《分析化學實驗》翻轉課堂教學模式探索*

王 坤，廖 爽，鄧前軍

(佛山科學技術學院材料科學與能源工程學院，廣東 佛山 528000)

當今社會信息技術快速發展，學生的學習習慣已發生了較大的改變，特別大學生的信息獲取能力和自學能力都已經比較強，這就對新時代的高等教育提出了更高的要求。而根據新的人才培養大綱，材料化學專業需要培養具有較高專業知識水平、具有一定創新精神的高素質應用型人才。因此，每一門課程的教學過程都要注重培養學生的自主思考能力和動手實操能力。我校分析化學實驗課程是材料化學專業學生最主要的基礎必修實驗課程之一，教學目標是使學生加深對分析化學基本理論知識和概念的理解、訓練學生熟練規范的分析化學實驗基本操作技能，培養學生的自主創新能力和嚴謹的科學態度[1]。目前，我校分析化學實驗課程的教學方法比較單一，大多數教師仍采用課堂講解，學生被動接受，學生實驗課臨場學習，只能復制老師的思路和操作，無法激發學生實驗課自主思考和實踐動手能力的主動性[2]。

“翻轉課題”的教學理念首先是由美國科羅拉多州落基山“林地公園”高中的2名化學教師在2007年提出的，他們為了幫助曠課學生補習功課，將課堂PPT課件結合實時講解的演示視頻上傳到網絡。在之后的教學中，這兩名教師嘗試讓正常上課的學生課下同樣觀看視頻，而課上時間主要用來解決作業問題，這一模式受到學生的歡迎。2011年，美國的薩爾曼·可汗創立可汗學院，使翻轉課堂被大眾所熟知，并形成了系統的教學理念，成為全球教育界關注的教學模式。國內一些發達地區的中小學，如重慶聚奎中學、深圳南山實驗學校等先后引進翻轉課堂教學模式。而翻轉課堂這種教學模式相對于中小學教學，更適合于大學課程的教學，特別是需要培養學生自主學習、創新思維與動手實操能力的實驗課程。因此，國內許多高校各類課程中陸續引用借鑒并探索“翻轉課程”具體實施的方案[3]。

翻轉課堂是一種創新的教學理念，與當今信息技術的發展相結合，提倡以學生為本，先學后教，將傳統的教學過程翻轉過來。學生由“知識接受者”變為“自主學習者”，在課下自己通過網絡資源自主學習；教師由“知識教授者”轉變為“課程引導者”，在課堂上幫助學生鞏固知識，通過交流解決學生的問題，有利于提升學生的主觀能動性，培養學生主動學習和思考的能力[4]。筆者嘗試將“翻轉課題”應用于分析化學實驗課的教學過程中，對學生學習效果的改變進行研究。

1 翻轉課堂教學改革

1.1 翻轉課堂教學模式設計

1.1.1 實驗預習

傳統實驗課堂的實驗預習方式，往往是學生直接把教材的相關內容抄襲一遍，應付了事，導致學生對于實驗的提前預習流于形式，不能起到很好的預習效果。本研究探索了新的實驗預習報告形式，將文字式預習報告改為流程圖式。課前教師根據當次實驗課內容預先提出幾個與實驗相關的問題，要求學生通過預習教材，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，同時能夠總結實驗過程，畫出實驗裝置圖和實驗流程圖。學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習指導的作用，利于學生自主學習能力和思考能力的培養。

1.1.2 實驗課堂教學

傳統的實驗課堂教學為教師講解或演示，學生被動接受的方式。本研究基于“翻轉課堂”的理念，實際上將課堂教學過程拆分為兩個部分：引導學生課前自學和實驗課堂教學翻轉。首先，教師為了幫助學生了解實驗原理，理清實驗思路，利用信息技術的優勢，提前通過“課堂派”或“雨課堂”等互動教學軟件，提供給學生生動詳細的教學視頻，包括儀器操作使用的演示，并提出幾個問題供學生思考。學生通過觀看視頻，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“預實驗”。其次，課堂由教師“講授-演示”的教學模式改為學生“演示-講授”式。學生在課堂上充分發揮其教學主體作用，參與教學過程和教學評價，使學生由知識接受的被動者，轉換為主動動手演示的講授者。學生在課堂上根據自己實驗預習的情況，自己講解實驗思路并動手進行操作，其他學生則積極進行討論，對該學生的演示進行評價。在學生講解過程中，教師更多的是起到引導、指導的作用，提出一些問題，鼓勵學生積極參與討論和發言。

