“翻转课堂”在物理化学课程相图教学的研究

刘翠萍，陈培丽，申丛丛，朱志臣

(天津城建大学 理学院，天津 300384)

物理化学作为材料科学、材料化学等专业的一门重要专业基础课，其中的胶体化学,化学热力学和相图等知识点对学生后续课程如材料化学等课程的学习有重要作用。物理化学课程还可以培养学生在生产和科学研究中综合运用所学知识分析和解决问题的能力。但是物理化学课程内容涉及到很多数学和物理知识，公式多，逻辑性强，有些问题比较抽象，例如相图部分的内容。而对材料科学、材料化学等专业，固-液系统的复杂相图的分析具有非常广泛的实用价值，学生面对相图往往无从下手，找不到解决相图的方法。笔者在对材料科学、材料化学等专业本科生的物理化学课程的教学过程中，发现因相图繁多，且相图难以理解等因素的限制，相图的重点、难点问题无法在有限的课堂学时内讲清、讲透，说明相图部分的讲解需要改进常规的教学方法。

翻转课堂是一种新兴的教学方法，是打破传统的学生课上学习的模式，创造学生课下学习的一种新的课堂模式。它通过在课前把教学材料如微课在线发给学生，学生在课下观看微课，使学生自主的学习新知识。微课这个翻转课堂的载体强调以学生为中心，有简短的教学目的，集中解决针对性问题。课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，从而达到更好的教育效果。所以，翻转课堂既能提高学生学习效率，又能使教师重新规划教学时间。但并不是所有内容都适合翻转教学，所以应该有针对的选择作为翻转教学的内容。本文首先分析物理化学相图教学现状及应用翻转课堂的必要性，然后给出相图在材料科学、材料化学等专业本科生教学中翻转课堂教学的实施方案。

1 翻转课堂应用于物理化学相图系统教学的现状

材料科学、材料化学等专业的物理化学教学大纲要求掌握二组分系统相图。而二组分相图分为两大类：即二组分气-液系统相图和二组分固-液系统相图。气-液系统相图要包括3类：液相完全互溶系统相图, 液相完全不互溶系统相图，液相部分互溶系统相图。固-液系统相图主要包括4类：固相完全互溶系统相图,固相完全不互溶系统相图，固相部分互溶系统相图，生成化合物系统相图。对上述七种相图，现有的本科教学是把各个基本相图花费不少课时逐一介绍，但是到最后学生解决相图问题还是无从下手，仍然出错。笔者认为原因是花费时间逐一教学相图并未达到让学生深刻掌握相图的基本特点的目的。

图1 二组分部分互溶气液相图

图2 二组分部分互溶液固相图

但是，如果采用“翻转课堂”可以有效帮助学生深化梳理总结，有效解决复杂相图的求解。所以教师前期讲授气-液系统相图之后，就可选取固-液系统相图作为翻转课堂的内容。这是因为完全互溶，部分互溶和完全不互溶系统这三类划分的系统已在二组分气-液系统中讨论过。而这两部分的相图完全互溶，部分互溶和完全不互溶系统在这三个分类的图形形状是一样的，只是相区不同。如图1所示的部分互溶的气液相图所示与如图2的部分互溶的液固相图图形一样，只是相区原有的气相变成液相，气液共存区变成液固共存区，液相区变成固相区。所以，教师逐一仔细介绍二组分气-液系统液相完全互溶，部分互溶和完全不互溶系统的相图后，而将固-液系统相图制作成简短的微课，利用“翻转课堂”的教学模式，让学生课余时间观看，学生不必担心教学节奏快慢的问题，并且针对自己不理解的内容可以线上求助教师或课上讨论，有针对地解决问题，提高学习效率，加深对固-液系统相图和气-液系统相图的理解。这样分类处理，即可以短学时内讲授完相图，又可以让学生对两类相图不会混淆。可以利用翻转课堂加入更复杂的相图进一步练习解决复杂相图。从而让学生深刻掌握相图内容。

2 翻转课堂应用于物理化学相图教学的实施方案

为有效开展物理化学相图教学，实施“翻转课堂”教学时分为以下几个环节。

2.1 “翻转课堂”教学课前准备环节

“翻转课堂”教学相图教学开始前在已创建的物理化学微信公众平台上，上传液固相图微课、习题和测试等资料。利用平台掌握学生的学习情况，并且可以在线解决学生学习所遇到的问题。并且划分学习小组，对每组布置作业，以量化考核学生学习效果。

2.2 “翻转课堂”教学开展环节

分组的学生按各自分工做好相应作业的ppt，上课时间各组进行任务汇报。教师讲解。对于学生在汇报中各组出现的问题进行分析讲解，并进一步讲解一些复杂相图，进一步巩固所学相图，从而提高学生自主学习和合作学习的能力。

2.3 “翻转课堂”教学总结环节

根据本节课的重难点知识，以及开展环节学生暴露出的学习问题，布置少量有针对性的作业，已达到复习巩固的目的。

3 结语

物理化学中重要的相图部分应用翻转课堂教学具有重要意义，可以适用于小学时物理化学的教学。翻转课堂可以调动学生学些的积极性，可以使学生不但掌握相图基本特征，还能分析综合的、复杂的相图。不但提高教师的教学效果，还可以提高学生的学习效果。