微课在材料专业物理化学教学中的应用初探
彭淑静++周迎春++郭洁++高杰++周艳军
[摘 要]针对材料专业物理化学教学中存在的问题，将微课引入物理化学理论课和实验课的教学工作中，通过紧密联系材料专业知识和日常生活现象进行理论教学的微课设计，并采用细化式分阶段进行实验教学的微课设计，使教和学更具针对性，有利于提高教学效果。同时微课短小、精悍的教学形式有助于激发学生的学习兴趣，增强学习的主观能动性。
[关键词]微课；物理化学；材料专业
[中图分类号] G434；O64-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）02-0117-02
物理化学是金属材料科学与工程专业的一门必修专业基础课程，是材料热力学、金属学与热处理、相变原理与工艺等后续专业课程的基础。它主要是用物理学的理论和实验方法来揭示材料加工过程中的物理变化、相变及化学变化的规律与本质的学科。[1-3]与无机化学等其他化学课程相比，物理化学具有理论性强、概念抽象、公式繁多、学科交叉明显等特点。[4]另外，物理化学学时少，与化工专业的112学时（不包括实验学时）相比，材料专业只有56学时。这对于化学功底薄弱的材料专业学生来讲，要想在如此少的学时内全面掌握物理化学的知识是很困难的。在这种形势下，如何才能让学生对这门重要而又枯燥难学的课程产生兴趣并努力学好便成为教师必须思考的重要问题。
随着信息技术的高速发展，网络教学资源的广泛应用，微课逐渐步入了高校教学课堂，并以其短小而精悍的教学形式赢得了广大教师及学生的青睐。作为“翻转课堂”的一个子环节，它打破了传统的教学模式，颠覆了课堂内外的学习时间和空间，同时也使有限的课堂学习得到了很好的延伸，既可查漏补缺又能强化巩固知识，是传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源。[5]因此，本文基于微课平台，结合笔者近年来的教学实践及经验，就如何提高金属材料与工程专业物理化学教学效果进行了探索。
一、物理化学教学中存在的问题
目前，传统的材料类物理化学理论和实验教学存在诸多问题，归纳起来，主要体现在以下几个方面：
1.理论教学内容比较抽象，与现代材料科学研究衔接较少，学生不能很好地将物理化学的基础知识与材料科技发展前沿联系起来，学生的创新思维没有得到提高。
2.传统教学手段单一、落后，只局限于板书为主，PPT为辅的教学模式，学生的学习兴趣不浓，多半处于被动学习状态，教学质量难以提高。
3.物理化学知识系统性和逻辑性不足，既有大量的理论推导，又有复杂的相图分析，学生在学习过程中会感觉到很乱，思路不清晰，很难建立起完整的知识体系。
4.学生个体对知识的接受能力存在差异，面对不同层次的学生，教师往往只能采取折中的办法，把教学对象设定为中等生，其结果必然是“差生吃不了，优生喂不饱”。
5.物理化学实验场地有限，教师讲解或演示难以达到预期效果。
二、微课在物理化学教学中的作用
1.微课生动新颖的教学模式，能够极大地提高学生学习物理化学课程的兴趣。在以往的物理化学教学中，单一的教学模式很容易让学生对繁琐的公式推导、理论知识的学习感到枯燥疲倦。与传统的课程体系相比，微课形式更加新颖、灵活多变，形象的动画演示使很多抽象的教学内容变得直观、具体化，学生易于接受，教学效果事半功倍。
2.微课课时短，学习时间自由灵活，为学生自主学习物理化学提供了便利。对于物理化学这么一门重要而又难学的课程，学生仅限于课堂的学习是远远不够的，微课资源作为传统课堂学习的一种重要补充和拓展，正好弥补了物理化学学时的不足。基于微课短小、精悍、针对性强、重点突出等特点，学生可以利用零碎的空闲时间巩固物理化学课堂所学的重点、难点内容，同时还可以扩充课堂以外的学科前沿知识。此外，微课还可以解决客观存在的学生个体差异问题，以往课堂折中教学的模式既影响了后进生的进步，又限制了优等生的发展，而微课教学可以真正做到因人而异，因材施教，满足学生对不同知识点的个性化学习，激发学生学习的积极性和主动性。
