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摘要:慕課(MOOC)已成為高校課程教學(xué)發(fā)展的重要趨勢之一。物理化學(xué)實(shí)驗作為化學(xué)及相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，針對物理化學(xué)實(shí)驗課目前的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題，探討設(shè)計慕課的教學(xué)過程，闡述利用慕課來實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗課堂的翻轉(zhuǎn)，使教與學(xué)更具針對性，有助于提升實(shí)驗教學(xué)效率，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和科學(xué)實(shí)驗素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:慕課;物理化學(xué)實(shí)驗;翻轉(zhuǎn)課堂;自主學(xué)習(xí)

《物理化學(xué)》是化學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、藥學(xué)等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，主要包含理論課程和實(shí)驗課程兩部分，而物理化學(xué)實(shí)驗課程的學(xué)習(xí)不僅能加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)理論知識的理解、提高實(shí)驗動手能力，對于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著不可替代的作用［1－2］。化學(xué)被稱為“實(shí)驗的科學(xué)”，如何在有限的學(xué)時內(nèi)，充分發(fā)揮實(shí)驗教學(xué)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，一直是值得實(shí)驗教學(xué)人員思考和研究的問題［3］。“慕課”(MOOC)，其中兩個字母“O”分別代表Open(開放)和Online(在線)，即“大規(guī)模開放式在線課程”，它的出現(xiàn)或許能給廣大教學(xué)人員提供一個新的思路。目前，國內(nèi)的慕課也進(jìn)入了爆發(fā)式發(fā)展階段，幾乎所有高校都開設(shè)了慕課課程，值得慶幸的是，這一新興的教學(xué)模式得到了廣大師生們的認(rèn)可［4－8］。針對物理化學(xué)實(shí)驗具有理論性強(qiáng)、涉及儀器操作眾多、且與物理學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的聯(lián)系緊密等特點(diǎn)，筆者結(jié)合物理化學(xué)實(shí)驗課目前的教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題分析，以及在教學(xué)中的一些嘗試，探討設(shè)計慕課的教學(xué)過程，闡述利用慕課來實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗課堂的翻轉(zhuǎn)。

1物理化學(xué)實(shí)驗課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

目前國內(nèi)高校物理化學(xué)實(shí)驗課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式［9－10］是:學(xué)生課前預(yù)習(xí)實(shí)驗，教師講解實(shí)驗原理及實(shí)驗演示，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗并記錄數(shù)據(jù)，學(xué)生課后撰寫實(shí)驗報告，教師批改實(shí)驗報告。總結(jié)以往實(shí)驗教學(xué)工作，我校當(dāng)前物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)過程中大致存在以下3個方面的問題。

(1)實(shí)驗以教師為中心，學(xué)生被動學(xué)習(xí)，教學(xué)效果較差

在物理化學(xué)實(shí)驗課程教學(xué)中，首先由教師講解實(shí)驗原理講解，演示儀器操作以及后續(xù)數(shù)據(jù)處理問題，然后才是學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗，呈現(xiàn)老師現(xiàn)教學(xué)生現(xiàn)學(xué)的過程，由于物理化學(xué)實(shí)驗原理的復(fù)雜性，造成學(xué)生在實(shí)驗的過程中一直處于半知半解的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)“實(shí)驗異?！爆F(xiàn)象，學(xué)生往往不能通過自己的分析思考解決問題;另一方面，經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)驗安排與理論教學(xué)不同步，且實(shí)驗課往往超前于理論課，使得學(xué)生在不具備理論知識基礎(chǔ)的情況下就去做實(shí)驗，導(dǎo)致學(xué)生照本宣科，處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，知其然不知其所以然，無法達(dá)到實(shí)驗教學(xué)所要求的根本目的，導(dǎo)致教學(xué)效果較差。

(2)學(xué)生課前預(yù)習(xí)效果差

由于物理化學(xué)實(shí)驗原理較為復(fù)雜，儀器設(shè)備多，且操作繁瑣，實(shí)驗預(yù)習(xí)的質(zhì)量直接關(guān)系到實(shí)驗教學(xué)的效果，然而在以往的實(shí)驗教學(xué)中普遍存在學(xué)生預(yù)習(xí)不充分，僅僅只是機(jī)械地抄寫教材上的實(shí)驗原理、步驟、儀器和藥品，而未對其進(jìn)行消化理解吸收，對儀器設(shè)備的操作和使用方法沒有感性的認(rèn)識，教材上靜態(tài)的示意圖又難以起到生動形象的示范作用，以致于經(jīng)常在課堂上出現(xiàn)“一問三不知”、進(jìn)行實(shí)驗操作時手忙腳亂的狀況。另一方面，因為課時限制，學(xué)生往往不能通過老師有限時間的講解理解實(shí)驗原理、每一步操作的意義，往往會造成操作過程中出現(xiàn)“照方抓藥”的現(xiàn)象，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際分析問題及解決問題能力。

