王迎 張為超
摘要:物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合了化學(xué)化工相關(guān)學(xué)科所需的基本研究技術(shù)和基礎(chǔ)知識(shí),在大學(xué)化學(xué)化工各學(xué)科教育中占據(jù)重要地位。本文結(jié)合物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn),總結(jié)出傳統(tǒng)教育教學(xué)方法在該課程中的不足之處,并結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了用翻轉(zhuǎn)課堂指導(dǎo)物理化物實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施方案及其可行性。
關(guān)鍵詞:翻轉(zhuǎn)課堂;物理化學(xué)實(shí)驗(yàn);教學(xué)模式
中圖分類號(hào):G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2018)06-0275-02
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)對(duì)專業(yè)知識(shí)背景、知識(shí)遷移能力、實(shí)踐操作能力都要求很高的學(xué)科。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的重要性不僅體現(xiàn)在其對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能的培養(yǎng)上,更體現(xiàn)在該課程應(yīng)能最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、養(yǎng)成學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的思維方式。[1,2]《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》明確提出“到2020年基本實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化,基本形成學(xué)習(xí)型社會(huì),進(jìn)入人力資源強(qiáng)國(guó)”。[3]因此,物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教育質(zhì)量的高低和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的好壞直接關(guān)系著未來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì),是培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維人才的關(guān)鍵。如何在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中既保證學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作技巧,又能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、擴(kuò)展所學(xué)知識(shí)與技能是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程亟待解決的問(wèn)題。
一、傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題
傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一般教學(xué)過(guò)程主要包含以下三個(gè)步驟:首先,教師課堂講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、基本原理、?shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)操作中需注意的事項(xiàng);其次,學(xué)生根據(jù)教師講解的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作;再次,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告;最后,教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告得到信息反饋。以上流程在實(shí)際教學(xué)中存在的主要問(wèn)題如下:
1.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理往往涉及到大量的計(jì)算及公式演變,實(shí)驗(yàn)操作中所使用的儀器設(shè)備也較為復(fù)雜,學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)充分理解并將其和具體的實(shí)驗(yàn)步驟關(guān)聯(lián)起來(lái)。因此造成學(xué)生“知其然,不知其所以然”的結(jié)果,學(xué)生在課堂上僅能進(jìn)行機(jī)械式的重復(fù)操作,很難發(fā)揮其創(chuàng)造性。
2.傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中教師在課堂上詳細(xì)拆解實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng),一方面容易使學(xué)生產(chǎn)生惰性心里,課前不積極預(yù)習(xí),課上不獨(dú)立操作,課后不認(rèn)真反思;另一方面當(dāng)實(shí)驗(yàn)所需儀器和操作過(guò)程和課本不一致時(shí),會(huì)導(dǎo)致學(xué)生信息的滯后,加重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的厭煩和應(yīng)付心理。
3.學(xué)生的理解能力和知識(shí)水平差距較大,傳統(tǒng)教學(xué)中統(tǒng)一化的教學(xué)模式很難滿足學(xué)生的個(gè)體需求,而我國(guó)多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)課程仍以分組的形式展開(kāi),這就造成基礎(chǔ)較好的學(xué)生能夠積極參與到實(shí)驗(yàn)課程中,而專業(yè)基礎(chǔ)較差的學(xué)生處于被動(dòng)狀態(tài),甚至不參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程,從而加劇了學(xué)生之間的差距。
4.教師通過(guò)學(xué)生課后提交的“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的形式獲得學(xué)生對(duì)教育活動(dòng)的反饋,信息傳遞不及時(shí),不利于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)過(guò)程。
以上問(wèn)題的存在極大地影響了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果,無(wú)法充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造力。[4]在新的時(shí)代背景下,必須對(duì)傳統(tǒng)的物理化學(xué)教學(xué)方式進(jìn)行改革以適應(yīng)社會(huì)對(duì)高級(jí)人才的需求,激發(fā)學(xué)生的探索欲望和創(chuàng)新精神,養(yǎng)成學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。
二、翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)
翻轉(zhuǎn)課堂一詞最早起源于1996年,其英文全稱為“Flipped Classroom”,自其在邁阿密大學(xué)首次嘗試之后,該教育模式便在世界范圍內(nèi)得到了大規(guī)模的推廣應(yīng)用。[5,6]和傳統(tǒng)教育模式不同,翻轉(zhuǎn)課堂把學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)間和空間拓展到課堂之外,課堂中學(xué)生和教師通過(guò)開(kāi)展多種形式的討論完成知識(shí)內(nèi)化,課后學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整理和拓展。翻轉(zhuǎn)課堂在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在如下方面:
