翻转课堂教学模式在大学化学课程中的研究与实践

高 伟,张秀梅,曹 静

(淮北师范大学化学与材料科学学院，淮北 235000)

大学化学是化学类相关专业学生进入大学后的第一门基础化学课，也是培养学生化学基础知识和实验基本技能的一门课程[1]。通过学习，学生从整体上掌握化学反应原理和物质结构的基本理论知识，理解元素及其化合物的基本知识，学会使用化学基本理论知识来分析和解决一些化学与社会、化学与生产、化学与生活等实际问题。初步培养学生探究性学习能力，培养学生创新意识和实践能力，为学生终身发展奠基基础。学生对该课程的掌握程度直接影响后续课程的学习[2]。然而，大学化学的理论部分如原子结构和分子结构等内容比较抽象，仅仅利用课堂时间很难掌握，甚至听不懂。元素化学部分内容繁杂，需学生记忆的元素及化合物的性质多，学生学起来也感到枯燥乏味。目前该课程教学模式单一，课堂上的教学活动以教师为主，学生处于被动地位，导致学生缺乏对学习的主动性和兴趣。因此，为了提高大学化学的教学质量和效果，高校化学教师一直努力探索其课程教学方法的新模式，其中翻转课堂教学模式在大学化学课程教学中的运用，取得了较好成效[3]。

1 翻转课堂的基本内涵

翻转课堂教学模式是近年来美国兴起的一种全新课程教学模式，它将传统教学模式中“课堂上听教师讲授，课后做习题巩固”的教学方式进行“颠倒”或“翻转”，变成课前教师创设教学情境，提出问题，制作教学视频，给出项目，让学生先自主学习，回到课堂上，师生一起完成作业答疑，使学生在课前自主学到的知识在课堂上内化吸收与掌握，师生协作探究和互动交流[4]。翻转课堂的核心是基于以学生为主体的思考，是对传统教学过程的颠倒，即学生在课下进行知识传输，在课堂上教师点拨、同学互相交流的方式来巩固知识。这种教学模式能最大程度地挖掘学生的学习潜力，增强师生之间以及学生之间的互动和交流，从而提升学生的学习效率和教师的教学效果。在教学中实施翻转课堂应注意以下三个方面的变化：(1)在教师与学生方面；(2)在教学形式方面；(3)在课程内容与知识应用方面。 因此，在大学化学课程的教学中植入翻转课堂的教学模式可以激发学生思考问题的意识，在促进理论基础知识的学习中提高其实践能力，还可以解决传统大学化学教学过程中存在的内容多、课时少的问题。目前，已有许多翻转课堂教学模式应用于理论及实验的教学中，如张金磊等提出的翻转课堂教学模型[5]以及钟晓流等提出的太极环式翻转课堂模型[6]。这些翻转课堂教学模式除了注重以学生为中心和“先学后教”的教学理念外，还注重多元化评价即对学生的多元化评价和对教师的多元化评价，对学生的多元化评价方式包括基本知识、主要技能以及学习态度等的综合评价。因此把翻转课堂教学模式应用于大学化学课程教学中，从学生反馈结果来看，采用这种方式教学新颖有趣，激发了学生学习主动性，取得了较好的教学效果。

2 翻转课堂教学模式应用于大学化学课程教学中的必要性

淮北师范大学大学化学课程是化学类相关专业学生的大一必修基础课，受众学生1 000 余人，涉及化学师范、化学工程与工艺、材料化学、应用化学、生物、环境、生命科学等十余个专业。大学化学课程的目标是使学生掌握物质结构理论基本知识、化学热力学、化学平衡、电化学基础和酸碱平衡等基本理论，使大一学生能够初步地应用这些理论从宏观和微观的角度去学习元素及其化合物的性质及其变化规律，培养学生解决化学问题和自学化学书籍文献的能力，激发学生学习化学的兴趣，提高学生的综合素质。大学化学课程中涉及的酸碱平衡、沉淀溶解平衡以及氧化还原等化学反应的基本原理，在中学教材中均有涉及，难度不大。原子结构、分子结构等物质结构基本原理对学生来说难度很大。元素化学部分内容庞杂、缺乏逻辑性、易学好忘。近年来由于教学改革，大学化学课程学时数被大幅度压缩，在这有限的教学时间内要达到理想的教学目标和效果，很显然传统的大学化学教学模式不能满足需求。根据淮北师范大学的现实情况、大学化学课程特点以及学生的实际情况，尝试改变传统的教学模式，利用现代教学平台建立大学化学课程资源并对其开展翻转课堂，实践表明，通过教学平台建立的翻转课堂教学模式比较适合大学化学课程教学，取得了显著的教学效果。

