思維能力導(dǎo)向的線上物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)與應(yīng)用

閆華，吳俊勇，吳樹(shù)昌，陳浩，陳章新，鐘愛(ài)國(guó)，金燕仙

臺(tái)州學(xué)院醫(yī)藥化工學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)屬于實(shí)踐類(lèi)課程，但它的理論性相對(duì)較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)原理在整個(gè)課程體系中占據(jù)核心和基礎(chǔ)地位，實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、實(shí)驗(yàn)條件的控制、數(shù)據(jù)處理與分析等環(huán)節(jié)都建立在實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中出錯(cuò)、不會(huì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、思考題回答不正確都根源于實(shí)驗(yàn)原理不清，或者理論指導(dǎo)實(shí)踐的能力不足。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，教師往往按部就班地講授實(shí)驗(yàn)原理、儀器操作、實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)等。教師的講授時(shí)間在整個(gè)課堂教學(xué)中占用相當(dāng)多的時(shí)間，然而學(xué)生的注意力難以長(zhǎng)時(shí)間集中，收到的教學(xué)效果不佳。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期存在“重過(guò)程、輕結(jié)果”的現(xiàn)象。為此，我們將物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理和儀器使用操作錄制成視頻供學(xué)生觀看，分解課堂教學(xué)的壓力，教學(xué)效果得到了明顯提高，也建成了浙江省高校首門(mén)化學(xué)類(lèi)實(shí)驗(yàn)線上一流課程[1]，課程也被推薦到國(guó)家高等教育智慧教育平臺(tái)[2]。

本課程的建設(shè)獲得了包括教育部高等教育司、浙江省教育廳、臺(tái)州學(xué)院教務(wù)處、超星集團(tuán)有限公司(超星公司)和杭州簡(jiǎn)學(xué)科技有限公司(簡(jiǎn)學(xué)公司)等有關(guān)部門(mén)和單位的政策、資金和(或)技術(shù)支持。2018年，我們利用電腦錄屏或手機(jī)錄像的方式將實(shí)驗(yàn)原理、儀器操作拍攝成微視頻，并利用超星公司網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)課程網(wǎng)站供學(xué)生觀看學(xué)習(xí)，教學(xué)效果有了明顯提高。2019年，本課程被批準(zhǔn)列入“第三批省級(jí)精品在線開(kāi)放課程建設(shè)名單”，開(kāi)始在浙江省高等學(xué)校在線開(kāi)放課程共享平臺(tái)進(jìn)行課程建設(shè)與運(yùn)行。同年，與簡(jiǎn)學(xué)公司合作，“物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)在線導(dǎo)學(xué)課程建設(shè)”獲批教育部產(chǎn)學(xué)合作育人項(xiàng)目。在該項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持下，我們重新拍攝制作了實(shí)驗(yàn)原理、儀器操作等相關(guān)的微視頻，并對(duì)網(wǎng)站內(nèi)容進(jìn)一步充實(shí)和完善。2021年，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)(原理與技術(shù))課程通過(guò)浙江省線上一流課程認(rèn)證。2022年，本課程被推薦到國(guó)家高等教育智慧教育平臺(tái)。本文主要介紹本課程的設(shè)計(jì)與內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程的實(shí)施、課程考核的改革、教學(xué)效果與體會(huì)，希望能夠起到拋磚引玉的作用，助推實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程建設(shè)。

1 課程的設(shè)計(jì)與內(nèi)容

1.1 求實(shí)效、不求全

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)類(lèi)網(wǎng)絡(luò)課程視頻內(nèi)容，往往把線下實(shí)驗(yàn)課堂中教師講授的內(nèi)容全部搬到網(wǎng)絡(luò)上，內(nèi)容非常全面，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、儀器操作和注意事項(xiàng)等。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生往往抓不住重點(diǎn)，吃不透難點(diǎn)，學(xué)習(xí)效果不太理想。與理論性課程比較，實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程不可能完全在網(wǎng)上完成教學(xué)，實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練必須在線下完成。實(shí)驗(yàn)類(lèi)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)應(yīng)當(dāng)發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，承擔(dān)線下實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)難以完成的內(nèi)容任務(wù)，彌補(bǔ)線下課堂教學(xué)的不足，與線下實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練形成互補(bǔ)的關(guān)系，以全面提高實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果。

