物理化学实验作为化学师范、应用化学、化工、高分子等专业的一门重要的专业基础必修课，综合了化学领域中各分支学科所需要的基本操作技能和基本研究方法，是培养学生基本操作能力、科学研究能力、综合创新能力的重要实践环节，在基础化学实验中占有非常重要的地位。

近年来，随着微课、慕课(MOOC)、私播课(SPOC)、虚拟仿真实验等教学资源建设的逐渐完备，物理化学实验教学改革的方向在朝着线上与线下相结合、课堂实践与课外自主学习相结合的混合模式推进。

混合式教学(Blended teaching)是将传统的网络教学(线上)与课堂教学(线下)相结合，并融合二者优势的新型教学模式^[1–3]，是目前高校教学改革的一个重要研究方向。翻转课堂(Flipped classroom)是指学生在课前通过看视频讲座、自己查阅资料、同学之间讨论等方式自主学习，课堂上学生通过展示学习成果、相互交流、合作探究等形式，在教师的引导下，完成知识的吸收内化过程^[4]。翻转课堂不仅关注知识目标的达成，而且关注综合能力的培养，如自主学习能力、提炼总结能力、语言表达能力、创新能力等。混合教学模式下的翻转课堂既能最大化地利用现代多媒体和信息技术，又能充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。

近年来多所高校的物理化学实验进行了翻转课堂和混合式教学的尝试。谢爱娟、伍水生等^[5–7]基于SPOC的物理化学实验混合教学模式开展了物理化学实验翻转式教学的探索。胡俊平等^[8]以“原电池电动势的测定”为例研究了基于微课的物理化学实验翻转课堂教学案例设计。李秋艳等^[4]以“粘度法测高聚物的分子量”为例，探索了翻转课堂的教学成效，并通过实践及统计假设检验，全面评价了该教学模式。

翻转课堂虽具有诸多优点，但其成效会受到班级规模、学生自主学习的能力和意愿等因素的影响。例如，若班级规模较大，学生课堂展示的参与人数比例较小，学习效果很可能出现两极分化。对于自主学习能力和表达能力强的学生，他们有能力且愿意在翻转课堂上进行课堂展示，而这个展示过程的确会进一步地调动其自主学习的积极性，形成正向反馈；而对于自主学习能力和表达能力弱的学生，在翻转课堂实施过程中，课堂展示与讨论环节参与度低，长此以往会进入学习退步、动力减弱的恶性循环^[9]。

目前，混合教学模式下的翻转课堂应用于物理化学实验中的教学研究仍处在探索期，如何减少可能会出现的学习效果两极分化的情况，提高课堂的参与度，使翻转课堂成为一种常规方法运用到教学中，让大部分学生得到锻炼，使翻转课堂真正成为一种具有普适性的常规方法运用到教学中，仍需进一步研究。

过去的两年中，教学团队利用爱课程平台的SPOC和慕课堂，进行了物理化学实验线上线下混合式课程改革，取得了较好的教学效果，受到学生的普遍欢迎。为了巩固和完善前期的教学改革成果，进一步调动学生学习的积极性和主动性，本学年团队在前期改革的基础上，探索了翻转课堂在物理化学实验混合式教学中的应用。

学习包括知识的输入和输出两个过程，知识的输出是翻转课堂的重要组成部分。实验课堂上知识的输出不仅指学生正确进行实验操作，而且包括学生能够讲述实验原理和过程、积极参与课堂讨论和对实验现象进行合理的解释。本次翻转课堂探索的重点在于强化学生知识输出的训练。由表 1可见，本次教学实施过程的主要变化是：在教师强调实验重点之前，先让两名学生介绍实验原理和操作，然后让其他学生进行纠正和补充，接着教师进行点评、纠正、补充，再抛出问题引导学生讨论。教学实施过程中，将实验讲解分为原理和操作两个模块，是为了提高学生的课堂参与度；同时，为了避免听讲的同学懈怠，也给他们布置了纠正、补充、提问的任务。

本校的物化实验每组配备6套实验仪器，每2人一组，每组最多安排12人。本学期共进行6个实验，分别是“燃烧热的测定(6学时)”“双液系气液平衡相图的绘制(6学时)”“纯液体饱和蒸气压的测定(5学时)”“凝固点降低法测定溶质摩尔质量(5学时)”“旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数(5学时)”“电池电动势的测定(5学时)”，共32学时。

