翻转课堂在物理化学实验教学中的应用

王迎　张为超

摘要：物理化学实验综合了化学化工相关学科所需的基本研究技术和基础知识，在大学化学化工各学科教育中占据重要地位。本文结合物理化学实验课程的特点，总结出传统教育教学方法在该课程中的不足之处，并结合翻转课堂教学模式的优点，设计了用翻转课堂指导物理化物实验课程的实施方案及其可行性。

关键词：翻转课堂；物理化学实验；教学模式

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）06-0275-02

物理化学实验是一门对专业知识背景、知识迁移能力、实践操作能力都要求很高的学科。物理化学实验课程的重要性不仅体现在其对专业知识和技能的培养上，更体现在该课程应能最大限度地激发学生的创新意识、养成学生独立思考问题和解决问题的思维方式。[1，2]《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出“到2020年基本实现教育现代化，基本形成学习型社会，进入人力资源强国”。[3]因此，物理化学实验课程教育质量的高低和学生学习效果的好坏直接关系着未来培养学生的综合素质，是培养具有创新思维人才的关键。如何在物理化学实验课程中既保证学生掌握基本的实验原理、实验操作技巧，又能引导学生主动思考、扩展所学知识与技能是物理化学实验教学课程亟待解决的问题。

一、传统物理化学实验教学中存在的问题

传统物理化学实验的一般教学过程主要包含以下三个步骤：首先，教师课堂讲解实验目的、基本原理、实验步骤和实验操作中需注意的事项；其次，学生根据教师讲解的实验步骤进行实验操作；再次，学生对实验数据进行处理并完成实验报告；最后，教师批改实验报告得到信息反馈。以上流程在实际教学中存在的主要问题如下：

1.物理化学实验的实验原理往往涉及到大量的计算及公式演变，实验操作中所使用的仪器设备也较为复杂，学生很难在短时间内充分理解并将其和具体的实验步骤关联起来。因此造成学生“知其然，不知其所以然”的结果，学生在课堂上仅能进行机械式的重复操作，很难发挥其创造性。

2.传统物理化学实验的教学中教师在课堂上详细拆解实验细节和注意事项，一方面容易使学生产生惰性心里，课前不积极预习，课上不独立操作，课后不认真反思；另一方面当实验所需仪器和操作过程和课本不一致时，会导致学生信息的滞后，加重学生对实验课的厌烦和应付心理。

3.学生的理解能力和知识水平差距较大，传统教学中统一化的教学模式很难满足学生的个体需求，而我国多数高校的实验课程仍以分组的形式展开，这就造成基础较好的学生能够积极参与到实验课程中，而专业基础较差的学生处于被动状态，甚至不参与实验过程，从而加剧了学生之间的差距。

4.教师通过学生课后提交的“实验报告”的形式获得学生对教育活动的反馈，信息传递不及时，不利于教师及时调整教学过程。

以上问题的存在极大地影响了物理化学实验的教学效果，无法充分地调动学生学习的积极性、主动性和创造力。[4]在新的时代背景下，必须对传统的物理化学教学方式进行改革以适应社会对高级人才的需求，激发学生的探索欲望和创新精神，养成学生主动学习的习惯。

二、翻转课堂应用于物理化学实验教学的优势

翻转课堂一词最早起源于1996年，其英文全称为“Flipped Classroom”，自其在迈阿密大学首次尝试之后，该教育模式便在世界范围内得到了大规模的推广应用。[5，6]和传统教育模式不同，翻转课堂把学生学习知识的时间和空间拓展到课堂之外，课堂中学生和教师通过开展多种形式的讨论完成知识内化，课后学生对所学内容进行整理和拓展。翻转课堂在物理化学实验中应用的优势主要表现在如下方面：

1.学生进行学习的时间和空间被拓宽，学生可以根据自己的实际需求进行自我教学，对实验原理中的重点难点可反复学习，对实验操作中的存疑点可以提前和教师及同学进行交流，在实验课程的具体操作中做到心中有数，并加深其对实验原理的理解。

