學(xué)院化學(xué)實驗作為理工科院校教學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科，其創(chuàng)新教育功能和載體作用已經(jīng)為人們所共識，在培養(yǎng)中學(xué)生各方面能力中的作用和地位是顯而易見的。學(xué)院化學(xué)實驗室是理工內(nèi)高校的一門大面積選修課。目前，我院化學(xué)實驗中心承當(dāng)了全校理工科32個專業(yè)近2600人的大類平臺課“大學(xué)化學(xué)實驗”的教學(xué)任務(wù)，年教學(xué)工作量近20千人學(xué)時。學(xué)院化學(xué)實驗在我校是一門獨(dú)立的基礎(chǔ)課程，培養(yǎng)中學(xué)生運(yùn)用實驗手段觀察、發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)中學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新能力，在適應(yīng)科技發(fā)展與社會進(jìn)步對人才需求方面有著不可取代的作用。
目前，我校學(xué)院化學(xué)實驗采用兩段式循環(huán)教學(xué)模式，三周完成兩個實驗，第一周兩個班級預(yù)習(xí)，后兩周兩個班級交替完成實驗。在常年教學(xué)中我們發(fā)覺，盡管實驗操作課課前老師會再度講解主要部份，但因為時隔一周，中學(xué)生對實驗內(nèi)容遺忘好多，預(yù)習(xí)課的療效不佳；其次，在課程設(shè)置中，綜合性與創(chuàng)新性實驗內(nèi)容較少，教學(xué)模式單一，缺少中學(xué)生獨(dú)立思索、自行解決問題的環(huán)節(jié)。為了提升課堂教學(xué)效率，讓中學(xué)生才能充分自由地借助課堂有限時間，更好地培養(yǎng)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，我們對原有的教學(xué)模式進(jìn)行了深層次變革，將翻轉(zhuǎn)課堂理念引入到教學(xué)模式中[1-2]。本文將具體剖析目前學(xué)院化學(xué)實驗教學(xué)模式存在的問題，闡述翻轉(zhuǎn)課堂模式在教學(xué)中的應(yīng)用大學(xué)物理虛擬實驗平臺，并具體介紹該模式的施行過程。
1傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題
近年來，不少學(xué)者針對學(xué)院化學(xué)實驗課程教學(xué)模式進(jìn)行了探求和實踐，實驗療效有一定的成效，但依然存在一些問題和不足，主要表現(xiàn)在：
1）因為實驗課時有限，中學(xué)生在實驗時“照方配藥”，致使中學(xué)生素養(yǎng)提升與創(chuàng)新能力培養(yǎng)遭到禁錮。班主任在課堂上借助有限課時詳盡講解實驗的調(diào)整方式和方法等，班主任留給中學(xué)生課堂操作的時間嚴(yán)重不足，最終造成中學(xué)生剖析問題、獨(dú)立思索的能力很難得到提升，偏離了教學(xué)的最終目標(biāo)。
2）在教學(xué)過程中，中學(xué)生之間、師生之間缺少交流討論，無法兼具中學(xué)生的個性化與差別化。班主任為了完成教學(xué)任務(wù)，在有限的課堂教學(xué)時間內(nèi)，很難兼具到每個中學(xué)生的個性與差別，很難及時處理每個中學(xué)生的問題。
3）教學(xué)內(nèi)容固定、考核形式片面。學(xué)院化學(xué)實驗在我校是學(xué)科基礎(chǔ)教育課程，是一門理工科的選修課，面對全校30多個專業(yè)開放，涉及化工、藥學(xué)、測儀、機(jī)設(shè)等專業(yè)，實驗課程難以彰顯各自專業(yè)教學(xué)優(yōu)缺。實驗成績方式上采用“實驗操作+實驗報告”的評價方法，未能充分組織自評和組內(nèi)互評等多樣化評價主體參與評價過程。
2以慕課為背景的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式
