翻轉(zhuǎn)課堂在高師無機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

白鶴龍，陳佳明，宋 哲

(長春師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130032)

無機(jī)化學(xué)是一種研究無機(jī)化合物的化學(xué)，是化學(xué)領(lǐng)域的一個重要分支，是理論課程的一個組成部分。對于無機(jī)化學(xué)課程的整體效果的把控，不僅會對今后學(xué)生所學(xué)的專業(yè)課產(chǎn)生一定的影響，還會對學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和態(tài)度產(chǎn)生影響。教育領(lǐng)域的信息化漸趨完善，使高等教育有了新的內(nèi)涵與發(fā)展方向。與網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字化教學(xué)資源相結(jié)合，改革現(xiàn)有的教學(xué)模式，形成可持續(xù)發(fā)展的新型教學(xué)模式成為一種發(fā)展趨勢。在日常的教學(xué)工作中將融媒體與傳統(tǒng)授課方式加以融合，形成新式的教學(xué)模式，將會提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)的能力。翻轉(zhuǎn)課堂可以體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，激發(fā)學(xué)生在無機(jī)化學(xué)課堂學(xué)習(xí)時的主動性與積極性，是提升學(xué)生對知識的理解能力的有效方式[1]。

1 翻轉(zhuǎn)課堂在高師化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

翻轉(zhuǎn)課堂要求教師上課前將課程所必須要掌握的知識和教學(xué)大綱通過QQ或微信的群公告等形式等發(fā)送到群中，使學(xué)生在接受正式課程之前對本次課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)重難點以及大綱、進(jìn)度安排以及評估方式等有初步的了解，并且運用網(wǎng)絡(luò)課程資源，讓學(xué)生觀看一些優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)課程，進(jìn)行課前知識的儲備和學(xué)習(xí)。視頻內(nèi)容的設(shè)定一般為簡單的概念和性質(zhì)，讓學(xué)生可以自行理解和學(xué)習(xí)，使課堂學(xué)習(xí)高效化[2]。

近年來，翻轉(zhuǎn)課堂已經(jīng)滲透到各個學(xué)科之中。以化學(xué)學(xué)科為例，北京師范大學(xué)、東北師范大學(xué)等高校都積極探索應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的模式進(jìn)行教學(xué)，將學(xué)生自學(xué)與多媒體技術(shù)相結(jié)合，打破傳統(tǒng)照本宣科的教學(xué)模式。自2018年以來，陸續(xù)有多所高校申報翻轉(zhuǎn)課堂項目，進(jìn)行多方面的創(chuàng)新和實踐。

2 翻轉(zhuǎn)課堂在無機(jī)化學(xué)教學(xué)中的設(shè)計

以宋天佑主編的《無機(jī)化學(xué)》第三版為例，學(xué)生可通過愛課堂在線開放課程熟悉章節(jié)知識點，并制作自己的課件。用適合的方式展現(xiàn)不同的知識點和學(xué)習(xí)內(nèi)容是一個需要認(rèn)真考慮的問題，也是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)成敗的關(guān)鍵。

我們將相近章節(jié)的在定義、相關(guān)計算等有許多相似之處的知識點集中在一起學(xué)習(xí)，既節(jié)省了學(xué)時，又達(dá)到了事半功倍的效果。宋天佑主編的《無機(jī)化學(xué)》第三版中包括計算類、理論類、元素各論三部分教學(xué)內(nèi)容，計算類包括化學(xué)基礎(chǔ)知識(第1章)、化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)(第2章)、化學(xué)反應(yīng)速率(第3章)、化學(xué)平衡(第4章)、酸堿解離平衡(第8章)、沉淀溶解平衡(第9章)、氧化還原反應(yīng)(第10章)；理論類包括原子結(jié)構(gòu)和元素周期表(第5章)、分子結(jié)構(gòu)和共價鍵理論(第6章)、晶體結(jié)構(gòu)(第7章)、配位化學(xué)基礎(chǔ)(第11章)；元素各論包括堿金屬和堿土金屬(第12章)、硼族元素(第13章)、碳族元素(第14章)、氮族元素(第15章)、氧族元素(第16章)、鹵素(第17章)、氫和稀有氣體(第18章)、銅副族元素和鋅副族元素(第19章)、鈦副族元素和釩副族元素(第20章)、鉻副族元素和錳副族元素(第21章)、鐵系元素和鉑系元素(第22章)、鑭系元素和錒系元素(第23章)[3]。

