翻转课堂在物理化学教学中的应用

余仕问

(曲靖师范学院化学化工学院,云南曲靖655400)

摘要:翻转课堂是利用现代网络技术和资源,重构教学流程,把教学过程分为课前和课堂中两部分。在物理化学的教学过程中,通过翻转课堂能够激发学生的学习兴趣,培养学生的逻辑思维能力和创新能力,提高学生的自学能力。翻转课堂模式对物理化学教学改革有重要启示,值得物理化学教学者重视和思考。

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关键词 :翻转课堂;物理化学;教学;应用

DOI:10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.06.020

中图分类号:G642文献标识码: A 文章编号:1671—1580(2015)06—0046—02

基金项目:曲靖师范学院“物理化学重点课程”,项目编号:ZDKC2014008。

收稿日期:2014—12—28

作者简介:余仕问(1977— ),男,云南宣威人。曲靖师范学院化学化工学院,副教授,研究方向:量子化学计算。

物理化学课程是物理和化学的交叉科学,是化学、应用化学、生物科学、药学等学科的理论基础课。该课程以公式推导繁琐、公式适用条件严格、概念理解难为特点。随着化学和相关学科的飞速发展,物理化学的内容随之增加,而同时物理化学的授课课时减少,因此,如何提高教学质量就成为每一位物理化学教师要思考的问题。笔者结合近三年应用化学专业物理化学教学实践, 就如何提高学生学习兴趣和加强学生的自学能力方面进行了一些尝试,引入了流行于国外的翻转课堂教学法,积累了一些经验,取得了良好的效果。

一、翻转课堂与传统课堂的对比

翻转课堂是通过颠倒知识传授和知识内化来改变传统教学中师生角色并对课堂时间的使用进行重新规划的新型教学模式。[1]在麻省理工的开放课件运动后,可汗学院、耶鲁公开课微视频等为翻转课堂的开展提供了优质的教学资源,促进了翻转课堂的发展。

知识传授和知识内化是传统教学过程的两个重要组成部分。在传统课堂中,教师以在课堂中讲授的方式来完成知识传授,学生则以课后作业、实际的操作实现知识内化。在翻转课堂中,知识传授由学生在课前通过观看教学视频、预习教材来自主完成,知识内化则在课堂中经教师通过典型问题的讲解、习题练习、小组讨论、自我测试等方式来完成。翻转课堂使得教师从传统课堂中的知识传授者变成了学习的促进者和指导者,学生成为了学习过程的核心,需要教师在翻转课堂中使用新的教学策略达到这一目的。

二、翻转课堂在物理化学教学中的应用

在翻转课堂中,针对课前和课后两个部分进行了细致的规划。

(一)课前部分

1.帮助学生明确学习的内容、重点、难点。以电化学为例,告知学生电化学的重点为可逆电池的电动势及其应用,其难点为计算电解质溶液的平均活度系数(γ±)和平衡常数等内容。要求学生从热力学基本公式dG=-SdT+VdP 推导出ΔrSm、Qr、ΔrHm的计算公式以及能斯特方程,能把化学反应设计为原电池。并布置一定的习题给学生,要求学生讨论完成,把不清楚的地方记录下来。

2.录制视频。物理化学是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性很强的学科, 涉及的公式多, 而且比较抽象, 所以成为历届学生比较难学的一门课程。因此,教师在制作视频时必须抓住教材的重点、关键点及难点,深入细致地进行讲解,此外,在视频制作过程中要取得学校的配合。流程化的发布过程是麻省理工学院开放课件运动成功的重要因素之一。[2]

3.课前讨论。在学习热力学第一定律时,学生已经理解热力学第一定律就是能量的守恒与转化定律,且已知在化学热力学中,研究对象无整体运动,无特殊外力场,只关注体系的热力学能,要求学生在课前讨论为什么不能计算体系内能的绝对值,而只能计算体系内能的热力学能变。经过讨论学生普遍反映他们对热力学能和热力学第一定律的理解加深了,掌握了热力学能是状态函数和热力学解决问题的基本方法。