慕課（MOOC）即大規(guī)模網(wǎng)路公開課程(Open)，是集課程、平臺、教學(xué)過程和教學(xué)理念為一體的綜合體[3-6]。MOOC通過網(wǎng)路構(gòu)建增進(jìn)班主任與中學(xué)生互動的自由交流平臺，課程內(nèi)容豐富，以開放共享為理念，提供一個完整的學(xué)習(xí)經(jīng)驗與學(xué)習(xí)技巧。翻轉(zhuǎn)課堂起源于日本，由兩位物理老師和Sams將其應(yīng)用在教學(xué)實踐中。其借助現(xiàn)代化教學(xué)手段和網(wǎng)路資源，將傳統(tǒng)的課堂講授轉(zhuǎn)變?yōu)檎n前觀看視頻、課上交流討論的方式[7]。而MOOC為翻轉(zhuǎn)課堂提供了資源保障，以MOOC為背景的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式迥然不同。在翻轉(zhuǎn)課堂中，中學(xué)生發(fā)揮自身的主觀能動性，修改了往年單調(diào)的師生角色，班主任由課堂主導(dǎo)變?yōu)橹袑W(xué)生的知識引導(dǎo)者，中學(xué)生成為真正的學(xué)習(xí)主體[8]。在往年教學(xué)過程中，班主任注重講解，忽視了中學(xué)生能夠接受消化，忽略了中學(xué)生的個性差別化，而在以MOOC為背景的翻轉(zhuǎn)課堂中，師生通過網(wǎng)路平臺自由交流，中學(xué)生的疑難問題能及時被發(fā)覺并給以解答[9]。
針對傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，我們將以MOOC為背景的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)新模式引入到學(xué)院化學(xué)實驗教學(xué)當(dāng)中，充分考慮不同事生的個性化與差別化，通過微課、手機(jī)APP等資源，將班主任面授教學(xué)改為以中學(xué)生為主導(dǎo)的主動學(xué)習(xí)模式，這樣才能更好的培養(yǎng)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思索、合作探求的能力[10-11]。目前，我們早已開辦了部份班級作為MOOC試點班級。
2.1課外預(yù)習(xí)資源配置
優(yōu)秀的教學(xué)視頻是翻轉(zhuǎn)課堂教育模式的重要工具，也是教學(xué)過程順利進(jìn)行的保證[12]。我們構(gòu)建了以手機(jī)APP“學(xué)習(xí)通”為平臺的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。超星學(xué)習(xí)通作為一款聯(lián)通教學(xué)工具，相比于同類產(chǎn)品有著以下幾點突出優(yōu)勢：（1）資源豐富。通過首頁“找資料”以及“移動圖書館”可以查找大量資料，包括刊物、圖書、專題、報紙、講座等；（2）數(shù)據(jù)同步。學(xué)習(xí)通手機(jī)APP與筆記本端網(wǎng)路教學(xué)平臺學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)同步，包括建設(shè)課程數(shù)據(jù)、課題互動、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)等；（3）交流功能。通過單位帳號實名登陸，可以進(jìn)行同校間、校際間線上交流。另外，完備的教學(xué)模塊也是諸多教學(xué)者選擇學(xué)習(xí)通的誘因之一，包括資料領(lǐng)取、班級群聊、課中互動、簽到投票等，連主流的直播功能也是支持的。
依照教學(xué)內(nèi)容安排錄制微課視頻制做教學(xué)教案并上傳至“學(xué)習(xí)通”平臺，如圖1所示。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，中學(xué)生主要通過完成預(yù)習(xí)報告的方式進(jìn)行實驗預(yù)習(xí)，碰到問題只能自己查閱教材，對實驗步驟的熟悉、儀器結(jié)構(gòu)的認(rèn)識比較具象，致使預(yù)習(xí)的療效不佳。新模式下，預(yù)習(xí)不再是中學(xué)生沉悶地完成預(yù)習(xí)報告，取而代之的是生動形象的微課視頻等資源，并在線上完成預(yù)習(xí)思索題，如圖2所示，中學(xué)生須在視頻觀看中進(jìn)行穿插答題，不答題則視頻中斷。每學(xué)期安排八個必做實驗和兩個選做實驗，每位實驗設(shè)置了七八個預(yù)習(xí)問題；在學(xué)習(xí)通APP還打算了課題研究實驗和虛擬仿真實驗，學(xué)有余力的朋友可以按照須要選擇學(xué)習(xí)。班主任端“學(xué)習(xí)通”APP記錄中學(xué)生視頻學(xué)習(xí)時長以及答題的確切情況，因而給定預(yù)習(xí)成績。傳統(tǒng)教學(xué)模式下班主任課堂對實驗?zāi)康摹⒃怼⒉襟E、操作方法等長時間講解，被分解在中學(xué)生的閑暇時間。
