化工原理實驗翻轉課堂教學的探索和實踐

秦正龍

(江蘇師范大學 化學與材料科學學院，江蘇 徐州 221116)

化工原理實驗是化工類專業十分重要的實踐課程，是化工原理理論課的重要延續，在加深理論課內容的理解，加強基本實驗操作技能的訓練，培養工程實踐能力、創新意識和實事求是的科學態度等方面都起著不可替代的作用[1-3]。 目前，化工原理實驗多以傳統教學模式為主，學生主要是根據教材上敘述的實驗步驟進行驗證，缺乏主動思考和創新[4]。因此，如何更新化工原理實驗教學的模式，彌補傳統實驗教學的不足，提高學生的創新意識，適應時代的發展，已成為擺在廣大化工原理實驗教學工作者面前的一個重大課題[5,6]。目前，在教育信息化、全球化的大背景下，開放教育資源和開放共享的理念已成為現代教育的發展趨勢，微課、慕課及翻轉課堂等新的教學模式的興起與應用，給全球教育帶來了重大影響[7,8]。尤其是翻轉課堂，徹底改變了傳統課堂的教學流程和教學結構，由此也引起了教師與學生的角色轉變，成為提高化工原理實驗教學效果的一種新的教學模式[9]。

1 目前化工原理實驗教學中存在的問題

傳統的化工原理實驗教學模式一般是“三部曲”：教師講解、演示—學生操作—學生提交實驗報告，教學模式單一，存在的問題主要有以下幾點。

1.1 實驗設備不足

我院從2007年開始，盡管對化工原理實驗室進行了改造擴建，但由于設備的特殊性，每個實驗只有兩套裝置。因此，每組做實驗的學生人數一般在4～5人，教師對學生在實驗過程中遇到的問題很難逐一的指導，學生的積極性、動手能力和主動分析解決問題的能力得不到充分的鍛煉。

1.2 實驗預習走過場

預習是實驗不可缺少的一個重要環節。目前，實驗預習的效果只能由實驗預習報告來檢驗，主要包括實驗目的、實驗原理、實驗步驟及操作要點等。有相當一部分學生對實驗預習不重視，只是把實驗相關內容抄一遍，缺少獨立思考，沒有達到預習的效果。

1.3 教學效果不理想

化工原理實驗一般都是先由老師集中講解實驗原理、實驗方法及操作注意事項，然后再進行演示，并形成了一種定勢，即 “我講你聽”、“我做你看”的教學模式，與學生的互動比較少，課堂氣氛不夠活躍。在實驗過程中，學生主要關注的是實驗能否成功、實驗結果是否正確，缺少對實驗過程與結果之間關系的分析探討，實驗教學的效果不理想。

1.4 成績考核不合理

化工原理實驗成績主要由學生出勤、預習報告及實驗報告等成績組成。實驗報告一般包含原始數據、數據處理、計算示例、作圖和結果討論等。學生的實驗報告抄襲比較嚴重，要錯都錯得一樣，內容基本是一個版本，寫實驗報告僅僅是為了應付差事。因此，實驗成績不能客觀地反映學生對知識的掌握程度。

2 翻轉課堂教學模式的一般特征

翻轉課堂(Flipping classroom)，又稱顛倒課堂(Inverted classroom)，起源于科羅拉多州林地公園高中。為了方便地幫助缺課的學生進行學習，授課教師將學習資源以教學視頻的形式提供給學生。翻轉課堂的實質是在信息技術環境下，通過重組課堂內外的時間，把學習的所有權由教師轉換到學生的一種新的教學方式，教學過程以學生為中心[10]。翻轉課堂具有靈活性，可以幫助學生自主地安排學習時間，幫助學生進行課前預習和課后復習；翻轉課堂能針對學生的差異，為學生提供個性化的分層教學，學生可以和教師進行單獨交流；翻轉課堂大部分時間用于師生互動，培養學生自主學習的能力，使學生在無形中養成一種良好的學習習慣。

3 化工原理實驗翻轉課堂教學模式的實施

在化工原理實驗翻轉課堂教學中，學生是學習的主體，為了使學生充分地對實驗進行預習，必須構建豐富的線上實驗教學資源。由于每個學校開設的實驗數目及實驗裝置等均不相同，匹配的網絡資源并不豐富。因此，教師需要針對本校具體實驗裝置錄制教學視頻，在錄制和制作過程中要注意一些原則和要點[11,12]。只有掌握了這些原則和要點，才能夠制作出令自己滿意、讓學生喜歡的教學視頻。針對每個具體的實驗項目，設置不同的學習任務單，確定實驗的翻轉程度，使學生明確自主學習的內容、目標，選擇性的進行預習，并對預習效果進行自測。

在化工原理實驗翻轉課堂教學中，教師不需要進行示教性的講解，而是針對學生在預習、任務單中出現的還未解決的問題進行集中討論、答疑，引導啟發學生解決問題。對于課堂上提問題少、討論也少的學生，教師可以以提問的方式引導學生對相關問題展開討論及答疑。在實驗過程中，教師全程參與指導，培養學生發現問題解決問題的能力、創新能力和工程觀念。實驗操作結束后，教師應對學生在操作過程中出現的共性問題及時組織討論，增強學生理論聯系實際的認知。

在評定成績過程中，傳統實驗教學的考核方法比較簡單，一般都是由實驗操作及實驗報告給出實驗成績，平時成績所占的比例也比較低。對于翻轉課堂，考核內容除了實驗操作、實驗報告外，還有網上預習報告、任務單、討論、互動、匯報、考核、拓展練習等的完成情況。因此，將平時成績的比例由原來的20%提高到60%，激勵學生積極主動地學習。化工原理實驗翻轉課堂的實施流程如圖1所示。

圖1 化工原理實驗翻轉課堂的實施流程

4 結語

基于互聯網技術的翻轉課堂，克服了傳統化工原理實驗教學中存在的“滿堂灌”、“師生缺乏交流” 等不足，充分發揮學生在學習過程中的主體作用，賦予學生更多的學習自主權，激發了課堂教學活力，增強了學生的創造力，提高了知識內化率，特別是分組討論與成果匯報，提高了學生分析解決問題的能力、表達能力及團隊協作能力。對于傳統的化工原理實驗教學模式，合理部分還應保留，與翻轉課堂優勢互補，全面提升化工原理實驗的教學質量。