基于“翻转课堂”教学模式的药用物理化学实验教学改革与实践

张旭　栾泽柱　张明波

【摘要】基于“翻转课堂”教学模式的优势，采用“讨论-探究-实验” 三位一体的实验教学模式。教学中教师充分调动学生在实验过程中的主观能动性，引导学生主动设计，主动思考，主动操作，认真总结，培养学生的实际动手操作能力和解决问题的能力。

【关键词】物理化学;翻转课堂;实验教学;教学模式

【基金项目】辽宁中医药大学2015年教育科学研究课题，项目编号LNZYJG2015071。

物理化学是药学相关专业学生必修的专业基础课，在药物研究领域如药物合成、药物生产、给药方案制定、药物稳定性等诸多方面发挥着重要的理论指导作用[1-2]。物理化学实验是物理化学课程教学的必要环节。学生通过实验，既可以直观地了解物理化学实验的原理、方法和测试手段，熟悉有关仪器的构造、原理和使用方法，又可以巩固、加深、验证和补充物理化学课堂教学中的基本理论知识，从而更深入地理解物理化學的原理和概念，并将其很好地应用在药学研究实践中。

教学模式改革一直是各高等院校进行教改的重要内容。体现药学专业特色，探索最有效的物理化学实验教学模式和教学方法，提高教学质量，培养学生的学习兴趣、科研能力，是物理化学实验教学的主旋律。虽然各所医药院校同行在培养学生科研能力和创新能力等方面开展了课题研究并取得了一些进展，但有些教学模式改革还只停留在教改课题的结题任务上，多数成果在真正的教学实践中所发挥的作用比较弱。因此，有必要强化其实践性，建立一个稳定可行、科学合理的教学模式，以激发学生的求知欲和科学探究的兴趣，达到培养实事求是的科学态度和服务社会意识的目标。

一、物理化学传统实验教学存在的问题

传统的物理化学实验教学模式是，首先，学生在相关物理化学知识课堂教学完成后，预习实验讲义，然后教师在实验现场讲解实验原理、具体的操作方法以及实验中应注意的安全问题等，最后学生再进行实验。实验教学内容以验证型实验为主，且存在以下主要问题。第一，理论和实验不同步，且有时实验课提前于理论教学进度，学生对实验原理的理解存在一定困难。第二，在教学过程中，教师讲解占用的时间比例偏大，学生被动实验，有时实验结束了还不知所以然。第三，由于各院校的实验设备更新快慢不同，但教材一致，导致所用仪器设备、实验步骤与实验教材不匹配，缺乏针对性。因此，教师常常感到整个实验教学活动中难以发挥学生的主体作用，学生容易产生依赖心理，缺乏积极性，从而导致学生对实验课的重视程度不够，教学效果较差。

二、翻转课堂的起源及教学优势和弊端

翻转课堂起源于美国林地公园高中。2007年，两位化学老师——乔纳森·伯尔曼和亚伦·萨姆斯利用录屏软件录制演示文稿和讲课视频为缺课学生补课，而那些未缺课的学生也常来观看，于是便形成了“课前观看视频讲解，课上互动内化”的授课方式。2011年，乔纳森·博格曼和亚伦·萨姆斯出版了《翻转课堂：每天抵达每一个班的每一名学生》的研究翻转课堂专著。在该书中，他们介绍了自己在翻转课堂实践教学中的实施策略。2011年，美国Lake Elmo小学将Moodle平台引入翻转课堂，学生观看课程视频后，在平台上练习检测题，教师则根据学生的自学情况，组织课堂教学。同年，翻转课堂被《环球邮报》评为“影响课堂教学的重大技术变革”。2011年，翻转课堂被引入我国，在重庆市聚奎中学率先实施，成为国内翻转课堂应用实践的典范。

翻转课堂[3]教学模式是将教学任务中最容易的部分即知识的传递移到课堂外让学生自主学习，重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。在这种教学模式下，学生能够在课堂上更专注于主动的基于项目的学习，从而获得更深层次的理解;教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课前通过看视频讲座、微课，阅读相关文献或在网络上与别的同学讨论完成自主学习。教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，从而使学生通过实践获得更真实的学习。在课后，学生自主规划学习内容、学习节奏、风格和呈现知识的方式。翻转课堂模式是大教育运动的一部分，它与混合式学习、探究性学习及其他教学方法和工具在含义上有所重叠，都是为了让学习更加灵活、主动，让学生的参与度更高。此外，翻转课堂教学模式能够加强师生、生生交流互动，有益于培养学生自主学习能力、协作学习能力和创新精神，提高实验教学质量。

目前，翻转课堂已成为全球教育界关注的热点，该模式在全球多个国家的高等教育以及中小学教育中推广使用[4]。虽然翻转课堂具有多方面的优势，但在一些院校一些课程中存在着只流于形式而走偏的情况，反而影响了教学效果。如课堂节奏过慢，学生准备不充分，或者准备内容与实际教学内容偏离很多，知识难易程度控制不当等等。因此，在实际教学环节中，教师要提前做出预判，及时处理和更正，而切实有效地完成教学任务。

