《分析化學(xué)實驗》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探索*

王 坤，廖 爽，鄧前軍

(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院材料科學(xué)與能源工程學(xué)院，廣東 佛山 528000)

當(dāng)今社會信息技術(shù)快速發(fā)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣已發(fā)生了較大的改變，特別大學(xué)生的信息獲取能力和自學(xué)能力都已經(jīng)比較強，這就對新時代的高等教育提出了更高的要求。而根據(jù)新的人才培養(yǎng)大綱，材料化學(xué)專業(yè)需要培養(yǎng)具有較高專業(yè)知識水平、具有一定創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。因此，每一門課程的教學(xué)過程都要注重培養(yǎng)學(xué)生的自主思考能力和動手實操能力。我校分析化學(xué)實驗課程是材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生最主要的基礎(chǔ)必修實驗課程之一，教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生加深對分析化學(xué)基本理論知識和概念的理解、訓(xùn)練學(xué)生熟練規(guī)范的分析化學(xué)實驗基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度[1]。目前，我校分析化學(xué)實驗課程的教學(xué)方法比較單一，大多數(shù)教師仍采用課堂講解，學(xué)生被動接受，學(xué)生實驗課臨場學(xué)習(xí)，只能復(fù)制老師的思路和操作，無法激發(fā)學(xué)生實驗課自主思考和實踐動手能力的主動性[2]。

“翻轉(zhuǎn)課題”的教學(xué)理念首先是由美國科羅拉多州落基山“林地公園”高中的2名化學(xué)教師在2007年提出的，他們?yōu)榱藥椭鷷缯n學(xué)生補習(xí)功課，將課堂PPT課件結(jié)合實時講解的演示視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)。在之后的教學(xué)中，這兩名教師嘗試讓正常上課的學(xué)生課下同樣觀看視頻，而課上時間主要用來解決作業(yè)問題，這一模式受到學(xué)生的歡迎。2011年，美國的薩爾曼·可汗創(chuàng)立可汗學(xué)院，使翻轉(zhuǎn)課堂被大眾所熟知，并形成了系統(tǒng)的教學(xué)理念，成為全球教育界關(guān)注的教學(xué)模式。國內(nèi)一些發(fā)達(dá)地區(qū)的中小學(xué)，如重慶聚奎中學(xué)、深圳南山實驗學(xué)校等先后引進翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。而翻轉(zhuǎn)課堂這種教學(xué)模式相對于中小學(xué)教學(xué)，更適合于大學(xué)課程的教學(xué)，特別是需要培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維與動手實操能力的實驗課程。因此，國內(nèi)許多高校各類課程中陸續(xù)引用借鑒并探索“翻轉(zhuǎn)課程”具體實施的方案[3]。

翻轉(zhuǎn)課堂是一種創(chuàng)新的教學(xué)理念，與當(dāng)今信息技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合，提倡以學(xué)生為本，先學(xué)后教，將傳統(tǒng)的教學(xué)過程翻轉(zhuǎn)過來。學(xué)生由“知識接受者”變?yōu)椤白灾鲗W(xué)習(xí)者”，在課下自己通過網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習(xí)；教師由“知識教授者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢n程引導(dǎo)者”，在課堂上幫助學(xué)生鞏固知識，通過交流解決學(xué)生的問題，有利于提升學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和思考的能力[4]。筆者嘗試將“翻轉(zhuǎn)課題”應(yīng)用于分析化學(xué)實驗課的教學(xué)過程中，對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的改變進行研究。

1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革

1.1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計

1.1.1 實驗預(yù)習(xí)

傳統(tǒng)實驗課堂的實驗預(yù)習(xí)方式，往往是學(xué)生直接把教材的相關(guān)內(nèi)容抄襲一遍，應(yīng)付了事，導(dǎo)致學(xué)生對于實驗的提前預(yù)習(xí)流于形式，不能起到很好的預(yù)習(xí)效果。本研究探索了新的實驗預(yù)習(xí)報告形式，將文字式預(yù)習(xí)報告改為流程圖式。課前教師根據(jù)當(dāng)次實驗課內(nèi)容預(yù)先提出幾個與實驗相關(guān)的問題，要求學(xué)生通過預(yù)習(xí)教材，查閱資料，在自己腦中形成總體的實驗思路，寫出實驗的原理和步驟，同時能夠總結(jié)實驗過程，畫出實驗裝置圖和實驗流程圖。學(xué)生通過繪制實驗流程圖的過程，能夠較為深入地掌握不同實驗的原理和操作，能夠真正有效地起到預(yù)習(xí)指導(dǎo)的作用，利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和思考能力的培養(yǎng)。