3.借助微课教学手段，将某些知识点、易错点集中讲授，提高实验教学效果。物理化学实验虽然难度较大，但难的并非是实验操作本身，而是实验中的某些知识点难以理解，比如溶解热测定实验中有关溶解热和冲淡热的概念，或者某些实验步骤容易出错，比如碳酸钙分解反应热测定实验中三通阀门的操作，停止抽真空时应采取的正确操作等。如果我们能把实验中的难点、易错点做成微课，让学生提前预习，对即将进行的实验有个大致的了解和认识，知道哪些地方容易出错，哪些地方需要认真观察，细致操作，学生就能更轻松的完成实验，教学效果得到提高。
三、物理化学微课教学的设计
1.教学内容的选择。教学内容的选择是最重要的第一步。所选择的内容一定要重点突出、主题明确。比如可以选择学生自学起来有一定难度，又有较大教学价值的内容。[6]这些内容相对简短又完整。如体积功的计算，教学内容重要而又独立完整，但是概念比较抽象，尤其是多次恒外压膨胀和无限多次膨胀（可逆膨胀）概念易于混淆，导致二者体积功的计算公式容易混用，如果配合动画演示具体的做功过程，学生更容易接受并掌握，因此，我们可以选择“体积功”制作微课。此外，也可以选择学生自学就能掌握的一些扩充性知识内容。比如，可以将电化学中锂电池、燃料电池和太阳能电池领域的最新研究进展以及界面化学中纳米材料的形貌可控合成和应用进展制作成微课，拓宽学生的视野，当学生了解物理化学在材料专业中的重要地位之后，就会对物理化学产生浓厚的学习兴趣。
2.理论教学内容的设计。教学内容选定后，要考虑教学策略，如何进行内容的组织与安排，包括如何设计导入，讲解，动画演示，总结与提出思考等环节。如“吉布斯函数”微课，一是导入部分，承前启后，引出问题，考虑过程的方向怎么判断，熵判据、亥姆霍兹函数判据适用于什么条件，而大多数化学反应是在什么条件下进行。二是导出吉布斯函数的概念及物理意义。三是通过动画演示金属材料的晶粒形核、生长过程，然后运用吉布斯函数判据进行解释和分析。四是提出思考启发学生如何运用吉布斯函数判据解释生活当中的一些现象。
3.实验教学内容的设计。在实验类微课的设计中，为了达到较好的教学效果，可以将物理化学实验过程细化，比如将实验分为准备阶段，实验阶段以及实验测评阶段，分阶段制作微课，以适应实验教学的各个环节。比如在实验的准备阶段引入微课，教师可以针对难于理解的实验原理进行讲解，将实验内容加以梳理，提示学生哪些操作环节容易出错，让学生有针对性的去预习。在实验阶段，可以采用操作演示的方式将具体实验步骤录制成微课，同时告知学生仪器操作规范、实验报告书写规范以及数据处理要求。在实验测评阶段，可以采用视频与测试结合的方式制作微课，通过视频讲解数据处理过程，并分析数据出现偏差的原因。通过网上测评，检查学生对该实验的掌握情况，教师也可以通过测试结果及时发现教学过程中存在的问题，并加以改进。
四、结语
物理化学是金属材料与工程专业一门非常重要的专业基础课程，对学生后续专业课程的学习以及今后的科学研究都有重要的指导作用。本文针对教师在理论教学和实验教学过程中存在的问题以及学生在学习过程中出现的畏难情绪和弃学心理，提出了传统教学与微课教学相结合的模式，希望微课的引入能够激发学生的学习兴趣和主观能动性，提高教学效果。但是，微课的研究目前正处于起步阶段，诸多结果尚未得知，比如微课碎片式的特点是否会导致知识体系的不完整，自主式的微课学习是否会导致学生成绩两极分化等。这就需要教师对微课进行精心设计，吸引更多学生自觉地参与微课课程的学习，同时对学生进行正确引导，使学生能够将传统教学和微课教学进行有机结合，极大地提高物理化学的教学效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘文婷，韦志敏.金属材料工程专业物理化学课程的教学改革探索[J].广州化工，2012（21）：178-179.
[2] 汪鹏飞，吴国志.工科材料类专业物理化学课程的教学思考[J].池州学院学报，2012（6）：128-129.
[3] 伊廷锋，金红，朱彦荣.工科专业物理化学教学提高学生学习兴趣的几点尝试[J].化工高等教育，2010（2）：71-74.
[4] 胡铁生，周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术，2014（2）：5-13.
[5] 杨满福，桑新民.对MOOCs浪潮中微课的深度思考——基于首届高校微课大赛的分析[J].教育发展研究，2013（23）：1-5.