1.1.3 實驗課堂總結和反思

傳統的實驗課堂教學為教師根據各組學生實驗情況做簡單點評，學生被動式接受，很難進行主動的反思總結，不利于學生認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生的實驗過程，實驗過后進行回程播放，讓學生進行小組討論，通過小組成員之間的相互質疑，發揮群體智慧，使學生能夠識錯、糾錯，主動進行反思和總結，從而更加深入的了解實驗內容和實驗操作規范，進而培養學生發現問題以及解決問題的能力，提高學生的自主學習意識。

1.1.4 實驗成績評價

傳統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，區分度不高且無法真實地反映學生對于實驗的掌握情況，也不利于培養學生的自主思考和動手實操能力。本研究為激發學生學習的動力，對實驗課成績評定方式進行了完善。教師對學生的預習情況、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生對于不同實驗的思考和掌握情況。

1.2 翻轉課堂教學實例

以“自來水總硬度的測定”為例，本實驗的實驗目的是掌握EDTA標準溶液進行絡合滴定的標定方法；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，通過提出問題引導學生進行實驗預習。例如：①什么是水的總硬度？“硬水”對于工業生產生活的危害。②絡合滴定中加入緩沖溶液的作用是什么？預先告知學生提前搜集資料，明確實驗原理、實驗目的，形成總體實驗思路，并且預設實驗中有可能出現的問題以及解決方案。通過“課堂派”教學互動軟件，提供學生給EDTA標準溶液標定以及絡合滴定的教學操作視頻，包括用容量瓶配制標準溶液，酸式滴定管的清洗及使用，絡合滴定滴定終點的判斷(溶液由紅色變為純藍色)等，讓學生寫出“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，完成實驗預習報告。

本實驗的實驗步驟包括：(1)EDTA標準溶液的配制和標定；(2)EDTA標液的稀釋；(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，老師將提醒學生實驗注意事項，包括EDTA標準溶液配制中鎂鹽劑量，在EDTA的標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。學生根據教師的提示，再根據自己實驗預習的情況，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，提出一些問題，其他學生則進行積極討論，并記錄該生的實驗不足及改進的意見。待實驗結束后，先由實驗操作者回看操作視頻，快速總結自己的實驗過程的優勢以及不足，與小組成員相互討論之后，由學生代表對該操作學生的實驗進行總結性評價。最后，由教師總結學生在實驗操作中經常性錯誤，比如部分同學在絡合滴定前沒有對EDTA標準溶液進行標定，故提醒學生在進行所有的滴定操作前都要對標準溶液進行標定，才能夠保證實驗的準確性。另外，部分同學對滴定終點的判斷過早或者過晚，這樣都會對實驗結果造成較大的誤差。此外，極少數同學進行滴定操作時，滴定速度過快，錐形瓶沒有進行充分的搖晃，造成滴定結果偏大。如若部分同學對于酸式滴定管的操作有誤時，老師需親自示范，使學生過掌握規范的實驗操作。同時需要提醒學生，一定要規范實驗操作，盡量避免操作不規范引起的實驗誤差。

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

1.3 翻轉課堂效果

在進行實驗改革之前，學生普遍存在實驗預習流于形式、實驗原理不清楚、自主思考較少和實驗操作不規范等現象。經過進行“翻轉課堂”的教學改革，分析化學實驗的教學效果有了較大程度的提高。大多數學生能夠認真完成實驗預習、繪制實驗流程圖，課堂上認真演示操作、積極討論、回答問題，課后認真規范書寫實驗報告。通過教學改革和探索，激發了學生對于分析化學實驗學習的積極性，提高了學生自主思考的能力，試一次有益的教學改革試驗。

2 結 語

通過對本校材料化學專業學生分析化學實驗課程進行“翻轉課堂”教學模式進行探索和實踐，發現“翻轉課堂”教學模式有助于提高學生獨立自主學習能力，不僅能加深對于專業理論知識的理解，還能鍛煉學生操作實踐的能力，有助于培養具有創新能力的應用型專業人才。當然，此次探索中也存在教學中的不足和問題，教師在課堂上需要更加具有引導性，提高學生演示討論的效率，同時完善成績評價制度，從而真正使“翻轉課堂”成為受學生歡迎的教學模式，激發學生的學習熱情和主動性。