張雅潔，季益剛，花書貴，李慧妍

(江蘇第二師范學(xué)院 生命科學(xué)與化學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 211200)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)通常采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，存在較多弊端。雖然在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師可以集中在有限的課時(shí)內(nèi)將基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)傳達(dá)給學(xué)生，但是課堂以教師為主體，無(wú)法開展個(gè)性化教學(xué)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)。因此，為了全面實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)具備創(chuàng)新意識(shí)、探究能力等的人才，教育工作者們亟需尋找一種新型教學(xué)模式。

1 智慧課堂教學(xué)模式對(duì)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的意義

圖1 智慧課堂教學(xué)模式的運(yùn)轉(zhuǎn)方式

在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的時(shí)代背景下，課堂教學(xué)模式經(jīng)歷了“高效課堂”到“翻轉(zhuǎn)課堂”的演變，而近些年更提出了一種新型教學(xué)模式——“智慧課堂”[1-3]。智慧課堂教學(xué)模式含有兩個(gè)基本構(gòu)成要素：①擁有借助信息技術(shù)手段與平臺(tái)打造的線上和線下智慧學(xué)習(xí)空間；②開展“以學(xué)生為主體，師生共同發(fā)現(xiàn)知識(shí)、創(chuàng)造智慧”的教學(xué)活動(dòng)[4-5]。基于這兩個(gè)構(gòu)成要素，智慧課堂教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)具有個(gè)性化、多元化、開放性、深交互、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，能夠滿足學(xué)生全面自由發(fā)展的需求。因此，將智慧課堂教學(xué)模式引入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂，對(duì)于解決傳統(tǒng)教學(xué)模式下的弊端，培養(yǎng)具有探究能力和創(chuàng)新意識(shí)的人才有著重要意義。智慧課堂教學(xué)模式在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的預(yù)期運(yùn)轉(zhuǎn)模式見圖1。

本文以《凝聚點(diǎn)降低法測(cè)相對(duì)分子量》為例，介紹將智慧課堂教學(xué)模式引入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的一種思路，希望為進(jìn)一步開展智慧課堂教學(xué)模式的實(shí)踐研究提供一些參考。

2 智慧課堂教學(xué)模式在《凝固點(diǎn)降低法測(cè)相對(duì)分子量》中的應(yīng)用

《凝固點(diǎn)降低法測(cè)定相對(duì)分子量》是一個(gè)經(jīng)典物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，各類教材中相關(guān)內(nèi)容編排較為一致[6]。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，得益于高度集成化的儀器以及“約定俗成”的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生基本可以毫無(wú)“波瀾”地快速得到預(yù)期結(jié)果。這樣的教學(xué)模式?jīng)]有起到鼓勵(lì)學(xué)生自主思考的作用，使得學(xué)生未能深入理解物理化學(xué)知識(shí)，對(duì)于常見難點(diǎn)以及儀器原理和特性等認(rèn)識(shí)不足。欲解決上述弊端，可采用智慧課堂教學(xué)模式組織實(shí)驗(yàn)，借助智慧云平臺(tái)(如超星爾雅網(wǎng)絡(luò)通識(shí)課平臺(tái)、愛課程、實(shí)驗(yàn)空間—國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享平臺(tái)等)的知識(shí)庫(kù)及互動(dòng)功能，結(jié)合教師的引導(dǎo)及推動(dòng)，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)開展探究的動(dòng)力。

2.1 智慧課堂模式下的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

智慧課堂中的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問題，并啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的運(yùn)用知識(shí)解決問題。相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，智慧課堂需要更多的重視虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬、線上互動(dòng)交流以及資料的檢索與分享。教師給出學(xué)習(xí)主題和學(xué)習(xí)建議后，引導(dǎo)學(xué)生借助智慧云平臺(tái)開展深互動(dòng)、個(gè)性化、開放式探究學(xué)習(xí)。

2.1.1 預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的教師工作

(1)優(yōu)化資料，啟發(fā)學(xué)生自主獲取知識(shí)。教師篩選出一部分優(yōu)質(zhì)資源，上傳至智慧云平臺(tái)，便于學(xué)生自主選擇參考。例如：線上課程資源(如：中國(guó)大學(xué)慕課平臺(tái)中，西安交通大學(xué)的《物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)》在線開放課程等)、凝固點(diǎn)降低法的應(yīng)用前沿文獻(xiàn)[7-8]。需要注意的是，教師提供的資源主要起到啟發(fā)學(xué)生思考的作用，應(yīng)避免資料過(guò)于周全，可以采取提示關(guān)鍵詞(凝固點(diǎn)降低法、稀溶液依數(shù)性、相對(duì)分子量的測(cè)定等)，指導(dǎo)學(xué)生到圖書館的紙質(zhì)資源以及電子數(shù)據(jù)庫(kù)中搜尋目標(biāo)資源，逐步掌握獲取知識(shí)的方法與途徑。

