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翻转课堂在高等物理化学教学中的应用

2020-02-18季辰辰

云南化工 2020年3期
关键词:视屏物理化学热力学

季辰辰

(新疆大学化学化工学院,新疆 乌鲁木齐 830046)

随着科学技术的日益发展,人们能够通过计算机、笔记本电脑以及智能手机等众多技术工具方便快捷地访问互联网,即时获取各种知识信息。学生们更多时候将时间花在各种技术工具上,利用现代科学技术,在任何地方与朋友或老师对学习内容进行交流学习。这种学习方式有助于学生重新调整课堂内外的时间,让学生自助规划所学内容,教师则起着协作的作用帮助每个学生完成他们的个性化学习过程。物理化学课程是一门交叉学科,课程涉及内容广泛,并具有数学计算公式多、公式推导过程复杂繁琐、公式使用条件严格以及基本理论概念晦涩难懂等特点。如何在现有课时条件下,提高物理化学的教学质量值得深思。

1 翻转课堂较传统课堂的优势

翻转课堂调整了教师与学生在教学环节的角色与作用,并对课堂时间进行了重新规划,颠倒了传统教学的知识传授与知识内化的过程。学生在课前首先通过网络资源观看和学习教学视频完成自学的过程,从而达到知识传授的过程,知识内化的过程将在课堂中教师通过例题讲解、小组讨论以及随堂测试等方式完成。这种新型的教学模式使学生成为学习环节的核心,教学方式由指导式变为开放式,而教师只充当着协助者与指导者的作用,有助于提高学生的个性化学习,提高教学的质量和效果[1]。目前,许多名校的视屏公开课等优质教学资源为翻转课堂的发展提供了有力的保障。

2 如何开展翻转课堂在物理化学教学中的应用

2.1 课前部分

课前首先明确每章的重点、难点以及学习内容。例如:在热力学第一定律的学习中,帮助学生明确本章的学习重点主要包括热力学第一定律的文字表述及数学表达式,在此基础上要了解热力学能、焓等热力学函数以及标准燃烧焓、标准生成焓以及反应进度等概念;要学懂和掌握物质在PVT变化、相变化以及化学变化过程中热、功的计算以及各种状态函数变化值计算的原理和方法等内容。在课前辅助指导的过程中,告知本章中的难点有物质在PVT变化,相变化过程中热、功的计算以及各种状态函数变化值计算的原理和方法[2]。让学生在自主学习和查阅文献的过程中,留意和加强相关知识的学习和理解,将重点与难点问题在课前就有所预习。布置一定的习题,让学生通过合作讨论的方式完成,提高学习效果。

录制视屏。围绕物理化学课程的重点与难点,结合往届学生在学习过程遇到的主要问题,进行细致深入的讲解。由于物理化学这门课程内在的逻辑性与理论性都很强,要求学生将录制好的视屏提前学习和观看有助于提高学生内化的质量,加深学生对物理化学系统性与关联性的学习。

课前讨论。要求学生在课前进行合作讨论,围绕物理化学中公式适用条件、公式推导内在的逻辑性、理论性等方面进行全面的探讨,要求学生在讨论中加强知识的理解,掌握了各种公式与定理解决问题的基本思路与方法。在充分掌握基本概念的基础上,结合各种习题,讨论解题思路,加强学习效果。

2.2 课中部分

2.2.1 明确学习目标

课中首先解决学生在自学过程遇到的难点问题,开展相应的教学活动,以其中的难点与重点为切入点,引导学生根据所学知识寻求结题思路。在充分调动学生思考积极性的基础上,对于学生仍然难以解决的问题给与指导,加强学生的学习效果,加深学生对知识的熟练程度。例如:根据学生在观看视屏以及做习题的过程中发现,许多学生对卡诺循环及热力学第二定律的推导,熵、熵增原理,Helmholtz函数和Gibbs函数等热力学函数以及标准摩尔熵和标准生成Gibbs函数等概念等推导过程及其各个热力学公式的适用条件不理解,不掌握。在帮助学生学习这部分内容时,从热力学第一与第二定律作为切入点,推导公式及引用条件时着重讲解,加深学生对知识理解程度。顺势逐步推导出其他热力学函数及判据。引导学生理解和逐步掌握各类公式在物质的PVT变化、相变化、化学变化过程中计算各种状态函数变化值的原理和方法。在确保学生将知识点、重点与难点等问题掌握的基础上,引导学生根据物理化学知识内在的逻辑性、系统性以及关联性对所学知识进行归类总结,让学生对知识的完整性有整体的把握,建立内化的知识体系,明确学习任务与目标。

2.2.2 独立思考与探索

物理化学公式多且繁琐,仅凭课上老师讲解,学生很难完全掌握,久而久之,容易让学生对学习物理化学失去兴趣。为此,在课程讲解时,要培养学生的独立思考能力。例如:对于热力学的四个基本公式的推导,首先要求学生联立热力学第一和第二定律推出dU=TdS-PdV,进而推导出另外三个(dH=TdS+VdP,dA=-SdT-PdV,dG=-SdT+VdP)。学生通过独立的推导过程能够对所学知识掌握的更深入,对待学习物理化学更有信念与兴趣[3]。2.2.3 合作讨论

翻转课堂应该加强学生学习的主动性与积极性,让知识的传授与内化过程更多地集中在学生身上。为了提高学习效果,在翻转课堂的教学过程中应加强学生之间的学习协作设计,提高学生对知识的掌握能力。例如:在每章课程学习完成后,可以将学生分为若干组,通过实验加深知识的理解。在讲到稀溶液的依数型时,可以开展相关的实验,要求分组同学通过自己查阅文献和相关资料以及提前观看网络视屏,根据已有条件自己设计实验,合作完成,同学之间通过测量纯溶剂 (水)与蔗糖稀溶液的凝固点,获得凝固点降低值,ΔTf=kf·MB,进而获得蔗糖的摩尔质量。学生通过自己动手做实验对稀溶液的依数性及其应用都有直观的理解与掌握。

3 翻转课堂对物理化学教学的意义

翻转课堂通过改变了现有的教学模式,充分调动学生学习的积极性与自主性,并对课堂时间进行了重新规划,学生在课前首先通过自学和观看网络资源教学视频完成自学的过程,在后续课堂讲解、小组讨论以及随堂测试等方式,将教学过程由指导式变为开放式,有助于提高学生的个性化学习,提高教学的质量和效果。通过开展翻转课堂,学生的自主学习能力以及对物理化学的学习兴趣都有明显的提高。因此,翻转课堂有助于培养学生的科学思维,提高学生的学习成绩与学习能力。

4 结语

随着科学技术的发展,手机、笔记本电脑以及各种网络公开课的线上免费使用,都为翻转课堂的开展提供了有力的保障,学生可以不拘泥于课堂学习,可以在任何场所与任何时间自主学习,在这种情况下,如何将物理化学的教学过程与现有资源与技术结合起来,改变现有教学模式,培养学生的创新能力,是每一位物理化学教师必须要考虑与解决的问题。实践证明,翻转课堂有助于激发学生对物理化学的学习兴趣,提高学生的综合能力与素质。

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