(二)课中部分

1.确定问题。在物理化学教学中,应根据教学内容和学生讨论中提出的疑问,归纳其中有价值的问题作为课堂的教学导入,引导学生去积极探究问题的答案。例如:根据学生完成习题的情况,发觉大部分学生在利用吉布斯自由能G做判据时,不理解其适用条件(等温、等压、不做其他功)。在课堂讲授时,教师应从热力学第一、第二定律入手推导公式,在引入条件时有意识地仔细讲解,必要时可让学生在课堂上自己推导,以加深理解。同时,顺势得出物理化学中的其他判据,如熵判据、Helmholtz自由能判据以及内能和焓判据。在引入相关条件的过程中,注重培养学生科学的思维方法, 引导学生从推导与归纳中学习科学的研究方法,为以后进一步深造和从事科学研究打下坚实的基础。

2.独立探索。物理化学概念抽象、公式多且公式推导过程涉及到大量的微积分知识,如果教师在教学过程中采用传统的教学方式,学生容易感到枯燥无味,从而失去学习的兴趣。因此,教师在物理化学课堂设计中要尊重学生学习的独立性,让学生在自主学习中构建自己的知识体系。例如:在物理化学教学中,对于四个基本公式(dU=TdS-PdV,dH=TdS+VdP,dA=-SdT-PdV,dG=-SdT+VdP),要求学生从热力学第一和第二定律首先推导出dU=TdS-PdV,再得到其余三个。对此,学生反响热烈,认为通过独立探索能更好地掌握和理解热力学的基本公式和适用条件,并且可以把热力学第一和第二定律有机结合。

3.协作学习。建构主义者认为,知识的获得是学习者在一定情境下通过人际协作活动实现意义建构的过程。[3]所以,在翻转课堂中应该加强协作学习的设计。例如:在讲到表面物理化学中的表面张力有关内容时,可以把学生分成几个小组,每一个小组做一个实验,用棉线做一个不规则的图形,然后取一盆肥皂水, 用棉线蘸一下,观察棉线形状的变化。学生自己动手实验和思考后,在课堂上讨论是什么原因导致棉线发生变化的,然后教师从理论上进行分析, 引导学生得出表面张力的本质、方向以及表面张力和表面Gibbs自由能的异同点。[4]

三、翻转课堂对于物理化学教学的意义

(一)促进学生素质和成绩共同提高在传统的物理化学教学模式中,由于课时削减和内容增加,教师课堂讲授几乎占用了全部的授课时间。从上课开始到下课,教师都一直在讲,学生的主观能动性和创造性被压抑,不利于培养学生的自主学习能力。翻转课堂能提高学生的自我管理和自主学习能力,拓宽学生的知识面。采用翻转课堂教学模式后,学生的期中和期末成绩普遍有了提高,不及格人数大幅下降,在问卷调查中,学生反映学习兴趣和自学能力都有了提高。[5]所以,翻转课堂培养了学生科学的思维方法和动手能力,能提高学生的素质和成绩。

(二)提供从不中断的学习资源传统的物理化学教学模式的教学内容无法长期保存,所以学生在课堂上用大量的时间做笔记。翻转课堂的教学内容如授课视频、网上的习题、自测题以及教案等可以长期保存,学生观看视频时,对于看不懂的地方可以反复看,还可以随时暂停来思考重点和难点。

四、结语

物理化学教师在教学过程中应根据实际情况,不断地探索和实践那些有利于提高教学效果的新方法。翻转课堂教学模式能培养学生的创新能力,激发学生的学习兴趣,提高学生概括问题、分析问题和解决问题的能力。

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参考文献

[1]焦建利,张渝江.透视“翻转课堂”[J].中小学信息技术教育,2012(3).

[2]王龙,王娟.麻省理工学院开放课件运用项目经验评述[J].开放教育研究,2005(4).

[3]何克抗.建构主义——革新传统教学的理论基础[J].电化教育研究,1997(3).

[4]李玉平.浅谈物理化学教学的点滴体会[J].太原科技,2003(6).

[5]王高军.化工专业的物理化学课程教学[J].广州化工,2010(6).

浏览次数:  更新时间:2015-09-11 18:41:23
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