(2)參與學(xué)生預(yù)習(xí)互動(dòng)，形成過(guò)程性預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)并針對(duì)性制定教學(xué)設(shè)計(jì)。通過(guò)智慧云平臺(tái)，加入學(xué)生組織的學(xué)習(xí)小組開展互動(dòng)交流，并引導(dǎo)推動(dòng)學(xué)生間的討論。教師需要分析虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的學(xué)情數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)了解學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容的把握情況，并結(jié)合智慧云平臺(tái)的學(xué)情反饋優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。

(3)協(xié)助學(xué)生設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)。教師需綜合評(píng)價(jià)學(xué)生們提交預(yù)實(shí)驗(yàn)方案的可行性、安全性以及創(chuàng)新性等，協(xié)助學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)方案，鼓勵(lì)學(xué)生開展科學(xué)探究嘗試。

2.1.2 預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的學(xué)生學(xué)習(xí)

(1)借助智慧平臺(tái)，高效預(yù)習(xí)。學(xué)生在預(yù)習(xí)階段構(gòu)建實(shí)驗(yàn)主體知識(shí)框架、明確問題，可以結(jié)合線上線下資源，嘗試獨(dú)立解決問題。

(2)組建學(xué)習(xí)小組，開展互動(dòng)探究學(xué)習(xí)?；谔摂M實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開展模擬實(shí)驗(yàn)，以小組為單位，探討可能出現(xiàn)的問題及解決策略。圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟、儀器、藥品等方面，學(xué)生們主要討論兩類問題：針對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的疑問以及基于實(shí)驗(yàn)主題的探索延伸。例如針對(duì)實(shí)驗(yàn)原理所關(guān)注的問題：①原理中假設(shè)析出固態(tài)為純?nèi)軇芯康娜芤涸谀踢^(guò)程中是否為純?nèi)軇┠?？可以如何檢測(cè)？哪些藥品可以滿足理論中的這一假設(shè)要求？②實(shí)驗(yàn)藥品適用于稀溶液的凝固點(diǎn)降低公式的范圍等。

(3)確定實(shí)驗(yàn)方案并提交申請(qǐng)。學(xué)生可以提交探究實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)，明確實(shí)驗(yàn)原理、方案、儀器、耗材以及探究的目的與意義等。提交方案可以上傳云平臺(tái)，便于開放地分享智慧成果，推動(dòng)互動(dòng)交流的深入以及探究能力的養(yǎng)成。

2.2 智慧課堂模式下的實(shí)踐環(huán)節(jié)

智慧課堂中的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生的自主能動(dòng)性、合作協(xié)調(diào)性、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性等科學(xué)品質(zhì)為目標(biāo)。在有限課時(shí)內(nèi)，學(xué)生們線下開展實(shí)驗(yàn)，線上開展學(xué)習(xí)互動(dòng)；教師記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況、參與學(xué)生的互動(dòng)學(xué)習(xí)，并在需要時(shí)提供參考性建議。

2.2.1 實(shí)踐環(huán)節(jié)的教師工作

(1)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)學(xué)情的分析。借助線上限時(shí)小測(cè)試、線下隨機(jī)互動(dòng)等方式，快速了解學(xué)生對(duì)自己要開展實(shí)驗(yàn)的熟悉情況。

(2)開展“問題探討”式教學(xué)互動(dòng)。結(jié)合學(xué)情開展探討互動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。可以與學(xué)生共同探討如下問題：①如何避免過(guò)冷過(guò)熱現(xiàn)象？②如何實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作條件平行？③是否可以配套使用更靈敏的監(jiān)測(cè)手段如熒光或紫外等。

(3)參與互動(dòng)并記錄實(shí)況。開展實(shí)驗(yàn)期間，教師一方面需要留心觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)展和操作的規(guī)范性，另一方面需要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并啟發(fā)學(xué)生自主思考。此外，教師可實(shí)時(shí)參與線上線下的交流互動(dòng)，優(yōu)選共性問題發(fā)布至智慧互動(dòng)平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注并參與互動(dòng)學(xué)習(xí)。

(4)形成過(guò)程性學(xué)情評(píng)價(jià)。基于線上線下學(xué)習(xí)情況記錄，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)，形成對(duì)學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)情況的過(guò)程性評(píng)價(jià)，為學(xué)生開展下一步的自我學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反思提供參考意見。

2.2.2 實(shí)踐階段的學(xué)生學(xué)習(xí)

(1)開展實(shí)驗(yàn)探究嘗試及實(shí)驗(yàn)問題互動(dòng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生們合作分工，有目的的開展實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合預(yù)習(xí)中提出的疑問，開展線上線下互動(dòng)討論。例如，針對(duì)凝固過(guò)程中易出現(xiàn)過(guò)冷這一現(xiàn)象，圍繞實(shí)驗(yàn)藥品開展如下探討：①實(shí)驗(yàn)使用的環(huán)己烷、萘中的雜質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？②結(jié)合儀器分析課程和有機(jī)課程的知識(shí)，討論雜質(zhì)如何確定與去除？③有哪些可替換的試劑？是否可以基于熒光傳感器原理，選擇熒光指示劑實(shí)現(xiàn)高靈敏度地監(jiān)測(cè)體系溫度變化[9]。④如何利用凝固點(diǎn)降低常數(shù)來(lái)確定溶液中分子結(jié)構(gòu)、解離度等微觀性質(zhì)？