3 翻转课堂教学模式实施于大学化学教学中的设计思路

通过网络教学平台推送甚至开发一些教学App，让学生可以随时随地自主学习。大学化学翻转课堂教学模式将教学过程分为三大模块：课前知识传递模块、课堂知识内化模块、课后总结评价模块。

3.1 课前知识传递模块

细分为课程准备、视频和音频的制作以及互动平台。首先，教师根据教学计划以及本单元的教学目标和重难点，设计其教学内容，再根据学生所掌握知识的差异，把内容知识分类：哪些适合课前知识传递、哪些适合以问题的方式抛给学生引导学生思考、哪些必须使用视频的方式详细讲授；其次，教师自制视频或搜集网络资源等，把相应的课程资料信息上传到教学平台相应的模块中。学生随时可以自主探究学习，如果遇到疑难问题，可以通过课前在线答疑平台咨询，然后总结归纳本节知识。

3.2 课堂知识内化模块

主要包括教师要点剖析、师生问答和讨论、学生互评和交流以及教师总结性评价。首先，教师在课堂上针对学生提出的疑难问题进行讲解，并对重难点知识进行剖析和强化知识性问题的记忆；其次，让学生分组讨论课前任务完成情况以及对知识的掌握情况，让学生以口头报告或小组活动的形式进行知识交流；最后，教师对学生交流讨论出现的问题进行点评和纠错，实现知识的内化和建构，同时，小组间相互点评和纠错，丰富课堂活动，提高学生的学习兴趣。

3.3 课后总结评价模块

在课后总结评价模块里教师借用网络平台更能发挥指导和监督的作用。教师可要求学生将修改后的答案上传至网络平台，同时择优展示供其他学生学习借鉴。教师应结合课前学生通过教学平台自主学习情况、课堂交流讨论情况以及课后问题修改及知识应用情况给出综合性评价，以便激励学生更加积极地参与后续学习活动。课后学生要根据教师要点解析、教师评价和学生互评情况，全面总结归纳知识要点及应用以便构建自己的知识体系，提高学生的总结归纳能力。

三大模块具体设计思路如图1所示。

图1 翻转课堂教学模式三大模块设计思路

4 翻转课堂教学模式在大学化学课程实践实例

在实施具体策略时，为了满足学生不同的学习习惯以及不同专业水平的需求，把学生分为不同的小组，每小组10～15人。每小组的教学内容、教学方法以及教学目的要求略有不同，这种分层次的教学模式有助于满足每位同学的需求。主要通过“课前准备(建立网络教学平台-纸质教材-网络资源-讲授视频)-课堂活动-课后活动”三个环节开展翻转课堂的教学研究。研究以浙江大学普通化学教研室主编的《普通化学》教材中的第5章物质结构基础为例，来进行具体的教学实践活动。

4.1 课前准备

(1) 建立方便师生使用的教学平台，一方面有助于教师发布学习资源和在线答疑，另一方面有利于学生随时随地自主学习和提交疑难问题，同时方便师生间或生生间的相互交流。(2) 教学内容设计包括教学重难点、需要掌握和了解的知识以及任务清单。(3) 教师制作三段教学视频分别包括共价键的价键理论、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论(VSEPR)和分子轨道理论。每段视频20分种左右。例如杂化轨道理论视频，视频首先播放杂化轨道理论提出的原因以及理论的要点，给出3分钟时间让学生阅读教材，加深对杂化轨道理论要点的理解；其次，播放s轨道、p轨道和d轨道这三种轨道的空间构型和取向，为后续内容打实基础，增加学生的立体感；然后播放s轨道和p轨道或d轨道杂化过程的动画视频，这种模拟轨道杂化过程，把微观粒子宏观化，能让学生加深对理论知识理解的同时提高学生的学习兴趣；最后给出一个关于杂化轨道理论概念以及杂化前后轨道数目、轨道形状和成键能力大小等相关内容的小测试习题视频。视频制作是翻转课堂实施的关键，因此教师在录制视频之前一定要先精炼教学的重难点，以问题导入式讲解，培养学生的探究能力，还要注意视频的时长以及幽默感，同时注意知识间的联系及补充，提高学生的理解能力和自主钻研能力。一套优异、合适的翻转课堂的课前环节，不仅能把知识高效地传递给学生，而且能达到较好的教学效果。