三、“讨论-探究-实验”三位一体实验教学模式的运行

鉴于传统物理化学实验教学存在的问题，并基于翻转课堂的教学优势，对物理化学实验教学进行改革，采用 “讨论-探究-实验” 三位一体实验教学模式。其基本思想是，以讨论式教学为背景，科学实验探究为主线，将讨论式教学贯穿在课堂教学的始终，从而完成以实验为基础的探究与创造活动。充分发挥学生在实验过程中的主观能动性，使其积极参与实验全过程，主动设计，主动思考，主动操作，认真总结。

（一）自主讨论式教学活动

在进行实验前，教师布置实验内容，可提供相关的视频讲座、微课和参考文献，让学生根据现有的实验条件制订出具体的实验方案，并且在小组内组织探讨实验方案的可行性，确定具体的实验流程和实验步骤，教师给予适当的指导和修正。

如表面现象这章开设了“电导法测定表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）”实验，由于理论课还没有讲到，所以提前布置该实验内容。教师提供给学生电导率仪的使用及操作的微课，并设置几个相关的问题让学生分组讨论学习。设置问题如下。（1）什么是表面活性剂？其结构特征是什么？（2）表面活性剂都有哪些用途？在制药工艺中都有哪些实际应用？（3）表面活性剂的哪些性质会在CMC处发生突变？（4）如何确定CMC？

学生进行自主分工，查找书籍文献并在组内进行分享讨论，同时根据实验室现有的条件，制订了具体的实验方案和实施步骤。学生可通过《物理化学》教材直接获得表面活性剂的概念以及结构特征。可通过查阅文献得知表面活性剂在制药工艺中的应用很多，如通过加入表面活性剂的方法，解决药物的增溶、乳化、润湿、分散、气泡、消沫及有效成分的提取等实际生产问题，以提高中药注射剂的澄清度和稳定性、中药片剂栓剂的分散润湿能力等。了解到测定CMC的方法有很多，如表面张力法、电导法、染料法、增溶法、渗透压法、脉冲射解法、荧光法、超声吸附法、浊度法、pH值法、流变法、离子选择性电极法和循环伏安法等。其中很多内容都是教材上没有的。这样既能把教材的理论知识弄懂，又可以通过文献的阅读，扩展了知识点的实际应用。在分享讨论的时候，锻炼了语言表达能力、思辨能力以及团队合作能力，从而增强了自信心。

（二）发挥学生的主观能动性，进行探究式实验教学活动

学生可以根据小组讨论的方案步骤，自行设计、组合安装后进行相应的实验。同时，允许学生根据实验室的现有条件，在完成教材内容设定的测定方法和内容外，增加另一种可行的测定方案。如有的小组自行设计了pH值法测定表面活性剂的CMC。实验之前，教师对其进行了个别指导，提供必需的pH计，并对实验适用对象进行了筛选。实验结束后，要求学生认真书写实验报告，对实验进行梳理和总结，关注点在于学会了什么，实验应该注意什么等方面，并在下次实验课前由教师进行点评，作为形成性成绩评价的一部分。对于积极思考并参与实验设计的学生，鼓励他们进行大学生创新创业项目的申报，提高了学生探究的兴趣和科研热情。

四、结语

中医药院校中开设的物理化学实验课程主要是培养学生运用物理化学基础知识去解决制药过程中实际问题的能力。因此，在设定实验课内容时，根据学生的认知和理解水平，教师更应注意理论与生产实际相结合，选定合适的实验项目让学生进行“讨论-探究-实验”三位一体实验活动。同时，课前问题的设置也是关键，使学生围绕问题展开调研，拓宽知识面。开展这种教学模式的探讨和实践，既可以改变传统教学模式下学生学习效率不高、效果不理想的现状，也可以避免翻转课堂教学中的师生关系失位、知识难度越位、适用对象错位等局限性，使教学可以在教师的掌控中，真正实现学生知识的内化、迁移、应用和能力的提高。通过此种实验模式的训练，有的实验小组学生申报了大学生创新创业项目，并获得了省级立项。小组成员在协作中增进了友谊，提升了团队协作能力，也为后继专业课实验、未来的研究生科研和工作培养了良好的科研精神和作风。

【參考文献】

[1]田青平，丁红，邢桂琴.物理化学在药学中的作用[J].山西医科大学学报（基础医学教育版），2003（04）：360-361.

[2]张彩云，董前年，汪佳凤，等.物理化学在药剂学领域的应用[J].化学教育，2016（08）：62-65.

[3]王娜，王建美，江峰，等.翻转课堂特点及其在流行病学教学中的实践[J].基础医学教育，2018（12）：1065-1067.

[4]容梅，彭雪红.翻转课堂的历史、现状及实践策略探析[J].中国电化教育，2015（07）：108-115.