(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集與分析。處理數(shù)據(jù)并初步判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否符合預(yù)期，同時(shí)可探討誤差來(lái)源。

(3)評(píng)價(jià)本次實(shí)驗(yàn)探究的成效。學(xué)生們根據(jù)智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)反饋的個(gè)人學(xué)情數(shù)據(jù)，綜合本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪_(dá)成情況、實(shí)驗(yàn)過(guò)程體驗(yàn)、合作學(xué)習(xí)效果等，對(duì)實(shí)驗(yàn)的完成效果進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。

2.3 智慧課堂模式下的總結(jié)環(huán)節(jié)

智慧課堂的總結(jié)環(huán)節(jié)是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行智慧化的整理和完善，對(duì)于學(xué)生的總結(jié)歸納和數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng)有著重要的意義。如何做到“實(shí)事求是、科學(xué)分析、找出問題、提出對(duì)策、得出結(jié)論”，是整個(gè)環(huán)節(jié)需要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)。

2.3.1 總結(jié)環(huán)節(jié)的教師工作

(1)參與學(xué)生的線上互動(dòng)。參與學(xué)生發(fā)布于智慧平臺(tái)的在線討論，對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)處理方法的可行性及科學(xué)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(2)批閱學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。從科學(xué)性、探究性、創(chuàng)新性的角度對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)，并解答學(xué)生仍存有的疑問和問題。

(3)鼓勵(lì)并安排學(xué)生開展探究實(shí)驗(yàn)。綜合考慮學(xué)生申請(qǐng)的補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)的可行性和必要性，確認(rèn)后可以實(shí)施的實(shí)驗(yàn)，安排學(xué)生有序開展。符合智慧課堂教學(xué)模式“開放性”的特點(diǎn)。

(4)形成對(duì)“教”與“學(xué)”的整體性評(píng)價(jià)與反思?；谥腔燮脚_(tái)的學(xué)情分析，對(duì)學(xué)生“知識(shí)與技能”、“過(guò)程與方法”、“情感態(tài)度與價(jià)值觀”三個(gè)維度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并給出進(jìn)一步開展學(xué)習(xí)的意見。同時(shí)，基于“智慧平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果”、“學(xué)生反饋”、“學(xué)生自評(píng)”，結(jié)合本次教學(xué)的體驗(yàn)與感悟，形成對(duì)本次智慧化教學(xué)整體性的評(píng)價(jià)與反思。

2.3.2 總結(jié)環(huán)節(jié)的學(xué)生學(xué)習(xí)

(1)完善數(shù)據(jù)的處理與分析，開展互動(dòng)探討。學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理與現(xiàn)象歸納整理得出結(jié)論。同時(shí)可以在智慧云平臺(tái)發(fā)起探討、收集問題和建議，并開展針對(duì)性互動(dòng)探討。通過(guò)深入地互動(dòng)，學(xué)生可以主動(dòng)參與優(yōu)化數(shù)據(jù)處理方法，培養(yǎng)探究精神。

(2)申請(qǐng)并完成補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，提交完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。探究實(shí)驗(yàn)譬如：①原有實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)；②基于實(shí)驗(yàn)原理開展的實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，如嘗試運(yùn)用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中合成化合物的解離度等，通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)可強(qiáng)化和加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。

(3)形成教學(xué)反饋及學(xué)習(xí)自評(píng)?；谥腔燮脚_(tái)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析，圍繞“知識(shí)與技能的掌握情況、發(fā)現(xiàn)與解決問題的能力、互動(dòng)學(xué)習(xí)的體驗(yàn)、探究創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”等方面，形成對(duì)自己本次實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的智慧化評(píng)價(jià)；反思不足，總結(jié)并形成持續(xù)性學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)方法?；趯W(xué)習(xí)過(guò)程的切身感受，完成教學(xué)反饋。

經(jīng)過(guò)上述三個(gè)環(huán)節(jié)的教與學(xué)，師生共同完成了基于智慧課堂教學(xué)模式下的《凝固點(diǎn)降低法測(cè)相對(duì)分子量》實(shí)驗(yàn)課程的全部教學(xué)活動(dòng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不僅是對(duì)學(xué)生基本知識(shí)技能的培養(yǎng)，更是培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)創(chuàng)新能力的重要平臺(tái)。將智慧課堂教學(xué)模式融入物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)于培養(yǎng)具有敢于探索求真、善于創(chuàng)新創(chuàng)造等科學(xué)品質(zhì)的新型人才具有重要意義。在未來(lái)的實(shí)踐探索中，智慧課堂與物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的融合方案會(huì)得到進(jìn)一步地完善與發(fā)展，期望能夠?yàn)槲锢砘瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革提供一些參考意見。