尹愛萍 曹葉霞 趙二勞

摘 要：在無機化學(xué)課程教學(xué)中，實施SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，取得了滿意的教學(xué)效果。以無機化學(xué)中化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)一章內(nèi)容為例，簡要介紹了實施SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式教學(xué)的實踐，供其它課程開展SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式教學(xué)參考借鑒。

關(guān)鍵詞：無機化學(xué)；SPOC；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)實踐

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.206

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的高速發(fā)展，對人們的生活、學(xué)習(xí)產(chǎn)生了巨大的影響，不可避免地沖擊者教育行業(yè)，顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)方法，出現(xiàn)了慕課、微課和翻轉(zhuǎn)課堂等多種新型的教學(xué)模式[1]。作為培養(yǎng)未來中學(xué)教師的師范院校的教師，必須適應(yīng)社會發(fā)展的需求，熟悉這些新的教學(xué)方法，在教學(xué)實踐中應(yīng)用這些新方法，并使學(xué)生在學(xué)習(xí)掌握理論知識的同時，習(xí)得的這些新的教學(xué)方法。經(jīng)過兩年多高等師范學(xué)院化學(xué)專業(yè)《無機化學(xué)》課程教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)中采用慕課、微課和翻轉(zhuǎn)課堂等模式教學(xué)，雖各有自己獨特的優(yōu)勢，但也存在一些明顯不足，較適宜的方法是把三者有機融合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。采用SPOC翻轉(zhuǎn)課堂模式教學(xué)，就符合這種要求。近半年的《無機化學(xué)》課程SPOC翻轉(zhuǎn)課堂模式教學(xué)實踐，取得比較滿意的效果。

1 SPOC起源及內(nèi)涵

近年來，MOOC模式教學(xué)受到前所未有的追捧，國內(nèi)一些985高校和許多211大學(xué)都建立了自己的MOOC，并紛紛上線。這使得我們這些普通大學(xué)的師生也可方便的分享到一流大學(xué)的教學(xué)資源。但采用MOOC模式教學(xué)過程中，普遍認為也存在一些弊端[2-3]，為了克服 MOOC存在的弊端和問題，一些新的在線學(xué)習(xí)形式不斷涌現(xiàn)，SPOC（Small Private Online Course）就是其中之一，SPOC就是小規(guī)模限制性在線課程，它融合了MOOC教育思想的同時，也把小眾學(xué)習(xí)，微課，集約化教育融合在一起形成一種特有的教育模式，可顯著提升MOOC學(xué)習(xí)效果。

采用SPOC教學(xué)，使線上線下課堂更加多樣化，可發(fā)揮小眾學(xué)習(xí)、集約化等在線學(xué)習(xí)的優(yōu)勢。翻轉(zhuǎn)課堂的主要內(nèi)涵是將淺層的學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)移到課外線上SPOC課堂，學(xué)生利用碎片化的，零散的學(xué)習(xí)時間靈活的學(xué)習(xí)，完成課前的預(yù)習(xí)，并通過討論，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的疑點及困惑，利于教師對課堂情景問題的設(shè)計，解答。并在后續(xù)的線上通過測驗，反饋學(xué)生對知識的掌握情況。

無機化學(xué)是大一學(xué)生學(xué)習(xí)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它起著承上啟下的作用，而且也有許多知識是在高中化學(xué)基礎(chǔ)上的拓展，深化，它承載著學(xué)生學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變。為了提高無機化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，構(gòu)建并實施了無機化學(xué)的SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。

2 SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

SPOC是網(wǎng)絡(luò)課堂與實際課堂的有機結(jié)合，具有翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的完整流程，可分為線上SPOC平臺課前預(yù)習(xí)，線下實體課堂教學(xué)討論，拓展，加深，線上課后反思三個階段。以無機化學(xué)中化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)一章內(nèi)容為例，簡要闡述SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐。

2.1 線上課前預(yù)習(xí)

課前教師先設(shè)計一些有針對性的問題，引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，抓住重點；教師設(shè)計并制作ppt，建立學(xué)生的知識體系，要求學(xué)生觀看太原理工大學(xué)SPOC的相關(guān)視頻，進一步強化知識，并體會外校名師的教學(xué)風(fēng)格及課堂思政的情懷，通過完成視頻中嵌入的微作業(yè)，微測驗提升學(xué)生的自信心，激發(fā)自覺學(xué)習(xí)的信心。利用SPOC翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生既利用了傳統(tǒng)的書本，又使用了現(xiàn)代信息工具，使其學(xué)習(xí)不受時間空間的限制，把碎片化的零散的時間充分聚斂，最后通過ppt系統(tǒng)強化知識，學(xué)生完成問題回答和微測驗，系統(tǒng)實時記錄成績的自動反饋，作為預(yù)習(xí)成績的一部分。同時學(xué)生把自己的疑問和困惑反饋到SPOC討論平臺上，教師根據(jù)反饋設(shè)計實體課堂，進行答疑解惑、拓展討論。

