微課在材料專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用初探

彭淑靜++周迎春++郭潔++高杰++周艷軍

[摘 要]針對(duì)材料專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)中存在的問題，將微課引入物理化學(xué)理論課和實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)工作中，通過緊密聯(lián)系材料專業(yè)知識(shí)和日常生活現(xiàn)象進(jìn)行理論教學(xué)的微課設(shè)計(jì)，并采用細(xì)化式分階段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的微課設(shè)計(jì)，使教和學(xué)更具針對(duì)性，有利于提高教學(xué)效果。同時(shí)微課短小、精悍的教學(xué)形式有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

[關(guān)鍵詞]微課；物理化學(xué)；材料專業(yè)

[中圖分類號(hào)] G434；O64-4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）02-0117-02

物理化學(xué)是金屬材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，是材料熱力學(xué)、金屬學(xué)與熱處理、相變?cè)砼c工藝等后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。它主要是用物理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)方法來揭示材料加工過程中的物理變化、相變及化學(xué)變化的規(guī)律與本質(zhì)的學(xué)科。[1-3]與無機(jī)化學(xué)等其他化學(xué)課程相比，物理化學(xué)具有理論性強(qiáng)、概念抽象、公式繁多、學(xué)科交叉明顯等特點(diǎn)。[4]另外，物理化學(xué)學(xué)時(shí)少，與化工專業(yè)的112學(xué)時(shí)（不包括實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)）相比，材料專業(yè)只有56學(xué)時(shí)。這對(duì)于化學(xué)功底薄弱的材料專業(yè)學(xué)生來講，要想在如此少的學(xué)時(shí)內(nèi)全面掌握物理化學(xué)的知識(shí)是很困難的。在這種形勢(shì)下，如何才能讓學(xué)生對(duì)這門重要而又枯燥難學(xué)的課程產(chǎn)生興趣并努力學(xué)好便成為教師必須思考的重要問題。

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的廣泛應(yīng)用，微課逐漸步入了高校教學(xué)課堂，并以其短小而精悍的教學(xué)形式贏得了廣大教師及學(xué)生的青睞。作為“翻轉(zhuǎn)課堂”的一個(gè)子環(huán)節(jié)，它打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，顛覆了課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)時(shí)間和空間，同時(shí)也使有限的課堂學(xué)習(xí)得到了很好的延伸，既可查漏補(bǔ)缺又能強(qiáng)化鞏固知識(shí)，是傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的一種重要補(bǔ)充和拓展資源。[5]因此，本文基于微課平臺(tái)，結(jié)合筆者近年來的教學(xué)實(shí)踐及經(jīng)驗(yàn)，就如何提高金屬材料與工程專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)效果進(jìn)行了探索。

一、物理化學(xué)教學(xué)中存在的問題

目前，傳統(tǒng)的材料類物理化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多問題，歸納起來，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.理論教學(xué)內(nèi)容比較抽象，與現(xiàn)代材料科學(xué)研究銜接較少，學(xué)生不能很好地將物理化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與材料科技發(fā)展前沿聯(lián)系起來，學(xué)生的創(chuàng)新思維沒有得到提高。

2.傳統(tǒng)教學(xué)手段單一、落后，只局限于板書為主，PPT為輔的教學(xué)模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不濃，多半處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，教學(xué)質(zhì)量難以提高。

3.物理化學(xué)知識(shí)系統(tǒng)性和邏輯性不足，既有大量的理論推導(dǎo)，又有復(fù)雜的相圖分析，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會(huì)感覺到很亂，思路不清晰，很難建立起完整的知識(shí)體系。

4.學(xué)生個(gè)體對(duì)知識(shí)的接受能力存在差異，面對(duì)不同層次的學(xué)生，教師往往只能采取折中的辦法，把教學(xué)對(duì)象設(shè)定為中等生，其結(jié)果必然是“差生吃不了，優(yōu)生喂不飽”。

5.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)場地有限，教師講解或演示難以達(dá)到預(yù)期效果。