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)主要在于實(shí)驗(yàn)原理。實(shí)驗(yàn)原理難在理論性和邏輯性較強(qiáng)，學(xué)生往往需要一定的時(shí)間進(jìn)行消化吸收。傳統(tǒng)的線下課堂講授一遍的內(nèi)容，學(xué)生可能來(lái)不及消化吸收，甚至很快忘記，教學(xué)效果往往欠佳。網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)不受時(shí)空限制，可供學(xué)生多次反復(fù)觀看。顯然，實(shí)驗(yàn)原理由線下改為網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)，能夠解決線下一遍講授的不足，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)跨越時(shí)空的優(yōu)勢(shì)，提高教學(xué)效果。儀器操作是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都會(huì)用到相應(yīng)的儀器來(lái)檢測(cè)某個(gè)物理化學(xué)參數(shù)，因此，學(xué)生必須掌握相應(yīng)的儀器操作。傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)中，教師一般一次面向十幾到二十幾個(gè)學(xué)生講授和演示儀器操作。受到實(shí)驗(yàn)演示臺(tái)周邊狹小空間的限制，大部分學(xué)生距離教師較遠(yuǎn)，難以全面地看清楚儀器操作。而且，有些儀器操作比較復(fù)雜，看完一次很難保證全部記住操作步驟。若把儀器操作錄制成視頻，能使每個(gè)學(xué)生看清每個(gè)操作步驟，并且可以反復(fù)觀看，熟記于心。此外，由于受時(shí)空的限制，傳統(tǒng)的線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)習(xí)題訓(xùn)練、測(cè)驗(yàn)、討論和考試，組織起來(lái)相當(dāng)麻煩。除了必要的考試環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往不進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練、測(cè)驗(yàn)和討論，結(jié)果造成學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容得不到鞏固、拓展和深化，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得不到充分鍛煉。課程內(nèi)容難度較大以及線下課堂教學(xué)的時(shí)空限制，使傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程往往只能關(guān)注所做的具體實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裢瓿?，?shù)據(jù)和結(jié)果好壞似乎不會(huì)影響課程成績(jī)的合格評(píng)定，也忽視了更重要的知識(shí)和能力的拓展性訓(xùn)練，即存在“重過(guò)程、輕結(jié)果”現(xiàn)象。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在實(shí)驗(yàn)習(xí)題訓(xùn)練、測(cè)驗(yàn)、討論和考試環(huán)節(jié)具有傳統(tǒng)線下教學(xué)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，它除了突破時(shí)空限制外，更能夠?qū)崿F(xiàn)批改作業(yè)自動(dòng)化，減輕教師繁重的批改作業(yè)任務(wù)?；谝陨峡紤]，我們制作了實(shí)驗(yàn)原理、儀器操作微視頻滿足線上教學(xué)需要，并圍繞實(shí)驗(yàn)原理和操作技能的核心內(nèi)容構(gòu)建了習(xí)題、測(cè)驗(yàn)、討論和考試模塊(圖1)以供強(qiáng)化和拓展性訓(xùn)練，弱化實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟等視頻教學(xué)。內(nèi)容不求細(xì)而全，只求實(shí)際教學(xué)效果，以免學(xué)生抓不住難點(diǎn)和重點(diǎn)，形成線上知識(shí)和思維能力培養(yǎng)與線下操作技能訓(xùn)練互補(bǔ)。

1.2 注重思維能力的培養(yǎng)