1.學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間被拓寬,學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行自我教學(xué),對(duì)實(shí)驗(yàn)原理中的重點(diǎn)難點(diǎn)可反復(fù)學(xué)習(xí),對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中的存疑點(diǎn)可以提前和教師及同學(xué)進(jìn)行交流,在實(shí)驗(yàn)課程的具體操作中做到心中有數(shù),并加深其對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。
2.學(xué)生從被動(dòng)的受教者變成了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中有指導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)者和合作學(xué)習(xí)者,能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中的主觀能動(dòng)性、學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新性。
3.教師有機(jī)會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一的答疑解惑,有利于教師掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,從而有針對(duì)性地制定課后拓展練習(xí)內(nèi)容,做到“因材施教”。
4.教師及作為物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的主導(dǎo)者也親身參與到課程討論中,教師和學(xué)生進(jìn)行交流的時(shí)間和空間不僅被局限在教學(xué)過(guò)程中。師生交流途徑的拓寬有利于教師及時(shí)檢測(cè)學(xué)生的進(jìn)度,能夠在第一時(shí)間得到教學(xué)質(zhì)量的反饋,并及時(shí)對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行調(diào)整。[7]
翻轉(zhuǎn)課堂是信息技術(shù)進(jìn)步在教育改革中的反映,它從根本上改變了傳統(tǒng)教育教學(xué)模式的流程,在促進(jìn)學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)等方面都發(fā)揮了極大的作用。將翻轉(zhuǎn)課程應(yīng)用于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中是對(duì)該課程教育教學(xué)改革的一種積極有效的探索。
三、翻轉(zhuǎn)課堂在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)
翻轉(zhuǎn)課堂與傳統(tǒng)教學(xué)模式最根本的不同是在于將知識(shí)講解的過(guò)程擴(kuò)展到課堂之外,在課堂中則最大限度地完成了知識(shí)的內(nèi)化過(guò)程。具體實(shí)施步驟如下:
首先,視頻及講義的準(zhǔn)備。教師可根據(jù)教學(xué)大綱結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容制作相應(yīng)的教學(xué)視頻或PPT。教學(xué)視頻應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)原理介紹、儀器型號(hào)及使用方法介紹和實(shí)驗(yàn)操作演示三部分內(nèi)容,并在教學(xué)視頻中預(yù)留少量測(cè)驗(yàn),用于讓學(xué)生對(duì)其學(xué)習(xí)成果進(jìn)行自檢。
其次,課堂上的討論及疑難點(diǎn)的解惑。課前學(xué)習(xí)并不能代替課堂教學(xué)活動(dòng),特別是在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)這類注重學(xué)生實(shí)際操作和動(dòng)手能力的課程中,課堂教學(xué)活動(dòng)顯得尤為重要。在學(xué)生完成課前學(xué)習(xí)后,教師在課堂中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)多種形式的討論,針對(duì)學(xué)生遇到的重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)等地方進(jìn)行重點(diǎn)講解。
再次,實(shí)驗(yàn)操作中的實(shí)時(shí)指導(dǎo)和監(jiān)督。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)包含具體的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)等部分。通過(guò)課前學(xué)習(xí)和課堂討論,學(xué)生對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)有了初步的理解,但還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)部分對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。教師在該部分的指導(dǎo)和監(jiān)督一方面可以保證安全、順利地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程,另一方面也可及時(shí)處理實(shí)驗(yàn)操作中的異常現(xiàn)象,并調(diào)動(dòng)學(xué)生認(rèn)真思考實(shí)驗(yàn)異常的原因。
然后,課后的結(jié)果總結(jié)和信息反饋。教師引導(dǎo)學(xué)生積極思考實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決方法。對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生和學(xué)生之間、學(xué)生和老師、老師和老師之間開(kāi)展多種形式的討論,優(yōu)化下次課程。
最后,課后拓展及反思。這一階段的主要任務(wù)為完成知識(shí)的遷移和拓展訓(xùn)練。教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況布置提升性的研討題目,鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)所學(xué)內(nèi)容展開(kāi)思考,并通過(guò)查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等方法驗(yàn)證其思考結(jié)果的可行性。對(duì)教師而言,在該過(guò)程中則需要其對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行反思整理,并適當(dāng)調(diào)整下次教學(xué)活動(dòng)。
四、結(jié)論
物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程綜合了化學(xué)學(xué)科所需的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)操作,其開(kāi)設(shè)的目的不僅是通過(guò)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練科學(xué)的研究方法和思維,更應(yīng)該培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)新能力。將翻轉(zhuǎn)課堂引入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是在充分考慮到該課程自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行的改革。翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用能在一定程度上克服傳統(tǒng)的教學(xué)方式先講后做所造成的學(xué)生依賴性、應(yīng)付性心理。最大程度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。但是不可否認(rèn),翻轉(zhuǎn)課堂在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用尚處于起步階段,其實(shí)施過(guò)程會(huì)遇到各種困難,這就對(duì)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的教師提出了更高層次的要求。
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