“翻轉課堂”在物理化學課程相圖教學的研究

劉翠萍，陳培麗，申叢叢，朱志臣

(天津城建大學 理學院，天津 300384)

物理化學作為材料科學、材料化學等專業的一門重要專業基礎課，其中的膠體化學,化學熱力學和相圖等知識點對學生后續課程如材料化學等課程的學習有重要作用。物理化學課程還可以培養學生在生產和科學研究中綜合運用所學知識分析和解決問題的能力。但是物理化學課程內容涉及到很多數學和物理知識，公式多，邏輯性強，有些問題比較抽象，例如相圖部分的內容。而對材料科學、材料化學等專業，固-液系統的復雜相圖的分析具有非常廣泛的實用價值，學生面對相圖往往無從下手，找不到解決相圖的方法。筆者在對材料科學、材料化學等專業本科生的物理化學課程的教學過程中，發現因相圖繁多，且相圖難以理解等因素的限制，相圖的重點、難點問題無法在有限的課堂學時內講清、講透，說明相圖部分的講解需要改進常規的教學方法。

翻轉課堂是一種新興的教學方法，是打破傳統的學生課上學習的模式，創造學生課下學習的一種新的課堂模式。它通過在課前把教學材料如微課在線發給學生，學生在課下觀看微課，使學生自主的學習新知識。微課這個翻轉課堂的載體強調以學生為中心，有簡短的教學目的，集中解決針對性問題。課堂變成了老師學生之間和學生與學生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等，從而達到更好的教育效果。所以，翻轉課堂既能提高學生學習效率，又能使教師重新規劃教學時間。但并不是所有內容都適合翻轉教學，所以應該有針對的選擇作為翻轉教學的內容。本文首先分析物理化學相圖教學現狀及應用翻轉課堂的必要性，然后給出相圖在材料科學、材料化學等專業本科生教學中翻轉課堂教學的實施方案。

1 翻轉課堂應用于物理化學相圖系統教學的現狀

材料科學、材料化學等專業的物理化學教學大綱要求掌握二組分系統相圖。而二組分相圖分為兩大類：即二組分氣-液系統相圖和二組分固-液系統相圖。氣-液系統相圖要包括3類：液相完全互溶系統相圖, 液相完全不互溶系統相圖，液相部分互溶系統相圖。固-液系統相圖主要包括4類：固相完全互溶系統相圖,固相完全不互溶系統相圖，固相部分互溶系統相圖，生成化合物系統相圖。對上述七種相圖，現有的本科教學是把各個基本相圖花費不少課時逐一介紹，但是到最后學生解決相圖問題還是無從下手，仍然出錯。筆者認為原因是花費時間逐一教學相圖并未達到讓學生深刻掌握相圖的基本特點的目的。

圖1 二組分部分互溶氣液相圖

圖2 二組分部分互溶液固相圖

但是，如果采用“翻轉課堂”可以有效幫助學生深化梳理總結，有效解決復雜相圖的求解。所以教師前期講授氣-液系統相圖之后，就可選取固-液系統相圖作為翻轉課堂的內容。這是因為完全互溶，部分互溶和完全不互溶系統這三類劃分的系統已在二組分氣-液系統中討論過。而這兩部分的相圖完全互溶，部分互溶和完全不互溶系統在這三個分類的圖形形狀是一樣的，只是相區不同。如圖1所示的部分互溶的氣液相圖所示與如圖2的部分互溶的液固相圖圖形一樣，只是相區原有的氣相變成液相，氣液共存區變成液固共存區，液相區變成固相區。所以，教師逐一仔細介紹二組分氣-液系統液相完全互溶，部分互溶和完全不互溶系統的相圖后，而將固-液系統相圖制作成簡短的微課，利用“翻轉課堂”的教學模式，讓學生課余時間觀看，學生不必擔心教學節奏快慢的問題，并且針對自己不理解的內容可以線上求助教師或課上討論，有針對地解決問題，提高學習效率，加深對固-液系統相圖和氣-液系統相圖的理解。這樣分類處理，即可以短學時內講授完相圖，又可以讓學生對兩類相圖不會混淆。可以利用翻轉課堂加入更復雜的相圖進一步練習解決復雜相圖。從而讓學生深刻掌握相圖內容。

2 翻轉課堂應用于物理化學相圖教學的實施方案

為有效開展物理化學相圖教學，實施“翻轉課堂”教學時分為以下幾個環節。

2.1 “翻轉課堂”教學課前準備環節

“翻轉課堂”教學相圖教學開始前在已創建的物理化學微信公眾平臺上，上傳液固相圖微課、習題和測試等資料。利用平臺掌握學生的學習情況，并且可以在線解決學生學習所遇到的問題。并且劃分學習小組，對每組布置作業，以量化考核學生學習效果。

2.2 “翻轉課堂”教學開展環節

分組的學生按各自分工做好相應作業的ppt，上課時間各組進行任務匯報。教師講解。對于學生在匯報中各組出現的問題進行分析講解，并進一步講解一些復雜相圖，進一步鞏固所學相圖，從而提高學生自主學習和合作學習的能力。

2.3 “翻轉課堂”教學總結環節

根據本節課的重難點知識，以及開展環節學生暴露出的學習問題，布置少量有針對性的作業，已達到復習鞏固的目的。

3 結語

物理化學中重要的相圖部分應用翻轉課堂教學具有重要意義，可以適用于小學時物理化學的教學。翻轉課堂可以調動學生學些的積極性，可以使學生不但掌握相圖基本特征，還能分析綜合的、復雜的相圖。不但提高教師的教學效果，還可以提高學生的學習效果。