物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)是對(duì)物理化學(xué)基本理論與公式的鞏固、加深和運(yùn)用，是對(duì)學(xué)生的演繹推理思維能力進(jìn)行訓(xùn)練的重要課程。從邏輯關(guān)系上講，實(shí)驗(yàn)原理在整個(gè)課程體系中占據(jù)核心和基礎(chǔ)地位。如何運(yùn)用實(shí)驗(yàn)原理解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程的實(shí)際問(wèn)題是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)原理學(xué)習(xí)，需要達(dá)到如下幾個(gè)目標(biāo)點(diǎn)：清楚實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定什么物理量、用什么儀器測(cè)、可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何測(cè)得、最終求解什么物理化學(xué)參數(shù)。如果讓學(xué)生完全自己預(yù)習(xí)，他們不會(huì)想到這些問(wèn)題，就不明確預(yù)習(xí)的目標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理往往只停留在字面的認(rèn)知，不能真正將理論用于指導(dǎo)實(shí)踐，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理過(guò)程中依舊迷茫，這就需要教師加以有效地引導(dǎo)。因此，圍繞上述幾個(gè)預(yù)習(xí)目標(biāo)點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)原理視頻的末尾，我們?cè)O(shè)計(jì)了幾個(gè)問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，以引導(dǎo)學(xué)生建立實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)踐之間的關(guān)聯(lián)，具體設(shè)計(jì)的問(wèn)題舉例詳見(jiàn)表1。通過(guò)這樣問(wèn)題引導(dǎo)式的預(yù)習(xí)后，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解的更加清楚透徹，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后能順利地自主完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作以及后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理中錯(cuò)誤明顯減少。如此，經(jīng)過(guò)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的反復(fù)引導(dǎo)和訓(xùn)練，學(xué)生就會(huì)明白實(shí)驗(yàn)原理的重要地位，強(qiáng)化學(xué)生用理論指導(dǎo)實(shí)踐的意識(shí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生演繹推理的邏輯思維能力，進(jìn)而提高學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的水平。

表1 設(shè)計(jì)問(wèn)題舉例

1.3 習(xí)題強(qiáng)化和拓展性訓(xùn)練

在每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，我們針對(duì)原理、儀器選擇、儀器操作、實(shí)驗(yàn)條件選擇、過(guò)程的控制等選編或設(shè)計(jì)了若干道實(shí)驗(yàn)習(xí)題，供學(xué)生練習(xí)以完成實(shí)驗(yàn)理論和技能的鞏固、強(qiáng)化和拓展性訓(xùn)練。例如，“純物質(zhì)飽和蒸氣壓的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及的物理化學(xué)原理是飽和蒸氣壓與沸點(diǎn)的關(guān)系。該原理與化學(xué)實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)，幾乎每天都被使用，是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)很多儀器或?qū)嶒?yàn)過(guò)程的原理，如：旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(儀)、真空干燥(箱)、冷凍干燥(機(jī))、水熱反應(yīng)(釜)、恒溫水浴和恒溫油浴等。學(xué)生操作這些儀器時(shí)，未必會(huì)思考這些儀器的原理是什么、什么情況下需要用這些儀器，以及儀器使用有什么要求等問(wèn)題。例如，某文獻(xiàn)合成一種納米材料以水作為反應(yīng)介質(zhì)，反應(yīng)溫度在150 °C，但沒(méi)有寫(xiě)明用什么反應(yīng)裝置。顯然，該反應(yīng)不能在常壓下進(jìn)行，可選用水熱反應(yīng)釜。但是，有同學(xué)在常壓下用普通的圓底燒瓶為反應(yīng)器，在150 °C油浴中加熱，這自然是錯(cuò)誤的。常壓下水的沸點(diǎn)是100 °C，水溫不可能達(dá)到150 °C，這個(gè)常識(shí)學(xué)生肯定知道。學(xué)生學(xué)過(guò)物理化學(xué)后，肯定也知道壓力增大水的沸點(diǎn)升高的規(guī)律。但是，學(xué)生并沒(méi)有應(yīng)用這些規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的意識(shí)和習(xí)慣。為此，我們需要設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)習(xí)題(表2)對(duì)學(xué)生進(jìn)行拓展性訓(xùn)練，以達(dá)到舉一反三、觸類(lèi)旁通的目的。