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂在計算類教學(xué)內(nèi)容中的設(shè)計

以第4章的化學(xué)平衡為例進(jìn)行探討。化學(xué)平衡是大學(xué)無機(jī)化學(xué)教學(xué)的主要內(nèi)容，包括化學(xué)反應(yīng)平衡、水解平衡、電離平衡和沉淀溶解平衡，綜合性較強(qiáng)。因此，正確理解平衡常數(shù)的概念對化學(xué)教學(xué)具有重要意義。描述化學(xué)平衡狀態(tài)的平衡常數(shù)廣泛用于計算化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時各物質(zhì)的分壓、濃度以及判斷反應(yīng)的方向等。目前，我國通用的無機(jī)化學(xué)教材中關(guān)于平衡常數(shù)的表達(dá)式有多種，他們結(jié)構(gòu)不一、標(biāo)準(zhǔn)不同。對同一氣體反應(yīng)，探尋它們之間的關(guān)系及如何運用它們進(jìn)行計算，是在翻轉(zhuǎn)課堂中教師需要為學(xué)生提供驅(qū)動型問題的地方。由于前期的安排，學(xué)生通過觀看網(wǎng)課自主學(xué)習(xí)，已經(jīng)對相關(guān)知識有一定的了解，針對老師提出的關(guān)鍵性問題進(jìn)行自我思考以及互相討論[4]。

例如在第8章的酸堿解離平衡中，第1小節(jié)的解離平衡和第2小節(jié)的水解平衡讓學(xué)生用對比法學(xué)習(xí)解離與水解，找出這2種平衡的異同點，發(fā)現(xiàn)2類平衡反應(yīng)是互逆反應(yīng)。接下來所要思考的問題是怎樣用平衡常數(shù)去判斷一個可逆反應(yīng)的進(jìn)行程度，通過同學(xué)之間的互相交流和探討，增加學(xué)生對本節(jié)課程的掌握。而對第9章的沉淀解離平衡的討論，本質(zhì)上是第8章的內(nèi)容的延伸。它們都是以化學(xué)平衡的通性為基礎(chǔ)，進(jìn)行知識點的遷移，通過對沉淀解離平衡的討論和分析，建立平衡常數(shù)的平衡觀。教師可以提出驅(qū)動性問題，如“總結(jié)沉淀平衡常數(shù)定量表示反應(yīng)的進(jìn)行程度”，這些問題可以讓學(xué)生自主思考，提示他們依據(jù)第8章所學(xué)過的知識，進(jìn)行深入細(xì)致的思考，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情和動力。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂在理論類教學(xué)內(nèi)容中的設(shè)計

高中階段，學(xué)生學(xué)習(xí)了一些物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理論，為大學(xué)無機(jī)化學(xué)課程中物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究奠定了基礎(chǔ)。日后，學(xué)生將繼續(xù)學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化學(xué)，甚至量子化學(xué)等相關(guān)課程。因此，無機(jī)化學(xué)中物質(zhì)結(jié)構(gòu)的教學(xué)起銜接作用。材料結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容具有高度抽象性、系統(tǒng)復(fù)雜性和理論性強(qiáng)等特點，學(xué)生很難在短時間內(nèi)掌握這部分內(nèi)容，可能會對這部分內(nèi)容失去學(xué)習(xí)興趣。但是，翻轉(zhuǎn)課堂的趣味性可以有效改善這一問題。

無機(jī)化學(xué)中物質(zhì)結(jié)構(gòu)章節(jié)比較抽象，例如第7章晶體結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容實際是以晶體結(jié)構(gòu)及類型的學(xué)習(xí)為重點，探究金屬晶體、離子晶體、分子晶體以及晶體空間構(gòu)造等。針對本章節(jié)的自身特點，教師可以布置手工作業(yè)，讓學(xué)生根據(jù)書上的原理自行設(shè)計晶體模型。在課堂中，教師對學(xué)生的引導(dǎo)和對課堂活動的規(guī)劃是必不可缺的。教師應(yīng)該根據(jù)課程的實際內(nèi)容以及學(xué)生的認(rèn)知特點進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，使翻轉(zhuǎn)課堂達(dá)到更好的效果。以第6章的分子結(jié)構(gòu)和共價鍵理論為例，在具體教學(xué)過程中我們將整章內(nèi)容切割為10個知識點：路易斯理論、價鍵理論、雜化軌道、雜化軌道的類型、價層電子對互斥理論、價層電子對互斥理論、多重鍵的處理、分子軌道理論、分子軌道能級圖、雙原子分子的形成。內(nèi)容細(xì)化后可以對知識點分析得更加透徹，促進(jìn)學(xué)生理解。教師可以在課前向?qū)W生傳授科技前沿信息，學(xué)生在課上可通過觀看flash制作的三維動畫，直觀地理解這部分內(nèi)容，一改以往語言描述不準(zhǔn)確、不生動的問題，提高翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的效果[5]。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂在元素各論教學(xué)內(nèi)容中的設(shè)計