2.2 實體課堂教學(xué)

教學(xué)中，學(xué)生參與教師組織的討論活動，課堂具體分為 ：①問題解析； ②研討深化拓展 ；③評價總結(jié)三個階段。

（1）問題解析。針對SPOC平臺上同學(xué)回答問題的情況，做進一步解析，課前微作業(yè)中，同學(xué)回答了標準生成焓的概念，教師拋出問題，那么白磷、紅磷和黑磷哪一個是ΔfHmΘ= 0的物質(zhì)？ΔfHmΘ（Br2（s）等于零嗎？ΔfHmΘ（Br2（l））呢？水溶液中是以什么作參照來獲得離子的標準生成焓？學(xué)生回答黑磷最穩(wěn)定，其ΔfHmΘ等于零。教師挖掘定義的內(nèi)涵和外延強調(diào)一定是指定穩(wěn)定單質(zhì)，同時，讓學(xué)生查附錄表，恰恰是白磷的標準生成焓等于零。在教師的引導(dǎo)下，后兩個問題迎刃而解。通過這些問題的解析進一步強化了ΔfHmΘ的概念。另外，在學(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，提出熵增的化學(xué)反應(yīng)一般可自發(fā)進行，那么是不是所有的熵增反應(yīng)都可以自發(fā)進行？如：TiO2（s）+2C（s）=Ti（s）+2CO（g） 反應(yīng)的 ΔrGm =615.2kJ·mol–1，雖然是熵增反應(yīng)，但該反應(yīng)卻不能自發(fā)進行。因為該反應(yīng)吉布斯自由能變的數(shù)值太大，也就是說熵和焓共同決定化學(xué)反應(yīng)的方向，需要看哪一方起了主導(dǎo)作用。同時，同學(xué)要注意吉布斯自由能變小于零的判據(jù)是針對“封閉體積，不做非體積功，恒溫恒壓的條件”。對孤立體系，ΔS孤 >0是物理化學(xué)中化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的判據(jù)。從而使學(xué)生對該知識點有了清晰的理解。

（2）研討深化拓展。在利用蓋斯定律計算反應(yīng)的吉布斯自由能變，我們給出：

① TiO2（s） + 2Cl2（g） = TiCl4（l） + O2（g） ΔrGm=173.2 kJ·mol–1

② C（石墨） + 1/2O2（g） = CO（g） ΔrGm=-137.2 kJ·mol–1

耦合得到：

③ TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（石墨）=TiCl4（l）+2CO（g） ΔrGm=-101.2 kJ·mol–1

請每個小組計算ΔrGΘ，并判斷反應(yīng)方向能否正向自發(fā)進行？引出耦合使原來不能進行的反應(yīng)變?yōu)榭梢宰园l(fā)進行的反應(yīng)。從而得到ΔrGΘ計算的又一種方法，并把碳氯法介紹給學(xué)生，開拓了耦合的應(yīng)用，也為下冊元素化學(xué)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。并適時給出例題： 工業(yè)上，碳氯法的反應(yīng)一般在800-900oC進行，請同學(xué)們根據(jù)教材附錄4數(shù)據(jù)，計算碳氯法反應(yīng)在850oC時的ΔrGm（850oC）=？并判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行。進一步加深理解自由能變受反應(yīng)溫度的影響較大；同時，體會在任何溫度下都存在熱力學(xué)標準態(tài)。在此基礎(chǔ)上進一步給出例題： BN是一種耐高溫材料，也是一種優(yōu)良的絕緣材料，在耐火材料和電子工業(yè)中已得到廣泛的應(yīng)用。合成BN的方法有幾種，究竟選擇那種方法更切合實際（相關(guān)數(shù)據(jù)見表1、表2）？