1.1.2 實驗課堂教學(xué)

傳統(tǒng)的實驗課堂教學(xué)為教師講解或演示，學(xué)生被動接受的方式。本研究基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的理念，實際上將課堂教學(xué)過程拆分為兩個部分：引導(dǎo)學(xué)生課前自學(xué)和實驗課堂教學(xué)翻轉(zhuǎn)。首先，教師為了幫助學(xué)生了解實驗原理，理清實驗思路，利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，提前通過“課堂派”或“雨課堂”等互動教學(xué)軟件，提供給學(xué)生生動詳細(xì)的教學(xué)視頻，包括儀器操作使用的演示，并提出幾個問題供學(xué)生思考。學(xué)生通過觀看視頻，主動思考實驗原理和思路，對實驗儀器操作使用有了直觀的認(rèn)識和了解，從而更加深入理解實驗的全過程，在輕松的氛圍中完成腦中的“預(yù)實驗”。其次，課堂由教師“講授-演示”的教學(xué)模式改為學(xué)生“演示-講授”式。學(xué)生在課堂上充分發(fā)揮其教學(xué)主體作用，參與教學(xué)過程和教學(xué)評價，使學(xué)生由知識接受的被動者，轉(zhuǎn)換為主動動手演示的講授者。學(xué)生在課堂上根據(jù)自己實驗預(yù)習(xí)的情況，自己講解實驗思路并動手進行操作，其他學(xué)生則積極進行討論，對該學(xué)生的演示進行評價。在學(xué)生講解過程中，教師更多的是起到引導(dǎo)、指導(dǎo)的作用，提出一些問題，鼓勵學(xué)生積極參與討論和發(fā)言。

1.1.3 實驗課堂總結(jié)和反思

傳統(tǒng)的實驗課堂教學(xué)為教師根據(jù)各組學(xué)生實驗情況做簡單點評，學(xué)生被動式接受，很難進行主動的反思總結(jié)，不利于學(xué)生認(rèn)識自己實驗過程的不足，以及對類似實驗的探索、改進及提升[5]。本研究將在課堂上全程錄制學(xué)生的實驗過程，實驗過后進行回程播放，讓學(xué)生進行小組討論，通過小組成員之間的相互質(zhì)疑，發(fā)揮群體智慧，使學(xué)生能夠識錯、糾錯，主動進行反思和總結(jié)，從而更加深入的了解實驗內(nèi)容和實驗操作規(guī)范，進而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題的能力，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識。

1.1.4 實驗成績評價

傳統(tǒng)的實驗課考核方法較為單一，一般僅憑平時實驗報告和期末實驗操作考核成績來評定，區(qū)分度不高且無法真實地反映學(xué)生對于實驗的掌握情況，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主思考和動手實操能力。本研究為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，對實驗課成績評定方式進行了完善。教師對學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、課堂實驗演示講解情況、課堂討論積極性、回答問題情況、實驗操作和實驗報告完成情況進行綜合考量，形成學(xué)生的平時成績，且增大平時成績占總成績的比重到50%，從而更能反映每一次學(xué)生對于不同實驗的思考和掌握情況。

1.2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實例

以“自來水總硬度的測定”為例，本實驗的實驗?zāi)康氖钦莆誆DTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進行絡(luò)合滴定的標(biāo)定方法；以及熟悉金屬指示劑的變色原理和使用原則，掌握對滴定終點的判斷。在進行實驗課之前，通過提出問題引導(dǎo)學(xué)生進行實驗預(yù)習(xí)。例如：①什么是水的總硬度？“硬水”對于工業(yè)生產(chǎn)生活的危害。②絡(luò)合滴定中加入緩沖溶液的作用是什么？預(yù)先告知學(xué)生提前搜集資料，明確實驗原理、實驗?zāi)康模纬煽傮w實驗思路，并且預(yù)設(shè)實驗中有可能出現(xiàn)的問題以及解決方案。通過“課堂派”教學(xué)互動軟件，提供學(xué)生給EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定以及絡(luò)合滴定的教學(xué)操作視頻，包括用容量瓶配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，酸式滴定管的清洗及使用，絡(luò)合滴定滴定終點的判斷(溶液由紅色變?yōu)榧兯{(lán)色)等，讓學(xué)生寫出“自來水總硬度的測定”實驗的原理和步驟，畫出實驗裝置圖和實驗流程圖，完成實驗預(yù)習(xí)報告。