表2 “純物質(zhì)飽和蒸氣壓的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)習(xí)題舉例

1.4 融合特色創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

依托創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維和能力的浸潤(rùn)和培養(yǎng)?；诳蒲蟹床附虒W(xué)思想，本課程組教師利用自己的研究專(zhuān)長(zhǎng)，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展課外科研實(shí)驗(yàn)，獲得一些省級(jí)以上大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，并有相關(guān)成果在專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。本課程網(wǎng)站將這些成果以特色創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目形式展現(xiàn)給更多的學(xué)生，供他們欣賞閱讀以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力(表3)。

表3 特色創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)

特色創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，不僅要體現(xiàn)特色性和創(chuàng)新性，還要基于物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際需要。固體表面吸附是物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)大多數(shù)實(shí)驗(yàn)教材選用活性炭作為吸附劑，考察其對(duì)有機(jī)染料的吸附行為、吸附熱力學(xué)和吸附動(dòng)力學(xué)。臺(tái)州市屬于浙江沿海城市，灘涂海泥資源豐富，然而開(kāi)發(fā)利用十分有限。已有研究發(fā)現(xiàn)海泥對(duì)重金屬離子和有機(jī)物有良好的吸附行為。于是，我們指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)了題為“灘涂海泥對(duì)染料廢水的脫色性能和機(jī)理”浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，并通過(guò)評(píng)審立項(xiàng)。在該項(xiàng)目研究成果的基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)計(jì)了題為“灘涂海泥的礦物組成及其對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附”特色創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有浙江沿海地方特色性和海泥開(kāi)發(fā)利用的創(chuàng)新性，綜合了X射線粉末衍射固體材料晶型分析和固體表面吸附理論知識(shí)，利用了掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、恒溫?fù)u床、烘箱等主要儀器，涉及到樣品的采集、干燥、研磨、稱(chēng)量、溶液配制和移取、過(guò)濾、分析檢測(cè)等操作過(guò)程。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)，可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和能力的綜合訓(xùn)練，同時(shí)能夠?qū)W(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維的浸潤(rùn)，也融入了對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的思政教育。

2 教學(xué)過(guò)程的實(shí)施——翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是把傳統(tǒng)的教師課堂講授、學(xué)生課后解決問(wèn)題的教學(xué)模式顛倒過(guò)來(lái)，變?yōu)閷W(xué)生課前自學(xué)(預(yù)習(xí))，教師在課堂上引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題的教學(xué)模式，它是以學(xué)生為中心的教學(xué)活動(dòng)[3-5]，在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也已受到重視[6-8]。顯然，有效的預(yù)習(xí)是實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的預(yù)習(xí)引導(dǎo)是實(shí)現(xiàn)有效課前學(xué)習(xí)的前提保證。與傳統(tǒng)的文本教材比較，本線上課程中實(shí)驗(yàn)原理視頻和儀器操作視頻更有利于學(xué)生自主性學(xué)習(xí)，極大提高了預(yù)習(xí)效果。而且，實(shí)驗(yàn)原理視頻導(dǎo)學(xué)式的授課方式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維模式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析和抓住實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素。通過(guò)線上課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室即可獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。當(dāng)然，這不意味著教師可以置身事外、不予過(guò)問(wèn)。在學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)前，教師需針對(duì)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)、容易出錯(cuò)的環(huán)節(jié)，以及實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題再次提醒學(xué)生，確保實(shí)驗(yàn)順利和安全地開(kāi)展。我們把關(guān)鍵點(diǎn)、容易出錯(cuò)的環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)安全設(shè)計(jì)成問(wèn)題讓學(xué)生回答，以檢查和督促學(xué)生課前預(yù)習(xí)工作。本課程整個(gè)教學(xué)過(guò)程(包括預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)等)均是在教師引導(dǎo)下、學(xué)生自主完成(圖2)，真正實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)從教師為中心向?qū)W生為中心的轉(zhuǎn)變，即實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂。