4.2 课堂活动

虽然学生在课前已进行了有效的学习，但是要想使所学知识能够达到最大程度的内化，课堂教学环节至关重要。因此教师必须有针对性和能充分发挥学生主观能动性为依据来精心设计和组织课堂活动。首先，教师要梳理重难点知识解答学生课前自主学生中遇到的困惑，这里的重难点知识的梳理，要与课前有所不同，课前注重单个知识点的传授，然而课堂中注重知识之间的联系、区别以及系统性。其次，学生分组进行自主学习和讨论，讨论结束后，要求学生以小组为单位把讨论的内容、结果或疑难问题汇报给全班同学，汇报后小组间相互提问和回答，教师也可以随机提问汇报的同学，并且学生提问和回答的成绩作为平时成绩的参考之一，提高学生参与的积极性。最后，无论在学生讨论环节还是小组汇报环节，教师都需要对学生的表现进行即时点评并引导学生构建自己的知识体系，激发学生对学习的内驱力，发挥学生的主体作用。

4.3 课后活动

课后教学活动要与课前和课堂活动一脉相承、互相补充，使整个教学模式完整。教师根据课堂教学内容可以布置线上或线下作业，作业可分为必做作业和选做作业。必做作业主要涉及本节内容必须掌握的重难点知识及应用；选做作业具有针对性，不同层次的学生所做的题目不同，这些题目主要来源于课堂上学生所暴露出的问题以及对一些问题的加深。可以采取让学生先互相批改并给出评语，然后教师再对学生的作业以及评语作出合理的评价，把优秀的作业展示给全班同学查阅，也可以采取在线课后测试的方式，巩固学生对知识的掌握和应用能力。采取多样化的补救措施帮助学生补缺补差，提高课后学习效率。翻转课堂教学模式的最后一个环节也是非常重要的一个环节，就是教学评价，教师从教学评价结果获得的信息可以及时调整教学活动，学生也可以调整其学习方法。评价内容要全面，评价体系要多元化。教师和学生都要参与教学评价，提高评价结果的认可度。评价要贯穿整个教学过程，从课堂延伸到课外(课前和课后)。因为在翻转课堂教学模式下，学生的学习效果不仅取决于在课堂上的表现，还包括课前学生通过网络教学平台自主学习的情况以及课后作业完成的情况、测试的情况以及自己知识体系构建的情况。评价体系要包括教师对学生的评价，学生间互评和学生对教师的评价。教师对学生的评价包括学生对知识的反馈、小组内的讨论、汇报展示、作业情况、在线测试情况以及知识体系构建情况。学生互评主要目的是监督和激励学生课前和课后自主学习活动，主要包括能否合理安排学习任务、是否积极参与小组内讨论并提出建设性意见和能否尊重别人的学习成果以及能否帮助别人。学生对教师进行客观的评价不仅可以提高学生的学习积极性，而且教师可以从评价意见中得知自己应该怎样教以及存在的不足，促使教师不断建设、更新和完善教学资源。具体的评价方式为调查问卷形式，调查项目包括对教学平台设立的意见、对翻转课堂的认识以及对教学方法、教学视频、教学难度和对教师的评价等。

5 结 语

将“网络教学平台”和“翻转课堂”两种信息化社会的新生物植入到大学化学课程教学中，颠覆了传统大学化学课程中知识的传授与内化的次序，增强了教师与学生和学生与学生间的互动性，解决了当前教学中存在的课时少的问题以及学生基础知识良莠不齐的问题。体现了学生的主体作用，在教师的引导下，学生进行着循序渐进地学习和讨论，不断吸取知识，开阔视野，提高了学生自主学习的领悟能力，灵活使用时间的能力和创新能力。同时也促进教师逐步完善教学内容，不断更新教学理念和教学模式，实现教学相长。在大学化学教学中实施翻转课堂教学模式，极大地改善了学生的学习效果。