多案例“翻轉(zhuǎn)”與物理化學(xué)課程理論教學(xué)的融合及應(yīng)用

鄭云，楊衛(wèi)華，陳亦琳，翁建新(華僑大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建 廈門 361021)

1 物理化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前，國家正在建設(shè)“新工科”，更加重視創(chuàng)新型、實用型、綜合型人才的培養(yǎng)[1]。物理化學(xué)課程是是材料科學(xué)與工程、功能材料、制藥工程、生物工程等工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，其知識體系與能源、材料、生命、環(huán)境等新工科產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)[2]。然而，物理化學(xué)課程的理論性、邏輯性、抽象性較強，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是以知識傳授為主，導(dǎo)致許多學(xué)生被動地接受知識，被動地完成教師安排的任務(wù)，抑制了學(xué)生的好奇心和想象力，不能有效地培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才[3]。因此，發(fā)展新的教學(xué)模式，在物理化學(xué)課程教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法、創(chuàng)新能力和工程意識，對塑造適應(yīng)未來社會發(fā)展的“新工科”人才大有裨益。

2 多案例“翻轉(zhuǎn)”課堂的優(yōu)勢

翻轉(zhuǎn)課堂是一種“先學(xué)后教”、變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，能大大提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力以及解決問題的能力[4]。案例教學(xué)法采用生動的具體案例，通過情境再現(xiàn)的方式，使學(xué)生的洞察力得以訓(xùn)練，知識得以檢驗，分析能力得以發(fā)展[5]。將數(shù)量多、獲取渠道多、思政結(jié)合點多、新興前沿多、交叉學(xué)科多的多樣化案例融入物理化學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，可以有效縮短理論教學(xué)與實踐的差距，在保持學(xué)術(shù)性的同時兼顧多樣性、時效性和趣味性，提高教學(xué)質(zhì)量和育人效果[6]。

3 多案例“翻轉(zhuǎn)”在物理化學(xué)理論教學(xué)中的實施途徑

3.1 形成多案例的教學(xué)資源

教師從多渠道找出與知識點密切相關(guān)的生活生產(chǎn)、實驗實踐、思政教育、新聞熱點、科學(xué)前沿、跨學(xué)科問題等諸多案例，并將案例有機地融入到整個教學(xué)布局和過程中[7]。通過提供化學(xué)史和科學(xué)家經(jīng)歷等相關(guān)視頻，使學(xué)生感悟科學(xué)家們?yōu)榱丝茖W(xué)研究全力以赴、不懈努力、拼搏奮斗、勇于奉獻(xiàn)的精神，吸取科學(xué)家們在實驗和科學(xué)研究中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，培養(yǎng)辯證唯物主義思想[8]。

例如在學(xué)習(xí)催化章節(jié)知識時，可向?qū)W生介紹“中國光催化之父”—付賢智院士的經(jīng)歷故事。福州大學(xué)付賢智院士在從事博士后工作后拒絕了國外優(yōu)越的科研條件和生活環(huán)境，毅然回國開啟我國光催化領(lǐng)域的研究，致力于世界一流學(xué)科建設(shè)高校的發(fā)展，以滿腔的愛國情懷為國家能源戰(zhàn)略、環(huán)境保護、高等教育事業(yè)的發(fā)展努力奮斗。付賢智院士領(lǐng)導(dǎo)的光催化團隊開發(fā)了印染廢水深度凈化與回用設(shè)備、光催化空氣凈化器、光催化抗菌口罩、建筑外墻涂料、防污閃絕緣子，將光催化技術(shù)應(yīng)用于廢水治理、空氣凈化、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、電力輸運等領(lǐng)域中，研發(fā)的多項技術(shù)和產(chǎn)品達(dá)到國際領(lǐng)先水平，給國內(nèi)的社會民生工業(yè)帶來極大的便利。

廈門大學(xué)孫世剛院士在法國從事博士后工作后，回國從事電化學(xué)研究。當(dāng)時國內(nèi)的科研條件與國外相比落差很大，為了能建設(shè)固體表面物理化學(xué)研究實驗，他迎難而上；設(shè)備陳舊落后，他就想辦法改善和克服；科研經(jīng)費欠缺，他就能省則省。秉承著“為自己的祖國搞科研，再苦再累也值得”的信念，孫世剛院士帶領(lǐng)團隊成員在我國能源、催化、材料、化工等領(lǐng)域作出重大貢獻(xiàn)。30多年來孫世剛院士始終堅持在第一線從事教學(xué)、科研和人才培養(yǎng)工作；長期主講物理化學(xué)，主編出版“十一五”和“十二五”國家規(guī)劃教材，建設(shè)國家精品課程，從事化學(xué)的公益科普宣傳，為青少年人才的培養(yǎng)作出貢獻(xiàn)。

在講授腐蝕章節(jié)時，通過視頻短片的方式介紹中國腐蝕電化學(xué)領(lǐng)域的開拓者與領(lǐng)導(dǎo)者—曹楚南院士的成長經(jīng)歷，講述他在逆境中鉆研電化學(xué)阻抗譜的故事，培養(yǎng)學(xué)生在逆境中不屈不撓的科研精神和勤奮刻苦的治學(xué)態(tài)度。通過展示我國物理化學(xué)先輩們的經(jīng)歷故事，讓學(xué)生感受到科學(xué)家熱愛祖國、忠于祖國和人民、不怕困難、迎難而上、勤奮學(xué)習(xí)的崇高精神。