(3)實(shí)驗過程中師生互動性不高，教學(xué)分離

在物理化學(xué)實(shí)驗課程教學(xué)中，教學(xué)的核心只集中在教師講授上，學(xué)生的學(xué)習(xí)往往停留在被動的接受狀態(tài)，使得教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動性明顯不足。即使教師在實(shí)驗課程中進(jìn)行統(tǒng)一指導(dǎo)，也因受限于時間只能指導(dǎo)到小部分學(xué)生，難以掌握學(xué)生整體性的學(xué)習(xí)進(jìn)度。同時，學(xué)生對實(shí)驗內(nèi)容的理解也往往只能根據(jù)實(shí)驗教程和內(nèi)容照本宣科，很少能自己思考問題和解決問題。教與學(xué)結(jié)合不充分，導(dǎo)致課堂的實(shí)驗效果也極其有限。另一方面，教學(xué)形式單一，內(nèi)容較為枯燥、陳舊，無法充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動性，且當(dāng)教師演示實(shí)驗儀器的規(guī)范操作時，常因?qū)W生人數(shù)較多，導(dǎo)致部分學(xué)生無法看清老師的操作，降低了實(shí)驗課的教學(xué)效果。

2利用慕課翻轉(zhuǎn)物理化學(xué)實(shí)驗課堂，創(chuàng)新實(shí)驗教學(xué)模式

根據(jù)物理化學(xué)實(shí)驗課程的特點(diǎn)加強(qiáng)融入慕課教學(xué)模式的探索，對于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動手能力和創(chuàng)新意識有著積極的作用，因此在物理化學(xué)實(shí)驗中如何利用慕課改變實(shí)驗教學(xué)模式值得探討。

(1)探討設(shè)計物理化學(xué)實(shí)驗?zāi)秸n的教學(xué)過程

傳統(tǒng)物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)過程中，預(yù)習(xí)就是閱讀學(xué)習(xí)教材，抄寫實(shí)驗原理、步驟、儀器和藥品等，引入慕課后，實(shí)驗預(yù)習(xí)就不僅僅是看看書本抄抄書本那么枯燥了，通過提前預(yù)習(xí)小視頻來了解將要做的實(shí)驗，增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生利用課外時間觀看預(yù)習(xí)視頻，并進(jìn)行在線小測驗，打預(yù)習(xí)分?jǐn)?shù)。進(jìn)入實(shí)驗室時，進(jìn)入師生討論環(huán)節(jié)。由學(xué)生向教師提問，提出一些在預(yù)習(xí)時沒明白的問題，由教師和其他學(xué)生一起來回答，通過問題討論引導(dǎo)學(xué)生全面掌握實(shí)驗原理及實(shí)驗技巧。在實(shí)驗問題的討論過程中也可以適當(dāng)給予學(xué)生課堂表現(xiàn)分，激發(fā)學(xué)生的積極性和主動性。學(xué)生若在課堂上順利完成實(shí)驗操作，可以在課堂完成實(shí)驗報告的處理工作。在課堂上完成實(shí)驗報告可以有效地減少實(shí)驗數(shù)據(jù)作假及抄襲現(xiàn)象。若實(shí)驗操作失敗，則重新觀看預(yù)習(xí)視頻中的實(shí)驗操作部分，同時與教師或者其他學(xué)生討論，總結(jié)出失敗的教訓(xùn)，重新開始新的實(shí)驗操作。課后學(xué)生整理實(shí)驗數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)驗報告，教師批改實(shí)驗報告并給予實(shí)驗報告分。相對傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)過程，這樣的教學(xué)過程不僅精簡了教學(xué)時間，學(xué)生由被動接受變成了自主學(xué)習(xí)，有充足的時間提出問題、思考問題和操作儀器完成實(shí)驗，加深學(xué)生對實(shí)驗原理、實(shí)驗儀器、實(shí)驗現(xiàn)象和實(shí)驗結(jié)果的理解，可以大大提高教學(xué)效果。