[6] 陈欣，翟翠萍.微波辐照辅助次氯酸盐氧化法制备高铁酸盐溶液[J].广州化工，2014（17）：230-231.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]针对材料专业物理化学教学中存在的问题，将微课引入物理化学理论课和实验课的教学工作中，通过紧密联系材料专业知识和日常生活现象进行理论教学的微课设计，并采用细化式分阶段进行实验教学的微课设计，使教和学更具针对性，有利于提高教学效果。同时微课短小、精悍的教学形式有助于激发学生的学习兴趣，增强学习的主观能动性。
[关键词]微课；物理化学；材料专业
[中图分类号] G434；O64-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）02-0117-02
物理化学是金属材料科学与工程专业的一门必修专业基础课程，是材料热力学、金属学与热处理、相变原理与工艺等后续专业课程的基础。它主要是用物理学的理论和实验方法来揭示材料加工过程中的物理变化、相变及化学变化的规律与本质的学科。[1-3]与无机化学等其他化学课程相比，物理化学具有理论性强、概念抽象、公式繁多、学科交叉明显等特点。[4]另外，物理化学学时少，与化工专业的112学时（不包括实验学时）相比，材料专业只有56学时。这对于化学功底薄弱的材料专业学生来讲，要想在如此少的学时内全面掌握物理化学的知识是很困难的。在这种形势下，如何才能让学生对这门重要而又枯燥难学的课程产生兴趣并努力学好便成为教师必须思考的重要问题。
随着信息技术的高速发展，网络教学资源的广泛应用，微课逐渐步入了高校教学课堂，并以其短小而精悍的教学形式赢得了广大教师及学生的青睐。作为“翻转课堂”的一个子环节，它打破了传统的教学模式，颠覆了课堂内外的学习时间和空间，同时也使有限的课堂学习得到了很好的延伸，既可查漏补缺又能强化巩固知识，是传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源。[5]因此，本文基于微课平台，结合笔者近年来的教学实践及经验，就如何提高金属材料与工程专业物理化学教学效果进行了探索。
一、物理化学教学中存在的问题
目前，传统的材料类物理化学理论和实验教学存在诸多问题，归纳起来，主要体现在以下几个方面：
1.理论教学内容比较抽象，与现代材料科学研究衔接较少，学生不能很好地将物理化学的基础知识与材料科技发展前沿联系起来，学生的创新思维没有得到提高。
2.传统教学手段单一、落后，只局限于板书为主，PPT为辅的教学模式，学生的学习兴趣不浓，多半处于被动学习状态，教学质量难以提高。
3.物理化学知识系统性和逻辑性不足，既有大量的理论推导，又有复杂的相图分析，学生在学习过程中会感觉到很乱，思路不清晰，很难建立起完整的知识体系。
4.学生个体对知识的接受能力存在差异，面对不同层次的学生，教师往往只能采取折中的办法，把教学对象设定为中等生，其结果必然是“差生吃不了，优生喂不饱”。
5.物理化学实验场地有限，教师讲解或演示难以达到预期效果。
二、微课在物理化学教学中的作用
1.微课生动新颖的教学模式，能够极大地提高学生学习物理化学课程的兴趣。在以往的物理化学教学中，单一的教学模式很容易让学生对繁琐的公式推导、理论知识的学习感到枯燥疲倦。与传统的课程体系相比，微课形式更加新颖、灵活多变，形象的动画演示使很多抽象的教学内容变得直观、具体化，学生易于接受，教学效果事半功倍。
2.微课课时短，学习时间自由灵活，为学生自主学习物理化学提供了便利。对于物理化学这么一门重要而又难学的课程，学生仅限于课堂的学习是远远不够的，微课资源作为传统课堂学习的一种重要补充和拓展，正好弥补了物理化学学时的不足。基于微课短小、精悍、针对性强、重点突出等特点，学生可以利用零碎的空闲时间巩固物理化学课堂所学的重点、难点内容，同时还可以扩充课堂以外的学科前沿知识。此外，微课还可以解决客观存在的学生个体差异问题，以往课堂折中教学的模式既影响了后进生的进步，又限制了优等生的发展，而微课教学可以真正做到因人而异，因材施教，满足学生对不同知识点的个性化学习，激发学生学习的积极性和主动性。
