革的一些探索，分析了這種新的教學(xué)模式使學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性得以激發(fā)和提高的原因。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；物理化學(xué)；教學(xué)方法改革

中圖分類號：O64 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）51-0203-02

《物理化學(xué)》（Physical Chemistry）是我國高等院校理工農(nóng)醫(yī)學(xué)科中一門重要的專業(yè)課程，它是運(yùn)用物理學(xué)的基本原理和相關(guān)研究技術(shù)來研究化學(xué)體系的性質(zhì)和行為，并探究建立化學(xué)體系中特殊規(guī)律的科學(xué)。《物理化學(xué)》課程內(nèi)容有較強(qiáng)的抽象性和邏輯性，需要運(yùn)用許多的數(shù)學(xué)推理方法，這就導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)畏難情緒較重，厭學(xué)心理漸漸增生，從而使教師在授課時(shí)難度加大。另外，對于《物理化學(xué)》這類傳統(tǒng)課程來說，教學(xué)模式主要為教師課堂講授，學(xué)生被動聽課。因此，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，進(jìn)而完成課程目標(biāo)的達(dá)成度，成為當(dāng)前《物理化學(xué)》教學(xué)需要解決的問題。

“翻轉(zhuǎn)課堂”（Flipped Class-room）是本世紀(jì)提出的一種極具創(chuàng)新性的教育理念，它是將傳統(tǒng)課上教學(xué)過程與課下學(xué)習(xí)活動進(jìn)行轉(zhuǎn)換的新型教學(xué)形式，主要以現(xiàn)代教育技術(shù)為依托，通過構(gòu)建把傳統(tǒng)的知識傳授過程和知識內(nèi)化過程顛倒的個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在課下通過教師提供的教學(xué)資源完成預(yù)設(shè)知識點(diǎn)和概念的自主學(xué)習(xí)，將課下的討論互動轉(zhuǎn)移到課堂上來，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生教學(xué)方式和對學(xué)習(xí)時(shí)間利用方式，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)為目的的一種教學(xué)形態(tài)[1-4]。相對于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，翻轉(zhuǎn)課堂優(yōu)勢在于它能夠突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的時(shí)空限制，使得“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”，為教師教學(xué)改革提供的了一個(gè)新的方向和路徑。

根據(jù)《物理化學(xué)》課程特點(diǎn)，結(jié)合大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，能否在《物理化學(xué)》課程教學(xué)中，使用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式進(jìn)行部分章節(jié)的教學(xué)，用于幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)習(xí)自己學(xué)習(xí)的能力，這個(gè)問題需要物化教師不斷地加以探索。筆者身為九零后大學(xué)教師，隨著幾年來《物理化學(xué)》課程教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，嘗試著將“翻轉(zhuǎn)課堂”這一教學(xué)模式用于教學(xué)中，取得了一些教學(xué)效果。現(xiàn)將部分應(yīng)用過程在此做一個(gè)總結(jié)，希望能夠?qū)Α段锢砘瘜W(xué)》教學(xué)改革起一點(diǎn)推動作用。

一、通過教師制作優(yōu)質(zhì)微視頻，使抽象的教學(xué)內(nèi)容形象化、系統(tǒng)化

“翻轉(zhuǎn)課堂”的重要手段之一就是讓學(xué)生課前觀看教學(xué)視頻，通過視頻中的實(shí)例幫助學(xué)生理解抽象的公式和概念，進(jìn)而節(jié)約大量時(shí)間，實(shí)現(xiàn)知識內(nèi)化。因此，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)微視頻資源成為保證實(shí)施“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)效果的前提。當(dāng)前網(wǎng)上發(fā)布的《物理化學(xué)》教學(xué)微視頻大多是為了應(yīng)付授課比賽，內(nèi)容上往往過于科普，忽視了教學(xué)內(nèi)容原來應(yīng)有的教學(xué)深度，這就使視頻失去了輔助教學(xué)的意義。筆者認(rèn)為，微視頻中的內(nèi)容應(yīng)該簡潔明了，深淺適宜，將學(xué)生需要掌握的重點(diǎn)知識概念清晰，用詞準(zhǔn)確。另外，視頻中所用的案例要精挑細(xì)選，反復(fù)琢磨，目的是為了使抽象的教學(xué)概念形象化，生動化，但案例本身不要太過花哨，以免過多地吸引學(xué)生的無謂注意。這種微視頻可以讓學(xué)生通過反復(fù)觀看完成學(xué)習(xí)。