圖2 教與學(xué)過(guò)程

與傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式比較，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式具有明顯的優(yōu)勢(shì)。我們以“燃燒熱的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)兩種教學(xué)模式進(jìn)行比較?！叭紵裏岬臏y(cè)定”實(shí)驗(yàn)的原理和操作相對(duì)于其他實(shí)驗(yàn)較為復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)過(guò)程也比較漫長(zhǎng)，總學(xué)時(shí)一般為6學(xué)時(shí)。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師在課堂上往往需要花40-50分鐘的時(shí)間講授該實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作。這不僅占去了大量的課堂時(shí)間，而且教學(xué)效果往往不盡人意。這是因?yàn)?，長(zhǎng)時(shí)間講授會(huì)使學(xué)生疲憊，更難讓學(xué)生集中注意力聽(tīng)講，即使學(xué)生注意聽(tīng)了，由于信息量太大也很難記住。結(jié)果導(dǎo)致，實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，個(gè)別組學(xué)生在6個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)不能完成實(shí)驗(yàn)，教學(xué)效果自然不好。另一方面，如果教師不花些時(shí)間詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)原理和演示儀器操作，難以保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程順利進(jìn)行以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和結(jié)果的正確性。由此可見(jiàn)，“燃燒熱的測(cè)定”是令教師感到難教的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。有了線上課程后，學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前可以分段觀看實(shí)驗(yàn)原理視頻(約18分鐘)和氧彈量熱計(jì)使用操作視頻(約22分鐘)，避免長(zhǎng)時(shí)間聽(tīng)講造成疲憊，學(xué)習(xí)起來(lái)相對(duì)比較輕松，而且還可以反復(fù)觀看，直至弄清實(shí)驗(yàn)原理和熟悉儀器操作。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后(線下課堂教學(xué))，教師以提問(wèn)的方式讓學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和注意事項(xiàng)，借此也可以檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，然后告訴學(xué)生儀器和藥品所在位置，即可讓學(xué)生動(dòng)手開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，教師觀察每組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)，在關(guān)鍵時(shí)候及時(shí)輔導(dǎo)個(gè)別有困難的同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn)即可。圖3較為詳細(xì)地展示了“燃燒熱的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程。經(jīng)過(guò)如此的翻轉(zhuǎn)課堂，傳統(tǒng)教學(xué)中的難題被破解，該實(shí)驗(yàn)線下課堂教學(xué)均能在4個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)順利完成，大大節(jié)省了課堂教學(xué)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也比之前有很大的改善。

3 課程考核的改革

預(yù)習(xí)是實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中尤其重要。良好的課前預(yù)習(xí)，能夠保證實(shí)驗(yàn)操作順利開(kāi)展，確保采集到可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并可避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中危險(xiǎn)事件的發(fā)生。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程一般都要求學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)，并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告評(píng)定預(yù)習(xí)成績(jī)。物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理本身較難理解，教師也難于對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)督和指導(dǎo)。部分學(xué)生不加思索地照抄教材內(nèi)容，往往只要預(yù)習(xí)報(bào)告寫(xiě)得工整漂亮，預(yù)習(xí)成績(jī)也能得高分，這難以反映學(xué)生是否真正理解實(shí)驗(yàn)原理和明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程。顯然，非常有必要對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)進(jìn)行改革。