(2)慕課教學(xué)模式用于物理化學(xué)實(shí)驗課的可行性分析

物理化學(xué)實(shí)驗的預(yù)習(xí)效果不佳，主要是由實(shí)驗原理復(fù)雜和儀器設(shè)備眾多造成的，面對實(shí)驗教材的機(jī)械描述，學(xué)生枯燥無比，而慕課恰恰能很好的解決這個問題。將物理化學(xué)實(shí)驗中的實(shí)驗背景、實(shí)驗原理和實(shí)驗儀器編輯成預(yù)習(xí)視頻，學(xué)生在上實(shí)驗課之前觀看預(yù)習(xí)視頻，將實(shí)驗原理的講解和實(shí)驗演示移到課外學(xué)習(xí)，這樣的教學(xué)過程精簡了教學(xué)時間，學(xué)生有更多的時間操作儀器完成實(shí)驗，加深了學(xué)生對實(shí)驗儀器、實(shí)驗現(xiàn)象和實(shí)驗結(jié)果的理解，能夠使課堂的實(shí)驗進(jìn)行得更加順暢，提高學(xué)生實(shí)驗成功率。

①在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的視頻中插入探討性問題，加強(qiáng)對學(xué)生自主學(xué)習(xí)的引導(dǎo)設(shè)計一些簡易的選擇題、判斷題，在每一個實(shí)驗視頻觀看結(jié)束后由學(xué)生獨(dú)自完成的自測題，自測題完成后方可進(jìn)行實(shí)驗。學(xué)生在觀看視頻過程中不理解處可以多次回放，也可在教師組建實(shí)驗社交平臺上發(fā)討論帖和其他學(xué)生或教師討論，提升學(xué)習(xí)興趣。

②人人參與實(shí)驗，提高學(xué)生參與度傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗，因為時間限制以及物理化學(xué)實(shí)驗本身比較費(fèi)時的因素，都是多人組成實(shí)驗小組進(jìn)行實(shí)驗，得到一組實(shí)驗數(shù)據(jù)，造成個別學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，沒有真正的參與到實(shí)驗當(dāng)中去，而是課后抄襲其他學(xué)生的實(shí)驗報告，造成整個小組的實(shí)驗報告雷同，為將來的學(xué)術(shù)不端行為埋下了根源。通過預(yù)習(xí)視頻的學(xué)習(xí)，將實(shí)驗原理的講解和實(shí)驗過程的演示移到課外，將有限的課堂實(shí)驗交給學(xué)生，讓學(xué)生有更多的操作和討論的機(jī)會，可以讓每個學(xué)生都獲得實(shí)驗數(shù)據(jù)，更有利于學(xué)生科研能力的培養(yǎng)。

③提高在線和課堂中的師生互動，教學(xué)相長。傳統(tǒng)實(shí)驗過程中師生互動性不高，教學(xué)割離。在計物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)過程中，教學(xué)的核心只集中在教師講授和演示上，學(xué)生的學(xué)習(xí)往往停留在被動的接受狀態(tài)，使得教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動性明顯不足。受限于時間，教師只能指導(dǎo)到部分學(xué)生，難以掌握學(xué)生的整體學(xué)習(xí)情況。將慕課教學(xué)模式引入到物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)后，實(shí)驗課程時間變得更加充裕，教師和學(xué)生通過預(yù)習(xí)視頻中提出的思考題以及實(shí)驗過程中產(chǎn)生問題的討論，有助于提高實(shí)驗教學(xué)效果以及培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神，營造逼真的科研創(chuàng)新氛圍。

④師生角色轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步提升教師教學(xué)水平。相比于傳統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)，在預(yù)習(xí)視頻的制作過程中需要教師有更多的付出。為了慕課視頻的錄制，教師需要進(jìn)行資料整理、視頻攝制和腳本制作等工作，每一步都要付出很多勞動。在教學(xué)過程中，慕課教學(xué)模式與傳統(tǒng)實(shí)驗教學(xué)也是有所不同的，教師在實(shí)驗課堂上由單純的講授變?yōu)榻饣螅M(jìn)而變成知識的引領(lǐng)者。實(shí)驗課堂上的中心和重心也從教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生，教師則變成學(xué)生能力培養(yǎng)的催化劑。這些都要求實(shí)驗教師在新的教學(xué)模式中要轉(zhuǎn)變自己的角色。

3結(jié)語

目前，基于mooc創(chuàng)新物理化學(xué)實(shí)驗教學(xué)模式尚處于試驗階段，但是，慕課教學(xué)模式自身巨大的優(yōu)勢有望為物理化學(xué)實(shí)驗課的教學(xué)改革工作帶來一些變革，有助于提升學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)各學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的效果。

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作者:吳美鳳 吳克勤 單位:南昌航空大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院