根據(jù)上述原則，筆者制作了長度約8分鐘的“熵的物理意義”教學(xué)微視頻，教學(xué)效果反應(yīng)很好。在視頻中，筆者首先以學(xué)生們熟悉的軍訓(xùn)中所進(jìn)行的隊(duì)列訓(xùn)練為引導(dǎo)，通過講解“整齊的隊(duì)列”難以完成，“解散的隊(duì)列”容易發(fā)生，向?qū)W生形象化地描述了過程的“有序”難以自發(fā)進(jìn)行，而過程“無序”則容易自發(fā)進(jìn)行這一抽象概念。接著，進(jìn)一步以“小球分布組合模型”進(jìn)行數(shù)學(xué)模型構(gòu)建，從數(shù)學(xué)的角度對“有序”的低概率和“無序”的高概率進(jìn)行證明。最后，再基于該數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出“熵的物理意義”這一科學(xué)結(jié)論，并形象化地解釋了熵增大原理。整個(gè)微視頻中，課程內(nèi)容隨著學(xué)生熟悉的畫面，步步加深，由淺入深，環(huán)環(huán)相扣，使得原本讓人難以理解的熵的物理意義變得非常“形象具體”，易于被學(xué)生接受和記憶。該視頻獲得了學(xué)校微課教學(xué)競賽一等獎。此外筆者所在的物理化學(xué)教研室還制作了許多類似的課程微視頻，學(xué)生可以通過掃描二維碼隨時(shí)觀看視頻，教學(xué)效果深受好評。

二、教師預(yù)設(shè)知識點(diǎn)，學(xué)生自己備課，交互學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生興趣

當(dāng)前物理化學(xué)教學(xué)中長期存在師生交互性差的問題，傳統(tǒng)講授方式居于主導(dǎo)地位，學(xué)生只能被動地接受知識。而融入“翻轉(zhuǎn)課堂”模式，學(xué)生在課下和線下的主動學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)的主體地位得以保障，不僅能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能使學(xué)生積極主動地參與教學(xué)過程。通過這種形式的顛倒為課堂教學(xué)留下寶貴時(shí)間，同時(shí)學(xué)生能夠最大限度地開展探究性、討論式、項(xiàng)目式和交互式學(xué)習(xí)。

以單組分水的相圖教學(xué)為例。在上課前，教師指定相關(guān)學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，并給學(xué)生預(yù)設(shè)知識點(diǎn)，告訴他們在水相圖的學(xué)習(xí)中，需要掌握的主要知識內(nèi)容，以利于他們進(jìn)行概念的自主學(xué)習(xí)。例如，預(yù)設(shè)的知識點(diǎn)包括：（1）相圖中，各點(diǎn)、線和面的含義；（2）各點(diǎn)、線和面上的自由度是多少，如何計(jì)算；（3）什么是三相點(diǎn)，它和普通的水的冰點(diǎn)有何區(qū)別；（4）水的相圖中，為何有一條曲線的斜率為負(fù)值；（5）水的相圖中個(gè)，三條曲線是否可以無限延伸；（6）水的相圖有哪些實(shí)際應(yīng)用。針對這些問題，學(xué)習(xí)小組同學(xué)分工合作，制作一個(gè)完整的教學(xué)PPT，接著，派一位同學(xué)代表在課堂上給全班同學(xué)進(jìn)行講解，其他同學(xué)作適當(dāng)補(bǔ)充。同時(shí)，學(xué)習(xí)小組同學(xué)還負(fù)責(zé)回答班級其他同學(xué)的提問。顯然，通過這種“翻轉(zhuǎn)課堂”模式，學(xué)習(xí)小組的同學(xué)，在完成PPT和組織教學(xué)的過程中，不僅主動學(xué)習(xí)了相關(guān)課程，掌握了知識重點(diǎn)，同時(shí)，更是在回答班級其他同學(xué)提問的過程中，很好地完成了知識的進(jìn)一步內(nèi)化過程。在整個(gè)“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)過程中，老師的作用，更多地是評判學(xué)生理解問題的正確與否以及對問題理解的深度進(jìn)行把握。