本實驗的實驗步驟包括：(1)EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定；(2)EDTA標(biāo)液的稀釋；(3)自來水總硬度的測定；(4)硬水硬度的測定。在正式實驗之前，老師將提醒學(xué)生實驗注意事項，包括EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液配制中鎂鹽劑量，在EDTA的標(biāo)定中氧化鋅或碳酸鈣的劑量需事先計算，注意PH值變化適時加入三乙醇胺，同時需要注意指示劑鉻黑T的劑量添加。學(xué)生根據(jù)教師的提示，再根據(jù)自己實驗預(yù)習(xí)的情況，以便演示實驗步驟，一邊講解實驗思路，在其過程中，教師適時進行引導(dǎo)，提出一些問題，其他學(xué)生則進行積極討論，并記錄該生的實驗不足及改進的意見。待實驗結(jié)束后，先由實驗操作者回看操作視頻，快速總結(jié)自己的實驗過程的優(yōu)勢以及不足，與小組成員相互討論之后，由學(xué)生代表對該操作學(xué)生的實驗進行總結(jié)性評價。最后，由教師總結(jié)學(xué)生在實驗操作中經(jīng)常性錯誤，比如部分同學(xué)在絡(luò)合滴定前沒有對EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液進行標(biāo)定，故提醒學(xué)生在進行所有的滴定操作前都要對標(biāo)準(zhǔn)溶液進行標(biāo)定，才能夠保證實驗的準(zhǔn)確性。另外，部分同學(xué)對滴定終點的判斷過早或者過晚，這樣都會對實驗結(jié)果造成較大的誤差。此外，極少數(shù)同學(xué)進行滴定操作時，滴定速度過快，錐形瓶沒有進行充分的搖晃，造成滴定結(jié)果偏大。如若部分同學(xué)對于酸式滴定管的操作有誤時，老師需親自示范，使學(xué)生過掌握規(guī)范的實驗操作。同時需要提醒學(xué)生，一定要規(guī)范實驗操作，盡量避免操作不規(guī)范引起的實驗誤差。

本研究將把實驗課成績評定方式分為實驗預(yù)習(xí)報告、課堂實驗操作及講解、課堂討論及總結(jié)反思、實驗報告四個部分。其中，實驗預(yù)習(xí)報告以及實驗報告各占15%，課堂實驗操作及講解和課堂討論及總結(jié)反思各占35%。提高實驗操作及講解、課堂討論及總結(jié)反思兩部分部分的分值，更能清晰反映每一次學(xué)生對于不同實驗的思考和掌握情況。此外，還有利于激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識，提高學(xué)生的問題探究能力，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性作用。

1.3 翻轉(zhuǎn)課堂效果

在進行實驗改革之前，學(xué)生普遍存在實驗預(yù)習(xí)流于形式、實驗原理不清楚、自主思考較少和實驗操作不規(guī)范等現(xiàn)象。經(jīng)過進行“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)改革，分析化學(xué)實驗的教學(xué)效果有了較大程度的提高。大多數(shù)學(xué)生能夠認(rèn)真完成實驗預(yù)習(xí)、繪制實驗流程圖，課堂上認(rèn)真演示操作、積極討論、回答問題，課后認(rèn)真規(guī)范書寫實驗報告。通過教學(xué)改革和探索，激發(fā)了學(xué)生對于分析化學(xué)實驗學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生自主思考的能力，試一次有益的教學(xué)改革試驗。

2 結(jié) 語

通過對本校材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生分析化學(xué)實驗課程進行“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式進行探索和實踐，發(fā)現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式有助于提高學(xué)生獨立自主學(xué)習(xí)能力，不僅能加深對于專業(yè)理論知識的理解，還能鍛煉學(xué)生操作實踐的能力，有助于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型專業(yè)人才。當(dāng)然，此次探索中也存在教學(xué)中的不足和問題，教師在課堂上需要更加具有引導(dǎo)性，提高學(xué)生演示討論的效率，同時完善成績評價制度，從而真正使“翻轉(zhuǎn)課堂”成為受學(xué)生歡迎的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動性。