“物理化学”翻转课堂教学模式的探索与实践

孟晓燕，吴丽丹，吴实，杨流赛，陶慧琳

（上饶师范学院化学与环境科学学院，江西 上饶 334001）

“物理化学”是化学及与化学相关的化工、材料、生物、环境等专业的基础必修课程，其用物理的原理和方法来研究化学中最基本的规律和理论。该课程的特点是系统性、逻辑性和理论性强，概念抽象，公式繁多，其内容涵盖化学热力学、电化学、统计热力学、化学动力学、界面现象和胶体化学等[1-3]。上饶师范学院材料化学专业培养方案中，““物理化学””课程96学时（6学分），分2个学期开设，每学期只有48学时，教材使用的是天津大学“物理化学”教研室编的《物理化学》（第六版）。由于《物理化学》（下册）课时少，内容多，且又有10个专升本的学生加入20级材料化学班，个别学生没学过化学，这给教与学带来了挑战，因而教师需要改变传统授课模式。笔者面向20级材料化学专业学生，采用翻转课堂结合线上线下混合式教学模式，设计《物理化学》（下册）教学与实践。

1 课程概述

1.1 课程教学目标

“物理化学”课程作为材料化学专业的一门专业核心课程，结合专业人才培养方案，设置了以下4 个课程目标：一是了解“物理化学”课程的目标和任务，掌握化学热力学、化学动力学、电化学、界面现象及胶体化学等的基本概念、基本理论，学习“物理化学”的基本思想和方法；二是掌握“物理化学”学科的基本原理、解决实际问题的科学方法，使学生具有科学、理性、严谨的分析问题和解决问题的能力；三是了解“物理化学”理论在生活、生产以及在材料、化工、食品、环境等各个领域的应用和发展，了解“物理化学”发展的前沿和方向。在材料设计与开发性能等方面，学生能发现问题，并尝试去解决问题；四是具备较强的交流、协调能力，以及团队协作意识，提升团队合作解决问题的能力，使学生具有较强的服务意识和合作精神，并能运用专业知识服务社会。

1.2 翻转课堂教学设计

翻转课堂是一种新的教学模式，它颠覆了传统的课堂教学模式，可实现以“学生为中心”教学理念的转变[4-5]。翻转课堂结合线上线下混合式教学模式，《物理化学》（下册）教学过程如图1 所示。课前将学习视频、课程思政发布到“学习通”App 平台上，并作为任务点，教师提出一些问题，学生利用课外时间进行线上学习和讨论；课堂上教师主要讲解重难点、学生问的问题、出错较多的作业，师生互动，教师分析总结等；课后学生完成线上线下作业、课程论文、单元测试题等，教师批改作业、课后答疑、教学反思、评价等。

图1 《物理化学》（下册）教学过程

2 教学实践环节

根据材料化学专业人才培养方案及教学大纲的要求，结合班级学生的特点，制定课前资源导学、课中互动教学、课后知识巩固与提升的多层次教学[1，6-7]。

2.1 课前资源导学

教师先从中国大学MOOC 平台下载天津大学《物理化学》（下册）视频，提前发布到“学习通”App 平台上，将视频设为任务点、防拖拽、100%完成；课前发布课程思政内容、问题等。学生课前完成问题、任务点等，对学习内容若有疑问，可以与教师利用“学习通”或微信进行在线互动，深入交流，完成课前的导学。

2.2 课中互动教学

课堂上，先复习上次课的主要内容，讲解共性问题、学生出错较多的课后作业等。由于学生已提前预习了本次课的内容，对于简单易懂的知识点不再讲解；对于学生有疑问的知识点、难点和重点要重点讲解，并出一些例题让学生思考、尝试分析题目并解决问题。最后利用几分钟时间，教师对本次课做分析总结。以“第七章电化学7.9 节原电池的设计”为例[8]，课堂教学组织与实施如表1所示。利用翻转课堂的教学模式，课堂上有时间可以生生互动、师生互动及相互讨论，充分调动学生上课的积极性，让同学们参与到课堂中来，达到比较满意的教学效果。

表1 以“原电池的设计”为例课堂教学组织与实施

2.3 课后知识巩固与提升

为了使学生掌握扎实的科学知识，培养学生的科学素养，提高学生分析问题和解决问题的能力，教师于线上线下布置课后作业，比如课后习题作业、线上讨论、用思维导图总结知识点、单元测试题、撰写课程论文等，列举部分线上作业及学生答案，如表2所示。对于线上作业，学生可以互相批改并打分，巩固提升了所学的知识，同时学习了他人长处；教师最后检查及复批。通过线上线下多样化的教学活动，提高了学生的学习兴趣、参与度和责任心，学生学习更加认真，实现了以“学生为中心”的教学目标。

3 教学评价

《物理化学》（下册）采用翻转课堂结合线上线下混合式教学模式进行授课，体现了以“学生为中心”的教与学。采用混合式教学模式的教学效果和课程目标达成度情况，需要20 级材料化学班全体同学进行全面客观的评价。

3.1 定性评价

教师在课程结束后设计了一份问卷调查，调查题目如表1所示，每题赋分为10分，取学生的平均得分和平均得分率。由表3可知，学生对翻转课堂结合线上线下混合式教学模式是比较认可的，在提高学习兴趣、自主学习、分析问题和解决问题能力等方面，平均得分率均高于90%；在学习效果方面，平均得分率为95.1%；在课程目标1～4 的达成度情况，主观评价得分率在80%左右。

表3 学生对翻转课堂教学和课程目标达成度的评价

3.2 定量评价

定量评价包括平时考核、期中考试和期末考试，赋分均为100分。平时考核包括视频任务点完成情况，总分为30分；线上讨论、总结知识点、单元测试题，总分为34 分；考勤、课堂上表现、互动等情况，总分为28 分；课程论文，总分为8分。学生总成绩为平时考核成绩乘以0.2、期中考试成绩乘以0.2 和期末考试成绩乘以0.6 的加和。列举10名专升本学生的成绩，如图2所示；学生总成绩分布统计和课程目标达成情况如图3所示。

图2 专升本学生的成绩

图3 总成绩分布统计和课程目标达成情况

由图2 和图3 可知，总成绩在60～69 分段，有21 人，占比39.4%，其中专升本的学生有8 人总成绩在60～69分段，另2 人在70～79 分段，这主要是由于他们化学基础薄弱、物理化学的概念、公式等没掌握，导致期末考试成绩低，总成绩偏低。由图4 知，课程目标定量达成情况分别是，目标1 为0.76，目标2 为0.72，目标3 为0.79，目标4为0.88，均高于设定为0.7的课程目标值。

4 结束语

材料化学专业《物理化学》（下册）课程，教师采用翻转课堂结合线上线下混合式教学方法进行授课，体现了以学生为主体，教师为主导的教学模式。研究结果表明，学生对此教学模式较为满意，认为学习兴趣、自主学习、分析问题和解决问题能力等方面均有了提高；定量的课程目标均高于0.7。在今后的“物理化学”教学中，仍将继续完善翻转课堂结合线上线下混合式教学模式，与时俱进，不断提高教学质量和教学满意度。