上例說明，課上教學(xué)在“翻轉(zhuǎn)課堂”模式中的作用仍非常關(guān)鍵。而且，“翻轉(zhuǎn)課堂”技術(shù)雖然促進(jìn)了教學(xué)方式的變革，輔助了學(xué)生的有效學(xué)習(xí)，但學(xué)生并不是從技術(shù)中學(xué)習(xí)，而是從技術(shù)所帶來的“交互性”中學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)是主體與外部環(huán)境交互的結(jié)果，這是“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)在《物理化學(xué)》教學(xué)中值得同學(xué)和老師注意的關(guān)鍵問題之一。因此，教師課下與學(xué)生的交流必不可少，幫助學(xué)生梳理知識要點(diǎn)，從宏觀到微觀地理解理論內(nèi)容，從全局著眼，從細(xì)節(jié)入手，明確獲得知識與實(shí)際生產(chǎn)和生活的聯(lián)系。

三、加強(qiáng)對課外學(xué)習(xí)效果的評價(jià)，優(yōu)化課程評價(jià)體系

為了保證“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)“翻轉(zhuǎn)”后的教學(xué)效果，前提必須是學(xué)生能夠在課前有效地開展自主學(xué)習(xí)。“翻轉(zhuǎn)課堂”主要分為課外和課上兩個(gè)階段，然而學(xué)生在課外是否真正學(xué)習(xí)，在課上又是否實(shí)現(xiàn)對知識的內(nèi)化，這些都需要輔之以相應(yīng)的評價(jià)手段。“翻轉(zhuǎn)課堂”的難點(diǎn)之一就在于教師很難控制學(xué)生的課外學(xué)習(xí)情況。由于學(xué)生在課前需要充分利用教學(xué)視頻、課件等資料主動學(xué)習(xí)，查找相關(guān)資料，掌握知識點(diǎn)，才能在課堂上通過與老師同學(xué)的互動交流中完成對物理化學(xué)知識的內(nèi)化。一旦學(xué)生在課前沒有積極投入充足時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，或者在沒有有效監(jiān)督的情況下，其自主學(xué)習(xí)效果往往較差，都將會影響到物理化學(xué)課堂一系列探究式、任務(wù)式、實(shí)踐式等教學(xué)活動的開展。因此，相應(yīng)的教學(xué)評價(jià)措施就顯得非常重要，一方面需要對學(xué)生形成課外學(xué)習(xí)行為的有效監(jiān)督和約束，另一方面需要對學(xué)生在“翻轉(zhuǎn)課堂”中的互動學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評判。為此，筆者在“翻轉(zhuǎn)課堂”模式的教學(xué)改革中，將學(xué)生成績的評定分為階段性評價(jià)和全局性評價(jià)兩部分。階段性評價(jià)主要定期考查學(xué)生的課下自我學(xué)習(xí)情況，以學(xué)生自評為主，收集階段性意見，采取定量評價(jià)，督促學(xué)生進(jìn)一步改進(jìn)；此外，學(xué)生之間要進(jìn)行小組互評，相互評價(jià)學(xué)習(xí)心得與內(nèi)容，采取小組討論模式，及時(shí)反饋學(xué)習(xí)中存在問題。全局性評價(jià)則主要由教師完成，采用定性評價(jià)和定量評價(jià)，更多考查學(xué)生的學(xué)習(xí)的最終效果，包括課堂問題的回答和階段性知識測試方面。這些方法的采用，既幫助學(xué)生明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)，也保證了學(xué)習(xí)效果，還使學(xué)生增強(qiáng)了學(xué)習(xí)自信心，更培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識和協(xié)同能力。

四、結(jié)語

“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式切實(shí)提高了《物理化學(xué)》課程的教學(xué)效果與教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度，但筆者將繼續(xù)整合課內(nèi)外資源，因材施教，高效培養(yǎng)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1][美]喬納森·伯格曼，亞倫·薩姆.翻轉(zhuǎn)課堂與慕課教學(xué)[M].宋偉，譯.北京：中國青年出版社，2015.

[2]馬獻(xiàn)力，劉漢甫，李芳耀，馬明霞，蔣彩娜.翻轉(zhuǎn)課堂在《物理化學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用思考[J].教育教學(xué)論壇，2017，6，237-239.

[3]張金磊，王穎，張寶輝.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2012，（4）：46-51.

[4]陳玉琨，田愛麗.慕課與翻轉(zhuǎn)課堂導(dǎo)論[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2014.