本線上課程通過(guò)微視頻(實(shí)驗(yàn)原理和儀器操作)和習(xí)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，線上預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)包括：視頻觀看(20%)、作業(yè)(20%)、測(cè)驗(yàn)(20%)、考試(30%)、發(fā)帖討論(10%)等部分。其中，作業(yè)、測(cè)驗(yàn)和考試均建立在習(xí)題的基礎(chǔ)上，作業(yè)是平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程的訓(xùn)練，同一作業(yè)有3次提交機(jī)會(huì)，測(cè)驗(yàn)和考試分別是階段性和期末對(duì)學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)，只有1次提交機(jī)會(huì)。此評(píng)價(jià)過(guò)程避免了教師的主觀影響，評(píng)價(jià)也更加全面。當(dāng)然，純線上預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)負(fù)面的結(jié)果是，可能會(huì)有個(gè)別同學(xué)為了應(yīng)付，無(wú)效刷視頻、讓人代刷題和無(wú)效刷貼的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)絕大部分學(xué)生線下實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較順利，有極個(gè)別學(xué)生一邊看儀器操作視頻，一邊操作儀器。這些說(shuō)明，絕大部分學(xué)生能夠進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)習(xí)，并且達(dá)到預(yù)習(xí)的目標(biāo)要求，個(gè)別學(xué)生沒(méi)有好好預(yù)習(xí)。為了起到監(jiān)督作用，教師一方面要在網(wǎng)上進(jìn)行巡查，刪除無(wú)效貼；另一方面，在線下教學(xué)過(guò)程中給予臨時(shí)看視頻學(xué)習(xí)的學(xué)生以批評(píng)教育，并給予其預(yù)習(xí)成績(jī)扣10分/次處理。這樣線上評(píng)價(jià)和線下儀器操作表現(xiàn)相結(jié)合，可形成有效的預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)，得到了學(xué)生的普遍認(rèn)可。

4 教學(xué)效果、評(píng)價(jià)與體會(huì)

本線上課程重在實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù)，與線下實(shí)驗(yàn)操作技能訓(xùn)練形成互補(bǔ)，能夠解決傳統(tǒng)純線下課堂教學(xué)內(nèi)容難和學(xué)時(shí)少的矛盾。本線上課程的開(kāi)發(fā)和實(shí)施，以對(duì)學(xué)生進(jìn)行思維能力訓(xùn)練為導(dǎo)向，也改變了傳統(tǒng)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)模式，預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)相對(duì)較為客觀，學(xué)生預(yù)習(xí)效果優(yōu)良，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的翻轉(zhuǎn)提供了前提保證，也提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。學(xué)生通過(guò)本線上課程預(yù)習(xí)后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后可順利完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，并能夠完成后期的數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析與討論、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，課程通過(guò)率在95%以上。依據(jù)2021年我校教務(wù)系統(tǒng)中學(xué)生對(duì)課程的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)可知，學(xué)生對(duì)本課程的教學(xué)方法手段、知識(shí)和技能獲得感等方面的滿意度達(dá)97%以上(圖4)。在參加浙江省一流課程認(rèn)證時(shí)，同行專(zhuān)家鑒定認(rèn)為本線上課程的建設(shè)有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維和能力，提高了教學(xué)效果，對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程建設(shè)具有示范作用。近2年來(lái)，本線上課程累計(jì)接收了來(lái)自24所學(xué)校共1461人選課學(xué)習(xí)，累計(jì)訪問(wèn)次數(shù)42萬(wàn)余次?；谝陨铣尚?，本課程于2021年順利通過(guò)了浙江省線上一流課程認(rèn)證，并于2022年被推薦到國(guó)家高等教育智慧教育平臺(tái)。這也是對(duì)本課程極大的鼓勵(lì)和肯定。

通過(guò)本線上課程的實(shí)施，我們有以下兩點(diǎn)體會(huì)：1) 在傳統(tǒng)的教學(xué)中，任課教師一個(gè)學(xué)期每個(gè)實(shí)驗(yàn)需要講授2-4遍(物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課一般進(jìn)行小班化教學(xué)，每位任課教師通常一個(gè)學(xué)期平行教2-4個(gè)班級(jí))，本線上課程運(yùn)行后，任課教師感到從多次重復(fù)地講授原理、儀器操作解放了出來(lái)，能把更多的時(shí)間和精力用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的指導(dǎo)；2) 有了線上課程后，教師在線下實(shí)驗(yàn)課中并不是袖手旁觀、無(wú)事可做，也不能像傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課那樣面面俱到地講授。如果教師對(duì)線下課堂不聞不問(wèn)，預(yù)習(xí)效果得不到反饋和提升，學(xué)生的預(yù)習(xí)行為也得不到有效監(jiān)督；如果教師還詳細(xì)地講授，就大大降低了線上課程的意義，反而擺脫不了學(xué)生對(duì)課堂講授的依賴性，自然達(dá)不到翻轉(zhuǎn)課堂的效果。