每次实验每组安排两名同学分别讲解实验原理和操作，确保机会落实到每个人。有的实验小组不足12人，最后的几次实验讲解，通常是在每个学生轮流一次之后，由学生主动报名。实验室准备有投影仪和黑板，但考虑到每个学生能力的差异，同时为了避免有的学生因翻转课堂投入太多精力而可能造成厌学情绪，对学生讲解实验过程是否使用黑板或PPT不做强行要求。

在SPOC上观看实验原理和操作讲解视频，完成视频中的互动测试以及随堂测验。图 1为“双液系气液平衡相图的绘制”实验的互动测试和随堂测试题。实验预习的主要目的是了解实验的基本原理和操作，因此大部分试题是针对实验的基础知识。

实验课堂上，通过慕课堂发布题目，对学生的预习情况进行检测，测试题和前面的互动测试和随堂检测题类似。测试结束后，针对错误率较高的题目进行简单评讲。图 2是某实验小组慕课堂“双液系气液平衡相图的绘制”测试情况。

两名学生讲解实验原理和操作后，其他学生可以就他们的讲解进行补充、纠正。学生的补充和纠正通常是针对实验细节的，例如“对样品加热之前，应该先打开冷凝水”“取液相样品测折光率之前应当先进行冷却”等，学生的提问通常较少。

接着教师对学生进行点评、补充、纠正，通常从语言是否流畅、条理是否清晰、内容是否正确等方面展开，对讲解过程中的优点给予肯定和表扬，不足的地方给予适当的指导，对讲解有误的地方进行纠正。

然后教师对学生提问，引导学生讨论。鉴于预习测试题多为选择题和判断题，对学生预习情况的考查并不全面，教师对学生就与实验相关的基础内容进行提问可以进一步考查学生的预习情况，纠正和完善学生对实验的理解。和实验相关的拓展性内容可以引发学生的深入思考，同时有利于学生在实验过程中，更好地观察实验现象，记录实验数据。

以下为提问和讨论的问题举例：

【问题1】如何测定平衡时气相和液相的组成？

【问题2】为什么沸点要进行压力校正？

【问题3】纯乙醇和纯环己烷的折光率是已知的，为什么还要测定这两个样品的折光率？

【问题4】为什么沸点要进行露茎校正？

【问题5】测定折光率时，为什么要通25 ℃恒温水？如果恒温槽坏了怎么办？

在提问和引导讨论的过程中，要坚持学生主体、教师主导的原则。为了讨论内容具有合适的广度和深度，问题的设计可以采用集体备课的方式。

本实验的重点包括沸点测定操作、阿贝折光仪的使用、沸点仪中更换样品的注意事项等。另外，有些实验操作细节和技巧较多，难以一一展现在教材和实验视频中，也需要教师结合实验仪器在课堂上传授。

有一些讨论适合在实验操作结束后，学生对实验有一定直观感受的基础上开展。

问题举例：实验的主要误差来源有哪些？

因为课堂时间的限制，一部分拓展性讨论可以放在课后。

问题举例：阿贝折光仪测定折光率的原理是什么？如果要减小分馏效应，应当如何改进实验装置？

这类问题发布在SPOC的讨论区，学生可以在讨论区参与讨论，也可以与教师通过微信、QQ等方式，也可以在下次实验的课间进行。

这类问题的提出主要目的是引导学生查阅文献，培养学生的综合能力，激发学生的创新思维。

选取高分子材料专业18级和19级学生实验报告进行比较(翻转课堂实施前后总评成绩的构成不同，无法比较)，其中18级学生采用的是“混合式”教学，19级学生采用的是“翻转课堂+混合式”教学。

首先，分析两个年级学生的学业水平是否存在显著性差异。

根据两个年级学生的高考成绩在各自省内的排名及其所在省份参加高考的理科生总数进行换算，得到高考校正成绩。换算公式如下：

$高考校正成绩 = \left( {1 - \frac{高考成绩省内排名}{省内参加高考理科生总数}} \right) \times 100$

使用SPSS软件进行统计分析，在5%的显著性水平下，采用独立样本t检验评估学生成绩是否存在显著性差异。结果示于表 2和表 3，表明高分子材料18级和19级高考成绩不存在显著性差异。此外，两个年级的主要专业基础课，包括无机及分析、有机化学、物理化学、无机及分析实验、有机实验的任课教师相同，且均为从事多年教学的教师，因此可以认为在学习该课程前学生学业水平一致。