二、微課在物理化學(xué)教學(xué)中的作用

1.微課生動(dòng)新穎的教學(xué)模式，能夠極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)課程的興趣。在以往的物理化學(xué)教學(xué)中，單一的教學(xué)模式很容易讓學(xué)生對(duì)繁瑣的公式推導(dǎo)、理論知識(shí)的學(xué)習(xí)感到枯燥疲倦。與傳統(tǒng)的課程體系相比，微課形式更加新穎、靈活多變，形象的動(dòng)畫演示使很多抽象的教學(xué)內(nèi)容變得直觀、具體化，學(xué)生易于接受，教學(xué)效果事半功倍。

2.微課課時(shí)短，學(xué)習(xí)時(shí)間自由靈活，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)物理化學(xué)提供了便利。對(duì)于物理化學(xué)這么一門重要而又難學(xué)的課程，學(xué)生僅限于課堂的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，微課資源作為傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的一種重要補(bǔ)充和拓展，正好彌補(bǔ)了物理化學(xué)學(xué)時(shí)的不足?；谖⒄n短小、精悍、針對(duì)性強(qiáng)、重點(diǎn)突出等特點(diǎn)，學(xué)生可以利用零碎的空閑時(shí)間鞏固物理化學(xué)課堂所學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)還可以擴(kuò)充課堂以外的學(xué)科前沿知識(shí)。此外，微課還可以解決客觀存在的學(xué)生個(gè)體差異問題，以往課堂折中教學(xué)的模式既影響了后進(jìn)生的進(jìn)步，又限制了優(yōu)等生的發(fā)展，而微課教學(xué)可以真正做到因人而異，因材施教，滿足學(xué)生對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

3.借助微課教學(xué)手段，將某些知識(shí)點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)集中講授，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)雖然難度較大，但難的并非是實(shí)驗(yàn)操作本身，而是實(shí)驗(yàn)中的某些知識(shí)點(diǎn)難以理解，比如溶解熱測定實(shí)驗(yàn)中有關(guān)溶解熱和沖淡熱的概念，或者某些實(shí)驗(yàn)步驟容易出錯(cuò)，比如碳酸鈣分解反應(yīng)熱測定實(shí)驗(yàn)中三通閥門的操作，停止抽真空時(shí)應(yīng)采取的正確操作等。如果我們能把實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)做成微課，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)，對(duì)即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有個(gè)大致的了解和認(rèn)識(shí)，知道哪些地方容易出錯(cuò)，哪些地方需要認(rèn)真觀察，細(xì)致操作，學(xué)生就能更輕松的完成實(shí)驗(yàn)，教學(xué)效果得到提高。

三、物理化學(xué)微課教學(xué)的設(shè)計(jì)

1.教學(xué)內(nèi)容的選擇。教學(xué)內(nèi)容的選擇是最重要的第一步。所選擇的內(nèi)容一定要重點(diǎn)突出、主題明確。比如可以選擇學(xué)生自學(xué)起來有一定難度，又有較大教學(xué)價(jià)值的內(nèi)容。[6]這些內(nèi)容相對(duì)簡短又完整。如體積功的計(jì)算，教學(xué)內(nèi)容重要而又獨(dú)立完整，但是概念比較抽象，尤其是多次恒外壓膨脹和無限多次膨脹（可逆膨脹）概念易于混淆，導(dǎo)致二者體積功的計(jì)算公式容易混用，如果配合動(dòng)畫演示具體的做功過程，學(xué)生更容易接受并掌握，因此，我們可以選擇“體積功”制作微課。此外，也可以選擇學(xué)生自學(xué)就能掌握的一些擴(kuò)充性知識(shí)內(nèi)容。比如，可以將電化學(xué)中鋰電池、燃料電池和太陽能電池領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展以及界面化學(xué)中納米材料的形貌可控合成和應(yīng)用進(jìn)展制作成微課，拓寬學(xué)生的視野，當(dāng)學(xué)生了解物理化學(xué)在材料專業(yè)中的重要地位之后，就會(huì)對(duì)物理化學(xué)產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