在學(xué)習(xí)可逆電池時，通過引入電池發(fā)展史、我國電池行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r和“能源危機”的實況，使學(xué)生認(rèn)識到物理化學(xué)知識的應(yīng)用價值，認(rèn)識到在黨領(lǐng)導(dǎo)下國家的飛速發(fā)展以及人們物質(zhì)生活水平的提高，增強民族自豪感和愛國之情；在學(xué)習(xí)電化學(xué)電動勢產(chǎn)生的原因時，適當(dāng)介紹太陽能、風(fēng)能、潮汐能、相變能等綠色可再生能源的發(fā)展動態(tài)等內(nèi)容，使學(xué)生深刻認(rèn)識國家大力發(fā)展新能源汽車政策的內(nèi)在原因，增強環(huán)境保護意識；在學(xué)習(xí)化學(xué)動力學(xué)時，可通過決速步引申到個人與集體的關(guān)系。如果個人能力太差，會影響團隊的進(jìn)步，督促學(xué)生努力學(xué)習(xí)，掌握扎實的專業(yè)技能，不能成為集體的短板；能力太強了，但是沒有合作，其他成員的積極性就不能調(diào)動，集體還是不能成長。只有每個成員充分發(fā)揮自己的最大能力，才能使團隊利益最大化，個人得到最快的發(fā)展。在表面物理化學(xué)中，借助近年來冬季嚴(yán)重霧霾的現(xiàn)象，設(shè)計“霧霾中的表面物理化學(xué)”研究課題供學(xué)生討論。從霧霾的表面物理化學(xué)原理出發(fā)，讓學(xué)生從內(nèi)心深處樹立環(huán)保理念[9]。

3.2 建立以學(xué)生為中心、先學(xué)后教的教學(xué)模式

課前，教師從互聯(lián)網(wǎng)和MOOC平臺上篩選出合適的教學(xué)視頻，為學(xué)生制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生自主觀看教學(xué)視頻和案例資料，與小組成員完成典型案例的初步探討，制作學(xué)習(xí)內(nèi)容PPT。通過網(wǎng)絡(luò)平臺、微信和QQ實現(xiàn)師生之間的互動，教師督促學(xué)生及時完成課前學(xué)習(xí)，密切關(guān)注學(xué)生從平臺提交的問題，及時給予針對性的指導(dǎo)。在課堂上，學(xué)生以小組形式圍繞案例進(jìn)行深入地探究和討論，合作解決問題；教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論和辯論，并及時提供個性化的指導(dǎo)和建議，鼓勵學(xué)生全面了解物理化學(xué)課程的相關(guān)知識。然后老師對各組的報告內(nèi)容進(jìn)行個性化點評，回答討論中常見的問題，梳理知識點，強調(diào)重點內(nèi)容。課后，學(xué)生通過做練習(xí)題、測試題、專題研究、課程論文等方式，實現(xiàn)知識的內(nèi)化吸收與靈活運用。在此過程中如有疑問，學(xué)生仍可利用互動平臺進(jìn)行小組或教師之間的交流，共同推動知識的內(nèi)化和吸收[10]。

3.3 構(gòu)建多維度評價機制

教師將課堂討論、小組探究、網(wǎng)絡(luò)測試、作業(yè)等納入評價結(jié)果，結(jié)合期末成績得出學(xué)生的綜合成績。教師從學(xué)生在課前、課中、課后的表現(xiàn)動態(tài)評價學(xué)習(xí)效果，并結(jié)合考試成績分階段表揚、批評、總結(jié)。學(xué)生通過學(xué)校網(wǎng)絡(luò)平臺、QQ和微信向教師提出教學(xué)建議，有利于后續(xù)課程建設(shè)和教學(xué)過程的實施。

4 結(jié)語

為解決物理化學(xué)課程中存在的知識點抽象、理論難以聯(lián)系實際、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低等問題，將多案例“翻轉(zhuǎn)”教學(xué)模式應(yīng)用于物理化學(xué)課程的教學(xué)中。通過引入生活生產(chǎn)、新聞軼事、前沿?zé)狳c的案例，將抽象深奧的概念理論與具體案例相結(jié)合，幫助學(xué)生理解基本概念和原理，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過引入蘊含正確世界觀、人生觀、價值觀的課程思政教育案例，對學(xué)生的科學(xué)精神、道德修養(yǎng)、思想品質(zhì)、理想信念產(chǎn)生實質(zhì)性的影響，實現(xiàn)教育“立德樹人”的根本任務(wù)。這種教學(xué)模式不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強理論聯(lián)系實際和分析解決問題的能力，還能夠在教學(xué)過程中有機地融入課程思政教育，培養(yǎng)學(xué)生端正的學(xué)習(xí)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神、良好的團結(jié)合作精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，以培養(yǎng)出“新工科”背景下具有扎實知識技能和創(chuàng)新意識的復(fù)合型人才。