翻转课堂下“伪断层式”化学实验教学模式的构建与实施

朱 烈 王 祥

渤海大学化学化工学院 辽宁锦州 121013

大学化学实验是培养化学各专业学生综合能力的基础性课程。通过该课程的学习，不仅能够激发学生对化学的学习兴趣，也能够培养学生的实践动手能力、独立思考能力、创新能力，从而提高学生的综合素质。然而，在传统的实验教学模式中，通常是教师在课前花费大量的时间和精力来讲解实验知识和操作规程，而学生在听完讲解之后，只是在规定的课时内机械地进行实验操作。如此的教学方式，使学生在真正的实验过程中只是按照书本中的实验步骤进行简单的操作，缺乏主动学习、独立思考和实践动手能力，甚至在实验过程中出现操作过程混乱的情况；而实验后又经常会出现很快就忘记了实验内容、操作记忆很模糊、对实验设备名称记忆不清等状况，最终导致“抄书式预习”和“抄书式实验报告”等问题。因此，传统化学实验教学模式不仅教学效果不理想，而且也不能达到培养学生的综合能力的目的。 因此，设计和建立合理有效的教学模式和方法，是解决此问题的关键。

1 翻转课堂下的实验教学

实践表明，翻转课堂教学模式在理论课的教学过程中目前已表现出一定的优势[1,2]。在提高实验教学效果中，翻转课堂教学模式的优势也逐渐突出[3]。在实验教学过程中，翻转课堂的引入，不仅从多方面打破了传统实验教学中教师讲、学生听、简单练的教学形式，而且也能够弥补化学实验教学中传统教学模式的不足。然而，翻转课堂教学模式的引入，在实现培养学生的综合能力的过程中，并不是唯一的“关键点”，翻转课堂与有效的实验教学方法相结合，才是实现提高学生的学习积极性和效率、学生自主学习能力、实验反思和解决问题的能力的最佳途径。因此，在翻转课堂的框架下，建立和实施有效的实验教学模式对于培养学生的综合能力是至关重要的。

2 “伪断层式”化学实验教学模式

2.1 “伪断层式”化学实验教学模式的提出

“伪断层式”化学实验教学模式打破了传统的实验教学模式，在翻转课堂的教学理论的指导下，将传统的实验教学模式进行改革。“伪断层式”化学实验教学模式是以课前的“问题式预习”、课中的“探究性实验”、课后的“双重性总结”为改革的基本框架的，将“抄书式预习”转变为“问题式预习”、“教师为中心”转变为“学生为中心”、“机械性实验”转变为“探究性实验”、“抄书式实验报告”转变为“双重性总结”为改革内容，从而设计和建立有效的实验教学模式，使学生在不断学习和思考中，独立完成实验，从而培养学生的自主学习、独立思考和实践动手等综合能力。

2.2 “伪断层式”化学实验教学模式的构建

在翻转课堂教学理论的指导下，以化学的学生培养目标为指导，以培养学生的综合能力为思想，将传统的实验教学模式从多角度进行改革，重新设计和建立新的实验教学模式，从而构建了“伪断层式”化学实验教学模式(如图1所示)。从图1中我们可以看出，从预习到总结的整个实验教学过程中，这种教学模式呈“伪断层式”分布。每一个“伪断层”表示为一个教学环节，同时又包含着多个细节。但是，伪断层与伪断层之间并非是独立存在的，而是存在着密切的指导、反馈等关系，因此，在这里将其称为“伪断层式”。这种全新的“伪断层式”实验教学模式，不论是在预习的过程还是在实验的过程，均充分包含了对学生的自主学习能力、独立思考能力、实践动手等综合能力的锻炼和提升，从而实现培养学生的综合能力的教育目标。

图1 “伪断层式”化学实验教学模式

2.3 “伪断层式”化学实验教学模式的实施

2.3.1 教学内容的审视与问题梳理

在如上提出的教学模式中，教师先要在课程标准的指导下针对教学目标对教学内容进行重新审视，并根据教学内容进行教学资源的设计，如事先录制的演示视频、使用的课件及参考书目、学生自学途径的指南、预习报告和实验报告的格式要求等。进行分类汇总的同时，通过有效的途径(如网络、QQ等)，与学生实现资源共享，以备学生在自主学习过程中参考有据。重要的是，要将教学内容中的知识点逐一进行“问题化”，并设计出用于指导学生自学的“自主学习任务书”。例如，以基础化学实验中“常见非金属阴离子的分离与鉴定”为例，通过对实验的教学内容进行总体梳理后，可提出如下系列问题。

(1)实验的目的和原理是什么？—学习和掌握常见的非金属阴离子的鉴定方法和原理。

(3)每种阴离子的鉴别方法是什么？—以I-离子的鉴定为例：取3滴KI溶液至试管中，向其加入2滴H2SO4、10滴CCl4。然后向其加入氯水，不断震荡试管，观察CCl4层颜色的变化。