3.借助微课教学手段，将某些知识点、易错点集中讲授，提高实验教学效果。物理化学实验虽然难度较大，但难的并非是实验操作本身，而是实验中的某些知识点难以理解，比如溶解热测定实验中有关溶解热和冲淡热的概念，或者某些实验步骤容易出错，比如碳酸钙分解反应热测定实验中三通阀门的操作，停止抽真空时应采取的正确操作等。如果我们能把实验中的难点、易错点做成微课，让学生提前预习，对即将进行的实验有个大致的了解和认识，知道哪些地方容易出错，哪些地方需要认真观察，细致操作，学生就能更轻松的完成实验，教学效果得到提高。
三、物理化学微课教学的设计
1.教学内容的选择。教学内容的选择是最重要的第一步。所选择的内容一定要重点突出、主题明确。比如可以选择学生自学起来有一定难度，又有较大教学价值的内容。[6]这些内容相对简短又完整。如体积功的计算，教学内容重要而又独立完整，但是概念比较抽象，尤其是多次恒外压膨胀和无限多次膨胀（可逆膨胀）概念易于混淆，导致二者体积功的计算公式容易混用，如果配合动画演示具体的做功过程，学生更容易接受并掌握，因此，我们可以选择“体积功”制作微课。此外，也可以选择学生自学就能掌握的一些扩充性知识内容。比如，可以将电化学中锂电池、燃料电池和太阳能电池领域的最新研究进展以及界面化学中纳米材料的形貌可控合成和应用进展制作成微课，拓宽学生的视野，当学生了解物理化学在材料专业中的重要地位之后，就会对物理化学产生浓厚的学习兴趣。
2.理论教学内容的设计。教学内容选定后，要考虑教学策略，如何进行内容的组织与安排，包括如何设计导入，讲解，动画演示，总结与提出思考等环节。如“吉布斯函数”微课，一是导入部分，承前启后，引出问题，考虑过程的方向怎么判断，熵判据、亥姆霍兹函数判据适用于什么条件，而大多数化学反应是在什么条件下进行。二是导出吉布斯函数的概念及物理意义。三是通过动画演示金属材料的晶粒形核、生长过程，然后运用吉布斯函数判据进行解释和分析。四是提出思考启发学生如何运用吉布斯函数判据解释生活当中的一些现象。
3.实验教学内容的设计。在实验类微课的设计中，为了达到较好的教学效果，可以将物理化学实验过程细化，比如将实验分为准备阶段，实验阶段以及实验测评阶段，分阶段制作微课，以适应实验教学的各个环节。比如在实验的准备阶段引入微课，教师可以针对难于理解的实验原理进行讲解，将实验内容加以梳理，提示学生哪些操作环节容易出错，让学生有针对性的去预习。在实验阶段，可以采用操作演示的方式将具体实验步骤录制成微课，同时告知学生仪器操作规范、实验报告书写规范以及数据处理要求。在实验测评阶段，可以采用视频与测试结合的方式制作微课，通过视频讲解数据处理过程，并分析数据出现偏差的原因。通过网上测评，检查学生对该实验的掌握情况，教师也可以通过测试结果及时发现教学过程中存在的问题，并加以改进。
四、结语
物理化学是金属材料与工程专业一门非常重要的专业基础课程，对学生后续专业课程的学习以及今后的科学研究都有重要的指导作用。本文针对教师在理论教学和实验教学过程中存在的问题以及学生在学习过程中出现的畏难情绪和弃学心理，提出了传统教学与微课教学相结合的模式，希望微课的引入能够激发学生的学习兴趣和主观能动性，提高教学效果。但是，微课的研究目前正处于起步阶段，诸多结果尚未得知，比如微课碎片式的特点是否会导致知识体系的不完整，自主式的微课学习是否会导致学生成绩两极分化等。这就需要教师对微课进行精心设计，吸引更多学生自觉地参与微课课程的学习，同时对学生进行正确引导，使学生能够将传统教学和微课教学进行有机结合，极大地提高物理化学的教学效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘文婷，韦志敏.金属材料工程专业物理化学课程的教学改革探索[J].广州化工，2012（21）：178-179.
[2] 汪鹏飞，吴国志.工科材料类专业物理化学课程的教学思考[J].池州学院学报，2012（6）：128-129.
[3] 伊廷锋，金红，朱彦荣.工科专业物理化学教学提高学生学习兴趣的几点尝试[J].化工高等教育，2010（2）：71-74.
[4] 胡铁生，周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术，2014（2）：5-13.
[5] 杨满福，桑新民.对MOOCs浪潮中微课的深度思考——基于首届高校微课大赛的分析[J].教育发展研究，2013（23）：1-5.
[6] 陈欣，翟翠萍.微波辐照辅助次氯酸盐氧化法制备高铁酸盐溶液[J].广州化工，2014（17）：230-231.
[责任编辑：钟 岚]