元素化學(xué)部分是無機(jī)化學(xué)教學(xué)的重點和難點，也是無機(jī)化學(xué)課程的核心。這一部分主要是按照元素周期表的順序系統(tǒng)地介紹元素及其化合物的制備、性質(zhì)、反應(yīng)及它們之間的聯(lián)系和規(guī)律，第12～23章為元素各論的內(nèi)容。翻轉(zhuǎn)課堂涉及到各章中的重點難點，將章節(jié)內(nèi)容細(xì)化分類。學(xué)生通過網(wǎng)課回顧已經(jīng)學(xué)習(xí)了的相關(guān)知識要點，然后對剛學(xué)過的元素化學(xué)內(nèi)容進(jìn)行一定的解釋，進(jìn)一步領(lǐng)會元素及其化合物的組成、結(jié)構(gòu)特征、性質(zhì)、制備以及各元素之間的聯(lián)系和規(guī)律。課后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生以表格的形式歸納、對比、總結(jié)元素的相關(guān)性質(zhì)。在第17章鹵素翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生可利用分子軌道理論和雜化軌道理論、價層電子對互斥模型等方式推斷鹵素化合物的分子結(jié)構(gòu)和雜化類型。在元素化學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂中，輔以融媒體教學(xué)手段，既避免了教學(xué)內(nèi)容的枯燥乏味，又增大了信息量，彌補(bǔ)授課學(xué)生知識面不夠廣泛的問題，使翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果進(jìn)一步提高[6]。

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式考核體系的構(gòu)建

翻轉(zhuǎn)課堂對學(xué)生課后的自主學(xué)習(xí)十分關(guān)注。如果在這種教學(xué)模式下使用現(xiàn)有的評價方法，將會影響教學(xué)效果。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的課程評價需要改革和創(chuàng)新，建立促進(jìn)學(xué)生、教師和課程持續(xù)發(fā)展的評價體系，即建立發(fā)展性課程評價體系，形成多角度、多樣化的評價體系。課堂上演講的質(zhì)量、語言表達(dá)能力、實踐操作能力、交流的數(shù)量等都可以進(jìn)行量化考核。在具體翻轉(zhuǎn)課堂的實施過程中，翻轉(zhuǎn)課堂的評定體系可以用以下方式進(jìn)行探究：第一階段，教師對翻轉(zhuǎn)課堂效果進(jìn)行打分，包括課堂表現(xiàn)、課前課后作業(yè)完成情況。具體進(jìn)行評估的話，教師可以采用調(diào)查問卷的方式讓學(xué)生參與效果評定。關(guān)于基礎(chǔ)知識掌握情況和實踐操作能力的內(nèi)容，可以在期末組織學(xué)生統(tǒng)一考試。第二階段，隨機(jī)抽取學(xué)生的報告、演講等。教師和學(xué)生一起對演示的內(nèi)容進(jìn)行評論和提問。第三階段是解決問題。教師分析課前學(xué)習(xí)情況，提出問題的關(guān)鍵。然后，每組學(xué)生從不同角度深入分析問題。第四階段是理論知識的總結(jié)和任務(wù)的修改及思維的改進(jìn)。小組內(nèi)部溝通，總結(jié)意見，由小組代表匯報[7-8]。

通過多種形式進(jìn)行的全方位、多層次的評價，可以使翻轉(zhuǎn)課堂發(fā)揮更大的效果。課程評價在整體的課程改革中發(fā)揮了質(zhì)量監(jiān)控的作用，是課程改革成敗中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語

目前，翻轉(zhuǎn)課堂雖然正在如火如荼地進(jìn)行之中，但仍然處于初級階段。當(dāng)前，高師院校要加強(qiáng)翻轉(zhuǎn)課堂的建設(shè)。作為新時代的教育工作者，我們應(yīng)當(dāng)勇于接受新的挑戰(zhàn)，投身時代洪流，積極響應(yīng)國家號召，努力實施和踐行翻轉(zhuǎn)課堂新理念。