2.理論教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容選定后，要考慮教學(xué)策略，如何進(jìn)行內(nèi)容的組織與安排，包括如何設(shè)計(jì)導(dǎo)入，講解，動(dòng)畫演示，總結(jié)與提出思考等環(huán)節(jié)。如“吉布斯函數(shù)”微課，一是導(dǎo)入部分，承前啟后，引出問題，考慮過程的方向怎么判斷，熵判據(jù)、亥姆霍茲函數(shù)判據(jù)適用于什么條件，而大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是在什么條件下進(jìn)行。二是導(dǎo)出吉布斯函數(shù)的概念及物理意義。三是通過動(dòng)畫演示金屬材料的晶粒形核、生長過程，然后運(yùn)用吉布斯函數(shù)判據(jù)進(jìn)行解釋和分析。四是提出思考啟發(fā)學(xué)生如何運(yùn)用吉布斯函數(shù)判據(jù)解釋生活當(dāng)中的一些現(xiàn)象。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)類微課的設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到較好的教學(xué)效果，可以將物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程細(xì)化，比如將實(shí)驗(yàn)分為準(zhǔn)備階段，實(shí)驗(yàn)階段以及實(shí)驗(yàn)測評(píng)階段，分階段制作微課，以適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。比如在實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段引入微課，教師可以針對(duì)難于理解的實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行講解，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容加以梳理，提示學(xué)生哪些操作環(huán)節(jié)容易出錯(cuò)，讓學(xué)生有針對(duì)性的去預(yù)習(xí)。在實(shí)驗(yàn)階段，可以采用操作演示的方式將具體實(shí)驗(yàn)步驟錄制成微課，同時(shí)告知學(xué)生儀器操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫規(guī)范以及數(shù)據(jù)處理要求。在實(shí)驗(yàn)測評(píng)階段，可以采用視頻與測試結(jié)合的方式制作微課，通過視頻講解數(shù)據(jù)處理過程，并分析數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差的原因。通過網(wǎng)上測評(píng)，檢查學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)的掌握情況，教師也可以通過測試結(jié)果及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中存在的問題，并加以改進(jìn)。

四、結(jié)語

物理化學(xué)是金屬材料與工程專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及今后的科學(xué)研究都有重要的指導(dǎo)作用。本文針對(duì)教師在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的畏難情緒和棄學(xué)心理，提出了傳統(tǒng)教學(xué)與微課教學(xué)相結(jié)合的模式，希望微課的引入能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，提高教學(xué)效果。但是，微課的研究目前正處于起步階段，諸多結(jié)果尚未得知，比如微課碎片式的特點(diǎn)是否會(huì)導(dǎo)致知識(shí)體系的不完整，自主式的微課學(xué)習(xí)是否會(huì)導(dǎo)致學(xué)生成績兩極分化等。這就需要教師對(duì)微課進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，吸引更多學(xué)生自覺地參與微課課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)，使學(xué)生能夠?qū)鹘y(tǒng)教學(xué)和微課教學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，極大地提高物理化學(xué)的教學(xué)效果。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 劉文婷，韋志敏.金屬材料工程專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)改革探索[J].廣州化工，2012（21）：178-179.

[2] 汪鵬飛，吳國志.工科材料類專業(yè)物理化學(xué)課程的教學(xué)思考[J].池州學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（6）：128-129.

[3] 伊廷鋒，金紅，朱彥榮.工科專業(yè)物理化學(xué)教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的幾點(diǎn)嘗試[J].化工高等教育，2010（2）：71-74.

[4] 胡鐵生，周曉清.高校微課建設(shè)的現(xiàn)狀分析與發(fā)展對(duì)策研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014（2）：5-13.

[5] 楊滿福，桑新民.對(duì)MOOCs浪潮中微課的深度思考——基于首屆高校微課大賽的分析[J].教育發(fā)展研究，2013（23）：1-5.

[6] 陳欣，翟翠萍.微波輻照輔助次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鹽溶液[J].廣州化工，2014（17）：230-231.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]