新模式下，中學(xué)生通過APP視頻等相關(guān)教學(xué)資源完成實驗項目的學(xué)習(xí)，致使學(xué)院化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)過程更具有趣味性、主動性和針對性[13]。中學(xué)生結(jié)合自身學(xué)習(xí)計劃，選擇合適時間登入APP觀看視頻，中學(xué)生可以更好的借助學(xué)習(xí)時間[14-16]；其次，不同基礎(chǔ)的中學(xué)生可以結(jié)合自身對實驗的理解情況，有針對性的選擇播放教學(xué)視頻的次數(shù)。
2.2課中筑牢理論，自主實驗
傳統(tǒng)教學(xué)模式中，班主任須要在課堂上耗費(fèi)大量的時間講解實驗原理、步驟、儀器、注意事項等等，歷時吃力；同時，留給中學(xué)生自己動手操作的時間不足，中學(xué)生操作的機(jī)會降低。在以MOOC為背景的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，中學(xué)生可以深入地預(yù)習(xí)，班主任則可以不再介紹實驗步驟等。
新模式下，課堂中更多重視通過師生交流討論的形式引導(dǎo)中學(xué)生內(nèi)化知識[17-18]。前期我們做了充足的打算，對每位實驗的重難點設(shè)置問題構(gòu)成題庫，課堂面授中班主任從題庫中隨機(jī)抽取相關(guān)問題進(jìn)行課堂討論，并充分借助教學(xué)設(shè)備資源，將APP相關(guān)模塊投屏至課堂大屏幕；每位實驗班主任在學(xué)習(xí)通APP里通過“搶答”“主題討論”“隨堂練習(xí)”等活動形式設(shè)置七八個問題。由師生互動取代了原先的班主任講解，中學(xué)生就會積極參與進(jìn)來。討論中，中學(xué)生可以進(jìn)行互動并重現(xiàn)于大屏幕上；在中學(xué)生之間、師生之間的交流互動中，班主任可以了解全班朋友的前期預(yù)習(xí)情況，中學(xué)生在了解彼此答題情況的過程中，對實驗的重難點已潛移默化地吸收，知識的傳遞愈發(fā)有效。這兒以2019年秋C43與D43班級直流電橋?qū)嶒灋槔榻B課堂討論的相關(guān)情況。圖3是課堂討論相關(guān)問題，題目設(shè)置緊扣電橋?qū)嶒灥闹仉y點，如“惠斯通雙臂電橋的偏差來源？怎么清除”“如何理解并實現(xiàn)電橋快速平衡？”等；在某一次電橋?qū)嶒灻嬷v課“主題討論”的具體投屏中，班主任提出問題：“自搭電橋有什么系統(tǒng)偏差？用哪些方式修正系統(tǒng)偏差？”并通過APP將問題投影至課堂大屏幕，中學(xué)生結(jié)合自身的預(yù)習(xí)情況相繼給出答案，班主任通過中學(xué)生的回答了解中學(xué)生對實驗相關(guān)內(nèi)容的把握情況；投屏互動中還有“簽到、搶答、選人”等環(huán)節(jié)，如圖4所示；在這種環(huán)節(jié)中班主任按照中學(xué)生參與情況對中學(xué)生進(jìn)行加分，課程結(jié)束系統(tǒng)會手動統(tǒng)計中學(xué)生成績。
在這樣的課堂討論交流過后，中學(xué)生已熟練把握實驗的重難點以及儀器調(diào)節(jié)的注意事項與方法，除了提升了課堂效率，更重要的是中學(xué)生調(diào)動了主觀能動性，改變了單調(diào)的師生角色關(guān)系，班主任由課堂的主導(dǎo)者變更為中學(xué)生知識的指引者，中學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。
2.3課后評價反省，拓展提升
課后階段，中學(xué)生在實驗基礎(chǔ)之上，進(jìn)行實驗報告的撰寫，進(jìn)行詳盡的數(shù)據(jù)處理，對實驗結(jié)果進(jìn)行了剖析和評定，將自己在課堂遇見的問題、注意事項以剖析思索題的方式進(jìn)行展開。
課后的反饋評價對于翻轉(zhuǎn)課堂至關(guān)重要，班主任通過這一環(huán)節(jié)可以了解中學(xué)生對課程的把握程度以及課堂的教學(xué)療效。新模式下，我們通過以下三個方面來實現(xiàn)反饋評價：（1）評閱實驗報告，重點批閱數(shù)據(jù)處理與剖析思索題；（2）班主任通過APP中問卷、學(xué)生反饋模塊進(jìn)行線上平臺數(shù)據(jù)統(tǒng)計；（3）將翻轉(zhuǎn)課堂與信息化相結(jié)合，構(gòu)建了MOOC班陌陌群輔助教學(xué)。通過以上方法，班主任對新模式下教學(xué)療效進(jìn)行調(diào)查，了解中學(xué)生對知識的把握程度、參與討論的情況、實驗的興趣等，進(jìn)而優(yōu)化教學(xué)方案。