2.学生从被动的受教者变成了翻转课堂教学中有指导的自主学习者和合作学习者，能充分调动学生在实验课程中的主观能动性、学习积极性和创新性。

3.教师有机会对学生进行一对一的答疑解惑，有利于教师掌握每个学生的学习情况，从而有针对性地制定课后拓展练习内容，做到“因材施教”。

4.教师及作为物理化学实验教学过程的主导者也亲身参与到课程讨论中，教师和学生进行交流的时间和空间不仅被局限在教学过程中。师生交流途径的拓宽有利于教师及时检测学生的进度，能够在第一时间得到教学质量的反馈，并及时对教学过程进行调整。[7]

翻转课堂是信息技术进步在教育改革中的反映，它从根本上改变了传统教育教学模式的流程，在促进学生积极参与教学过程，充分发挥学生的主观能动性和提高学生的创新意识等方面都发挥了极大的作用。将翻转课程应用于物理化学实验课程中是对该课程教育教学改革的一种积极有效的探索。

三、翻转课堂在物理化学实验教学中的应用设计

翻转课堂与传统教学模式最根本的不同是在于将知识讲解的过程扩展到课堂之外，在课堂中则最大限度地完成了知识的内化过程。具体实施步骤如下：

首先，视频及讲义的准备。教师可根据教学大纲结合具体的实验内容制作相应的教学视频或PPT。教学视频应包含实验原理介绍、仪器型号及使用方法介绍和实验操作演示三部分内容，并在教学视频中预留少量测验，用于让学生对其学习成果进行自检。

其次，课堂上的讨论及疑难点的解惑。课前学习并不能代替课堂教学活动，特别是在物理化学实验这类注重学生实际操作和动手能力的课程中，课堂教学活动显得尤为重要。在学生完成课前学习后，教师在课堂中应引导学生展开多种形式的讨论，针对学生遇到的重点、难点、疑点等地方进行重点讲解。

再次，实验操作中的實时指导和监督。物理化学实验包含具体的实验操作过程、实验数据的处理、实验报告撰写等部分。通过课前学习和课堂讨论，学生对具体的实验有了初步的理解，但还需要通过实验部分对其进行验证。教师在该部分的指导和监督一方面可以保证安全、顺利地进行实验过程，另一方面也可及时处理实验操作中的异常现象，并调动学生认真思考实验异常的原因。

然后，课后的结果总结和信息反馈。教师引导学生积极思考实验中遇到的问题及解决方法。对实验原理及实验操作进行总结。学生和学生之间、学生和老师、老师和老师之间开展多种形式的讨论，优化下次课程。

最后，课后拓展及反思。这一阶段的主要任务为完成知识的迁移和拓展训练。教师根据学生的学习情况布置提升性的研讨题目，鼓励学生根据所学内容展开思考，并通过查阅文献、设计实验等方法验证其思考结果的可行性。对教师而言，在该过程中则需要其对整个教学过程进行反思整理，并适当调整下次教学活动。

四、结论

物理化学实验课程综合了化学学科所需的基本实验技术和实验操作，其开设的目的不仅是通过实验训练科学的研究方法和思维，更应该培养科学精神和创新能力。将翻转课堂引入物理化学实验课程是在充分考虑到该课程自身特点的基础上对传统教学方法进行的改革。翻转课堂的应用能在一定程度上克服传统的教学方式先讲后做所造成的学生依赖性、应付性心理。最大程度地调动学生学习的积极性、主动性，培养学生的创新思维和创造能力。但是不可否认，翻转课堂在物理化学实验课程中的应用尚处于起步阶段，其实施过程会遇到各种困难，这就对实施翻转课堂的教师提出了更高层次的要求。

参考文献：

[1]扬州大学，徐州师范大学，盐城师范学院，盐城工学院，徐州工程学院，淮海工学院，淮阴工学院.新编大学化学实验（三）[M].北京：化学工业出版社，2013.

[2]王女.创新思维在物理化学教学改革中的探索[J].教育教学论坛，2016，（19）：76-77.

[3]国务院.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[R].2010-7-29.

[4]李海燕，李亚敏，李永红，冷春莉.浅析如何上好物理化学实验课[J].教育教學论坛，2014，（14）：269-270.

[5]马献力，刘汉甫，李芳耀，马明霞，蒋彩娜.翻转课堂在《物理化学》课程教学中的应用思考[J].教育教学论坛，2017，（06）：237-239.

[6]朱琳.翻转课堂在本科教学中的探索实践[J].教育教学论坛，2014，（53）：164-165.

[7]白杨，张秀辉.物理化学教学中的师生多途径交流[J].大学化学，2016，（01）：28-32.