多案例“翻转”与物理化学课程理论教学的融合及应用

郑云，杨卫华，陈亦琳，翁建新(华侨大学 材料科学与工程学院，福建 厦门 361021)

1 物理化学课程教学现状

当前，国家正在建设“新工科”，更加重视创新型、实用型、综合型人才的培养[1]。物理化学课程是是材料科学与工程、功能材料、制药工程、生物工程等工科专业的基础课，其知识体系与能源、材料、生命、环境等新工科产业密切相关[2]。然而，物理化学课程的理论性、逻辑性、抽象性较强，学生学习难度大。传统的教学模式是以知识传授为主，导致许多学生被动地接受知识，被动地完成教师安排的任务，抑制了学生的好奇心和想象力，不能有效地培养高素质的专业人才[3]。因此，发展新的教学模式，在物理化学课程教学中注重培养学生的科学思维方法、创新能力和工程意识，对塑造适应未来社会发展的“新工科”人才大有裨益。

2 多案例“翻转”课堂的优势

翻转课堂是一种“先学后教”、变被动学习为主动学习的教学模式，能大大提高学生的自主学习能力以及解决问题的能力[4]。案例教学法采用生动的具体案例，通过情境再现的方式，使学生的洞察力得以训练，知识得以检验，分析能力得以发展[5]。将数量多、获取渠道多、思政结合点多、新兴前沿多、交叉学科多的多样化案例融入物理化学的翻转课堂教学中，可以有效缩短理论教学与实践的差距，在保持学术性的同时兼顾多样性、时效性和趣味性，提高教学质量和育人效果[6]。

3 多案例“翻转”在物理化学理论教学中的实施途径

3.1 形成多案例的教学资源

教师从多渠道找出与知识点密切相关的生活生产、实验实践、思政教育、新闻热点、科学前沿、跨学科问题等诸多案例，并将案例有机地融入到整个教学布局和过程中[7]。通过提供化学史和科学家经历等相关视频，使学生感悟科学家们为了科学研究全力以赴、不懈努力、拼搏奋斗、勇于奉献的精神，吸取科学家们在实验和科学研究中的经验和教训，培养辩证唯物主义思想[8]。

例如在学习催化章节知识时，可向学生介绍“中国光催化之父”—付贤智院士的经历故事。福州大学付贤智院士在从事博士后工作后拒绝了国外优越的科研条件和生活环境，毅然回国开启我国光催化领域的研究，致力于世界一流学科建设高校的发展，以满腔的爱国情怀为国家能源战略、环境保护、高等教育事业的发展努力奋斗。付贤智院士领导的光催化团队开发了印染废水深度净化与回用设备、光催化空气净化器、光催化抗菌口罩、建筑外墙涂料、防污闪绝缘子，将光催化技术应用于废水治理、空气净化、医疗卫生、建筑材料、电力输运等领域中，研发的多项技术和产品达到国际领先水平，给国内的社会民生工业带来极大的便利。

厦门大学孙世刚院士在法国从事博士后工作后，回国从事电化学研究。当时国内的科研条件与国外相比落差很大，为了能建设固体表面物理化学研究实验，他迎难而上；设备陈旧落后，他就想办法改善和克服；科研经费欠缺，他就能省则省。秉承着“为自己的祖国搞科研，再苦再累也值得”的信念，孙世刚院士带领团队成员在我国能源、催化、材料、化工等领域作出重大贡献。30多年来孙世刚院士始终坚持在第一线从事教学、科研和人才培养工作；长期主讲物理化学，主编出版“十一五”和“十二五”国家规划教材，建设国家精品课程，从事化学的公益科普宣传，为青少年人才的培养作出贡献。

在讲授腐蚀章节时，通过视频短片的方式介绍中国腐蚀电化学领域的开拓者与领导者—曹楚南院士的成长经历，讲述他在逆境中钻研电化学阻抗谱的故事，培养学生在逆境中不屈不挠的科研精神和勤奋刻苦的治学态度。通过展示我国物理化学先辈们的经历故事，让学生感受到科学家热爱祖国、忠于祖国和人民、不怕困难、迎难而上、勤奋学习的崇高精神。

在学习可逆电池时，通过引入电池发展史、我国电池行业发展状况和“能源危机”的实况，使学生认识到物理化学知识的应用价值，认识到在党领导下国家的飞速发展以及人们物质生活水平的提高，增强民族自豪感和爱国之情；在学习电化学电动势产生的原因时，适当介绍太阳能、风能、潮汐能、相变能等绿色可再生能源的发展动态等内容，使学生深刻认识国家大力发展新能源汽车政策的内在原因，增强环境保护意识；在学习化学动力学时，可通过决速步引申到个人与集体的关系。如果个人能力太差，会影响团队的进步，督促学生努力学习，掌握扎实的专业技能，不能成为集体的短板；能力太强了，但是没有合作，其他成员的积极性就不能调动，集体还是不能成长。只有每个成员充分发挥自己的最大能力，才能使团队利益最大化，个人得到最快的发展。在表面物理化学中，借助近年来冬季严重雾霾的现象，设计“雾霾中的表面物理化学”研究课题供学生讨论。从雾霾的表面物理化学原理出发，让学生从内心深处树立环保理念[9]。

3.2 建立以学生为中心、先学后教的教学模式

课前，教师从互联网和MOOC平台上筛选出合适的教学视频，为学生制定相应的学习任务。学生自主观看教学视频和案例资料，与小组成员完成典型案例的初步探讨，制作学习内容PPT。通过网络平台、微信和QQ实现师生之间的互动，教师督促学生及时完成课前学习，密切关注学生从平台提交的问题，及时给予针对性的指导。在课堂上，学生以小组形式围绕案例进行深入地探究和讨论，合作解决问题；教师引导学生进行讨论和辩论，并及时提供个性化的指导和建议，鼓励学生全面了解物理化学课程的相关知识。然后老师对各组的报告内容进行个性化点评，回答讨论中常见的问题，梳理知识点，强调重点内容。课后，学生通过做练习题、测试题、专题研究、课程论文等方式，实现知识的内化吸收与灵活运用。在此过程中如有疑问，学生仍可利用互动平台进行小组或教师之间的交流，共同推动知识的内化和吸收[10]。

3.3 构建多维度评价机制

教师将课堂讨论、小组探究、网络测试、作业等纳入评价结果，结合期末成绩得出学生的综合成绩。教师从学生在课前、课中、课后的表现动态评价学习效果，并结合考试成绩分阶段表扬、批评、总结。学生通过学校网络平台、QQ和微信向教师提出教学建议，有利于后续课程建设和教学过程的实施。

4 结语

为解决物理化学课程中存在的知识点抽象、理论难以联系实际、学生学习积极性低等问题，将多案例“翻转”教学模式应用于物理化学课程的教学中。通过引入生活生产、新闻轶事、前沿热点的案例，将抽象深奥的概念理论与具体案例相结合，帮助学生理解基本概念和原理，提升学生的学习兴趣。通过引入蕴含正确世界观、人生观、价值观的课程思政教育案例，对学生的科学精神、道德修养、思想品质、理想信念产生实质性的影响，实现教育“立德树人”的根本任务。这种教学模式不仅能够提高学生的学习兴趣，增强理论联系实际和分析解决问题的能力，还能够在教学过程中有机地融入课程思政教育，培养学生端正的学习态度、严谨求实的科学精神、良好的团结合作精神，提高学生的综合素质，以培养出“新工科”背景下具有扎实知识技能和创新意识的复合型人才。