① 用單質(zhì)B與N2反應(yīng) B（s）+1/2N2（g）= BN（s）

② 用BCl3與NH3反應(yīng) BCl3（g）+NH3（g）=BN（s）+3HCl （g）

③ 用B2O3與NH3反應(yīng) B2O3（s）+2NH3（g）=2BN（s）+3H2O（g）

學(xué)生計算說明BN的實際合成方法，小組討論。教師針對學(xué)生的計算結(jié)果進行分析，單從△rGm?來看第一種和第二種都是自發(fā)進行的反應(yīng)，第一種合成法是放熱、熵減小的反應(yīng)，理論上應(yīng)該是低溫自發(fā)進行的，但實際中會發(fā)現(xiàn)溫度低，反應(yīng)速度慢，沒有效益；第二種合成法是放熱、熵增加的反應(yīng)，是任意溫度下都可以進行的。實際中也需要一定的溫度，才能有滿意的速度。但從成本分析發(fā)現(xiàn)，第一種合成法要用單質(zhì)硼，成本特別高；第二種合成法兩種反應(yīng)物都是氣體，對設(shè)備要求較高，而且產(chǎn)生的氯化氫氣體會對環(huán)境造成污染。而第三種合成法，雖然△rGm?大于零，但數(shù)值并不大，而且是吸熱、熵增的反應(yīng)，到一定溫度反應(yīng)會轉(zhuǎn)向，可以進行，而且反應(yīng)是固-氣反應(yīng)，對設(shè)備要求低，副產(chǎn)物是水，對環(huán)境沒有污染。因此綜合考慮設(shè)備、成本、環(huán)保以及反應(yīng)動力學(xué)，得出反應(yīng)③適合工業(yè)生產(chǎn)。在實際中叫硼酐法。

（3）評價總結(jié)。教師對BN的合成方法，從熱力學(xué)、成本、環(huán)境保護三方面進行評價，總結(jié)得出BN的實際工業(yè)合成方法，使學(xué)生體會到熱力學(xué)和動力學(xué)，二者缺一不可。最后再安排學(xué)生討論總結(jié)本章內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)問題再討論，培養(yǎng)學(xué)生概括歸納總結(jié)的能力。

2.3 線上課后反思

知識的遷移、概括和總結(jié)主要在課后完成。教師通過組織豐富的實體課堂，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析，把所學(xué)知識應(yīng)用到實際問題的解決中。教師提出用CaO（S）吸收高爐廢氣中的SO3氣體，其反應(yīng)方程式CaO（S）+ SO3（g）Ca SO4（S）根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)計算該反應(yīng)373K時的，以說明反應(yīng)的可能性；并計算反應(yīng)逆轉(zhuǎn)的溫度，進一步說明此反應(yīng)防止SO3污染環(huán)境的合理性。

學(xué)生登錄SPOC平臺隨時討論，并總結(jié)本章所學(xué)內(nèi)容，概括出Gibbs自由能變的應(yīng)用：（1）判斷反應(yīng)進行的方向和限度；（2）判斷物質(zhì)的穩(wěn)定性；（3）估算反應(yīng)進行的溫度—轉(zhuǎn)變溫度。通過SPOC探究式學(xué)習(xí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，勤于思考，概括總結(jié)，運用知識的能力。

3 考核評價

無機化學(xué)SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)評價采用過程性評價與形成性評價相結(jié)合的方式，既注重過程也關(guān)注結(jié)果，評價者有教師、學(xué)生，保證了客觀、公正。教師通過建立考核評價機制，促進學(xué)生的積極思考，培養(yǎng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)，積極探索的精神，提升了學(xué)生深度思考的能力。

無機化學(xué)SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)考核評價體系見表3。透過形成性評價考核學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，對知識點的掌握應(yīng)用情況及概括、總結(jié)，提煉知識的能力。多樣化的考核評價體系和評價主體的多元化，保證了考核評價的客觀性和公正性，又激發(fā)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維和主動思考，積極表達的能力。

4 結(jié)語

實施SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下的無機化學(xué)教學(xué)，使課堂充滿了活力，學(xué)生學(xué)的主動，學(xué)的生動，普遍受到學(xué)生的歡迎?？己嗽u價結(jié)果表明，學(xué)生既掌握了相關(guān)理論知識，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合能力，取得了滿意的教學(xué)效果。

參考文獻：

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基金項目： 忻州師范學(xué)院重點學(xué)科項目（XK201502）；山西省1331工程重點學(xué)科建設(shè)計劃項目（【2017】122）；山西省高等學(xué)校教學(xué)改革創(chuàng)新項目（JG2016095）。

作者簡介：尹愛萍（1964-），女，山西忻州人，本科，教授，研究方向：無機化學(xué)教學(xué)改革。