3新模式實驗教學(xué)療效剖析
基于MOOC平臺下實驗翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，課堂環(huán)節(jié)發(fā)生轉(zhuǎn)變，新知識的學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)深度內(nèi)化過程發(fā)生顛倒，教學(xué)空間由單一的課堂延展到任何場所和時間；傳統(tǒng)教學(xué)模式班主任向中學(xué)生灌輸知識，班主任起主導(dǎo)作用，新的教學(xué)模式，班主任不再是知識傳播的惟一來源，知識傳授置于課堂外，中學(xué)生在班主任推動下自主學(xué)習(xí)，由班主任單一講授轉(zhuǎn)弄成交互學(xué)習(xí)[19]。
相對于傳統(tǒng)教學(xué)，翻轉(zhuǎn)課堂方式下，因為班主任提早打算了豐富的、更加具體形象的資源，包括PPT、視頻等，實驗預(yù)習(xí)課和操作課的時間有一定的降低，如拉伸法檢測金屬絲的楊氏撓度實驗，預(yù)習(xí)課時間由90分鐘降低到70分鐘，實驗課大部份朋友均能提早完成，規(guī)定課時內(nèi)完成不了實驗的現(xiàn)象大大降低；更重要的是，翻轉(zhuǎn)課堂模式下，班主任講授的方式部份由“搶答”、問卷等方式取代，課堂氛圍更活躍，中學(xué)生課堂提問降低，學(xué)習(xí)療效也更好。在MOOC試點班級中，隨機(jī)抽取了八個班級192名中學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，如表1所示。對新模式實驗療效，整體滿意度超過95%，不滿意的情況為0；其中，超過98%的朋友覺得新的教學(xué)模式大大地迸發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，近94%的朋友覺得新的模式增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自主性與主動性；超過91%的朋友，對學(xué)習(xí)資源滿意。可見，基于MOOC平臺下實驗翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，讓中學(xué)生有了更多的自主選擇權(quán)，大大地調(diào)動了中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情，有利于更大程度地挖掘中學(xué)生潛能大學(xué)物理虛擬實驗平臺，增強(qiáng)了教學(xué)效率。
4結(jié)語
在新形勢下，對原有的教學(xué)模式進(jìn)行了深層次變革，將兩種新型教學(xué)模式MOOC與翻轉(zhuǎn)課堂有效結(jié)合上去，引入到學(xué)院化學(xué)實驗教學(xué)當(dāng)中，力求達(dá)到教學(xué)療效的最優(yōu)化。目前，我國已擁有較多類似MOOC的優(yōu)質(zhì)資源平臺，翻轉(zhuǎn)課堂可以挺好地借助這種優(yōu)質(zhì)資源發(fā)揮作用，促使中學(xué)生個性化發(fā)展，有利于推動我國教育信息化建設(shè)，基于MOOC平臺的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式勢必成為教育變革的新趨勢。
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作者簡介:許飛，男，華南理工學(xué)院學(xué)院實驗師，主要從事化學(xué)實驗教學(xué)與管理工作，研究方向為光信息化學(xué)與量子材料，。
通信作者:朱江轉(zhuǎn)，女，華南理工學(xué)院學(xué)院實驗師，主要從事化學(xué)實驗教學(xué)研究工作，研究方向為光學(xué)，。
引文格式:許飛，羅鍛斌，謝海芬，等.基于MOOC平臺下學(xué)院化學(xué)實驗翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用與剖析[J].化學(xué)與工程，2021，31（1）：50-54.
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