然后，分析翻转课堂实施前后学生的成绩是否存在显著性差异。

将实验报告成绩A记为95分，A⁻记为90分，依次类推，B = 85分，B⁻ = 80分，C = 75分，C⁻ = 70分，D = 65分，D⁻ = 60，E = 50分，将每个学生的6个实验报告成绩取平均，得到学生的实验报告成绩。使用SPSS对两个年级学生的实验报告成绩进行统计分析，采用独立样本t检验评估学生成绩是否存在显著性差异。表 4和表 5的结果表明两个年级成绩存在显著性差异(p = 0.000；t检验)，采用“翻转课堂+混合式”教学的实验报告成绩显著优于“混合式”教学。

图 3为采用两种不同教学模式学生实验报告成绩各分数段的占比情况，可以看出采用“翻转课堂+混合式”教学，实验报告成绩高分段人数比例上升，学生实验报告质量明显提高。

通过慕课堂发布问卷，对2019级高分子材料专业的69名学生进行调查，收集学生对“翻转课堂+混合式”教学相关的反馈意见。问卷为无记名方式。所有问卷在本学期最后一次实验课发出，学生在实验室内完成。发布问卷前再次向学生强调，问卷内容不会影响学生的成绩，请学生如实填写。68名同学参与了问卷调查，均为有效问卷。调查问卷的数据使用Excel收集并处理，处理统计结果用百分数(选择人数/总人数×100%)表示，并用柱状图进行分析对比。

问题1、2的结果表明(表 6、图 4)：本次调查对象80.9%明确表示喜欢“翻转课堂+混合式”教学模式，比18级喜欢“混合式”教学模式的比例(91.9%)有所下降^[10]。和18级相比，19级学生每次预习实验所花的时间显著增加(去年A、B、C、D四个选项的占比分别为18.7%、66.7%、14.6%和0.0%)，这也许是本次调查对象喜欢“翻转课堂+混合式”教学的人数比例下降的原因。

问题3的结果表明(表 6、图 4)，与调查对象以前参加的实验课程(无机、有机、分析实验)相比，大部分同学预习所花的时间明显增加，部分原因是物理化学实验原理和操作更加复杂，另一部分由于教师对学习任务提出了更高的要求。少部分同学认为实验视频让预习变得更容易，预习所花的时间减少。

问题4–9的调查结果表明(表 7、图 5)，大部分学生准备翻转课堂所花的时间为30–60分钟，42.6%的学生认为增加了学习负担，82.4%的学生认为准备翻转课堂有难度，但是却很少学生因此不喜欢翻转课堂，大部分学生都愿意进行翻转课堂的尝试，甚至有39.7%的同学希望有更多的机会，说明翻转课堂的确一定程度调动了学生学习的主动性和积极性。而且，在翻转课堂上，其他同学讲解实验时，绝大部分同学愿意耐心聆听，并在课前认真预习实验。表明翻转课堂实施过程中，学生们相互尊重，共同进步，营造良好的学习氛围。

问题10的调查结果表明(表 8、图 6)，教师的点评和补充可以加深学生对实验原理和过程的理解，拓展学生的思维，教师在教学中有效发挥了引领和主导作用。问题11、13的调查结果表明，83.8%的学生明确表示喜欢翻转课堂，因为翻转课堂能够督促学生更深入地理解实验原理和操作，锻炼语言表达。而且一些学生通过翻转课堂认识到自己语言表达能力的不足，并决心在以后的学习中努力改进。从问题13的调查结果还可以看到，大部分学生认为自己在物理化学实验课程中提升了主动学习、独立思考的能力，提高了理论联系实际的能力，增强了团队合作精神。

问题12、14为主观调查题(表 8)，学生纷纷表达了对翻转课堂的感受以及在物化实验课中的收获，以下是摘自部分同学的回答：“翻转课堂促进了我对实验的了解，可以让我更好地掌握实验原理和步骤，希望以后能继续这种模式”，“以后想当教师，翻转课堂可以锻炼讲课的逻辑思维能力和语言表达能力”，“觉得翻转课堂确实是一种锻炼，但是轮到自己还是会很紧张”。

为了巩固和完善前期物理化学实验混合式教学改革的成果，开展了将翻转课堂作为一种常规的教学方法融入实验课堂的探索实践。实践表明，“翻转课堂+混合式”教学模式有助于提高学生的学习成绩，锻炼逻辑思维能力和语言表达能力，有效激发学生学习的主动性和积极性。在今后的教学中，我们将继续坚持以学生为主体，教师为主导的原则，利用好现代信息技术创造的便利，借鉴其他高校的成功经验^[1–9]，不断探索提高教学质量的途径和方法，为培养高素质人才而努力。