(4)反应现象是什么？—CCl4层的颜色由无色变为紫色，然后紫色退去。

(5)每种阴离子的鉴别原理和化学反应方程式是什么？

(6)使用过程中需要注意什么？—例如，加入Cl2后，一定要充分震荡或搅拌溶液。

以上这些问题需要学生在课前通过自主学习进行一一解决，不能解决或模糊的问题做好记录，并形成预习报告。

2.3.2 “问题式”预习

(1)自主学习任务书

自主学习任务书，通常包括要求自学的主要内容、自学遇到的困惑部分等。自学的主要内容部分是教师根据教学内容所提出的系列问题，需要学生通过自学的方式一一作答，此部分为任务书重点。自学遇到的困惑是指学生在自学的过程中遇到的不会回答、不确定或存在疑惑的问题，在此需一一列出，并要求在课中进行探究和解决。

(2)学生自主学习过程

学生根据教材中设计的实验过程(教材中通常会列出实验步骤)对任务书所提出的问题以自主学习的方式，通过相关的途径完成任务书中规定的任务。

(3)预习报告

学生在完成任务书所提出的问题的同时，根据预习报告的要求，完成预习报告的书写，课前需上交批改，作为考查学生自主学习程度和平时成绩的依据，同时能够为教学方案的改进提供有利的反馈。

以上教学方案的实施，不仅避免了以往“抄书式预习报告”现象的出现，同时也能够督促学生自主学习，从而培养学生的自主学习能力。

2.3.3 “探究式”实验

特别强调：由于学科的原因，要求教师在课前必须就本次实验的总体内容和实验过程中的注意事项进行介绍，尤其是注意事项要特别强调。

教师需要在课前对整体的实验过程进行合理的设计和总体把握。例如，如何开展实验？实验过程中，哪些重要的问题需要提出？以何种方式提出？如何调动学生参与探讨的积极性？如何分组(通常是2个人一组)？此后，学生便可以按照规定的实验步骤逐步开展实验。 要求学生带着预习的问题，根据相应的实验开展实验，尤其是鼓励学生要独立操作，做到“大胆、小心”。此过程中时刻要求学生不断思索：原理是什么？化学反应方程式是什么？实验过程中，加入某种试剂的目的是什么？会出现什么现象？如果与预期的结果不一样，原因是什么？教师可以随时跟学生进行互动交流，可以随时提出问题；也可通过观察，针对学生的实际情况进行个别指导和点拨，对学生课前预习中做错和不懂的地方，可以通过师生、生生互动交流解决，充分利用课堂时间帮助学生领会、吸收、应用、提升。

以S2O32-离子为例：

需要哪些仪器和试剂？—Na2S2O32-溶液和AgNO3溶液；

如何操作？—取3滴Na2S2O32-溶液置于试管中，加入10滴AgNO3溶液，震荡；

现象是什么？—出现白色沉淀，迅速变成棕色，又变成黑色；

方程式是什么？

以上教学方案的实施，不仅能够培养学生的独立探索、独立解决问题以及实践动手能力，也能够提高学生的思维能力。

2.3.4 “双重性”总结

主要包括课上的总结和课下的实验报告两部分。

(1)课上总结和反思

学生经过独立操作、协作学习之后，教师要鼓励学生对问题的解决情况进行成果交流和总结，也可以展示个人或小组的成果。例如，展示自己的实验现象等；遇到了困难，自己是如何解决的？让学生大胆展示，提高学生的信心和胆量。同时，教师要引导学生进行自主反思，反思和总结自己在实验中做得好的地方以及不足之处，在以后的实验中要注意和改正。同时，鼓励学生说出不理解的地方、教师提出的、学生忽略的问题此时可以集中解决。对于大部分学生可能没有重视和不理解的问题，教师可以提出，引导学生一起思考，最后解决这些疑惑。同时，学生的反馈也为以后的实验教学方案的改进提供依据，从而不断提升教学效果和效率。

(2)实验报告

实验报告不仅是评价学生实验结果的重要组成部分之一，也是学生对知识巩固和提升的重要途径。此部分需严格强调报告不可以“抄书”。也就是说，在总体框架大体一致的情况下，学生要严格按照自己的操作过程详细地书写。另外，要求学生写出实验过程中遇到的问题及解决办法、实验心得等内容，进一步加深学生对实验内容的印象。

以上教学方案的有效实施，便于提高学生自我总结和反思的能力。

3 “伪断层式”化学实验教学模式的特色与创新

“伪断层式”化学实验教学模式以培养和提高学生的综合能力为目标，在翻转课堂的教学理论的指导下，打破了传统的实验教学模式，从预习、实验、总结三方面对其进行了“伪断层式”的特色改革和创新，即从“抄书式预习”到“问题式预习”的改革，从“教师为中心”到“学生为中心”的改革，从“机械性实验”到“探究性实验”的改革，从“抄书式实验报告”到“双重性总结”的改革，从而建立了有效的实验教学模式。与传统的实验教学模式相比，该实验教学模式的实施有利于培养学生的自主学习、独立思索、解决问题以及实践动手能力，提高学生的思维能力，从而实现培养学生综合能力的目标。

4 结语

本文提出的翻转课堂下的“伪断层式”实验教学模式在基础化学实验课程中的有效实施，完全可以实现大学化学实验教学的目标，即培养学生的自主学习能力、实践动手能力，帮助学生掌握基本的实验技能，养成良好的操作习惯进而提高学生的综合素质。因此，该实验教学模式，不仅适用于基础化学实验课程的教学，同时也能够适用于本学科内其他实验课程的教学，乃至非化学学科的实验课程教学。