《分析化学实验》翻转课堂教学模式探索*

王 坤，廖 爽，邓前军

(佛山科学技术学院材料科学与能源工程学院，广东 佛山 528000)

当今社会信息技术快速发展，学生的学习习惯已发生了较大的改变，特别大学生的信息获取能力和自学能力都已经比较强，这就对新时代的高等教育提出了更高的要求。而根据新的人才培养大纲，材料化学专业需要培养具有较高专业知识水平、具有一定创新精神的高素质应用型人才。因此，每一门课程的教学过程都要注重培养学生的自主思考能力和动手实操能力。我校分析化学实验课程是材料化学专业学生最主要的基础必修实验课程之一，教学目标是使学生加深对分析化学基本理论知识和概念的理解、训练学生熟练规范的分析化学实验基本操作技能，培养学生的自主创新能力和严谨的科学态度[1]。目前，我校分析化学实验课程的教学方法比较单一，大多数教师仍采用课堂讲解，学生被动接受，学生实验课临场学习，只能复制老师的思路和操作，无法激发学生实验课自主思考和实践动手能力的主动性[2]。

“翻转课题”的教学理念首先是由美国科罗拉多州落基山“林地公园”高中的2名化学教师在2007年提出的，他们为了帮助旷课学生补习功课，将课堂PPT课件结合实时讲解的演示视频上传到网络。在之后的教学中，这两名教师尝试让正常上课的学生课下同样观看视频，而课上时间主要用来解决作业问题，这一模式受到学生的欢迎。2011年，美国的萨尔曼·可汗创立可汗学院，使翻转课堂被大众所熟知，并形成了系统的教学理念，成为全球教育界关注的教学模式。国内一些发达地区的中小学，如重庆聚奎中学、深圳南山实验学校等先后引进翻转课堂教学模式。而翻转课堂这种教学模式相对于中小学教学，更适合于大学课程的教学，特别是需要培养学生自主学习、创新思维与动手实操能力的实验课程。因此，国内许多高校各类课程中陆续引用借鉴并探索“翻转课程”具体实施的方案[3]。

翻转课堂是一种创新的教学理念，与当今信息技术的发展相结合，提倡以学生为本，先学后教，将传统的教学过程翻转过来。学生由“知识接受者”变为“自主学习者”，在课下自己通过网络资源自主学习；教师由“知识教授者”转变为“课程引导者”，在课堂上帮助学生巩固知识，通过交流解决学生的问题，有利于提升学生的主观能动性，培养学生主动学习和思考的能力[4]。笔者尝试将“翻转课题”应用于分析化学实验课的教学过程中，对学生学习效果的改变进行研究。

1 翻转课堂教学改革

1.1 翻转课堂教学模式设计

1.1.1 实验预习

传统实验课堂的实验预习方式，往往是学生直接把教材的相关内容抄袭一遍，应付了事，导致学生对于实验的提前预习流于形式，不能起到很好的预习效果。本研究探索了新的实验预习报告形式，将文字式预习报告改为流程图式。课前教师根据当次实验课内容预先提出几个与实验相关的问题，要求学生通过预习教材，查阅资料，在自己脑中形成总体的实验思路，写出实验的原理和步骤，同时能够总结实验过程，画出实验装置图和实验流程图。学生通过绘制实验流程图的过程，能够较为深入地掌握不同实验的原理和操作，能够真正有效地起到预习指导的作用，利于学生自主学习能力和思考能力的培养。

1.1.2 实验课堂教学

传统的实验课堂教学为教师讲解或演示，学生被动接受的方式。本研究基于“翻转课堂”的理念，实际上将课堂教学过程拆分为两个部分：引导学生课前自学和实验课堂教学翻转。首先，教师为了帮助学生了解实验原理，理清实验思路，利用信息技术的优势，提前通过“课堂派”或“雨课堂”等互动教学软件，提供给学生生动详细的教学视频，包括仪器操作使用的演示，并提出几个问题供学生思考。学生通过观看视频，主动思考实验原理和思路，对实验仪器操作使用有了直观的认识和了解，从而更加深入理解实验的全过程，在轻松的氛围中完成脑中的“预实验”。其次，课堂由教师“讲授-演示”的教学模式改为学生“演示-讲授”式。学生在课堂上充分发挥其教学主体作用，参与教学过程和教学评价，使学生由知识接受的被动者，转换为主动动手演示的讲授者。学生在课堂上根据自己实验预习的情况，自己讲解实验思路并动手进行操作，其他学生则积极进行讨论，对该学生的演示进行评价。在学生讲解过程中，教师更多的是起到引导、指导的作用，提出一些问题，鼓励学生积极参与讨论和发言。

1.1.3 实验课堂总结和反思

传统的实验课堂教学为教师根据各组学生实验情况做简单点评，学生被动式接受，很难进行主动的反思总结，不利于学生认识自己实验过程的不足，以及对类似实验的探索、改进及提升[5]。本研究将在课堂上全程录制学生的实验过程，实验过后进行回程播放，让学生进行小组讨论，通过小组成员之间的相互质疑，发挥群体智慧，使学生能够识错、纠错，主动进行反思和总结，从而更加深入的了解实验内容和实验操作规范，进而培养学生发现问题以及解决问题的能力，提高学生的自主学习意识。

1.1.4 实验成绩评价

传统的实验课考核方法较为单一，一般仅凭平时实验报告和期末实验操作考核成绩来评定，区分度不高且无法真实地反映学生对于实验的掌握情况，也不利于培养学生的自主思考和动手实操能力。本研究为激发学生学习的动力，对实验课成绩评定方式进行了完善。教师对学生的预习情况、课堂实验演示讲解情况、课堂讨论积极性、回答问题情况、实验操作和实验报告完成情况进行综合考量，形成学生的平时成绩，且增大平时成绩占总成绩的比重到50%，从而更能反映每一次学生对于不同实验的思考和掌握情况。

1.2 翻转课堂教学实例

以“自来水总硬度的测定”为例，本实验的实验目的是掌握EDTA标准溶液进行络合滴定的标定方法；以及熟悉金属指示剂的变色原理和使用原则，掌握对滴定终点的判断。在进行实验课之前，通过提出问题引导学生进行实验预习。例如：①什么是水的总硬度？“硬水”对于工业生产生活的危害。②络合滴定中加入缓冲溶液的作用是什么？预先告知学生提前搜集资料，明确实验原理、实验目的，形成总体实验思路，并且预设实验中有可能出现的问题以及解决方案。通过“课堂派”教学互动软件，提供学生给EDTA标准溶液标定以及络合滴定的教学操作视频，包括用容量瓶配制标准溶液，酸式滴定管的清洗及使用，络合滴定滴定终点的判断(溶液由红色变为纯蓝色)等，让学生写出“自来水总硬度的测定”实验的原理和步骤，画出实验装置图和实验流程图，完成实验预习报告。

本实验的实验步骤包括：(1)EDTA标准溶液的配制和标定；(2)EDTA标液的稀释；(3)自来水总硬度的测定；(4)硬水硬度的测定。在正式实验之前，老师将提醒学生实验注意事项，包括EDTA标准溶液配制中镁盐剂量，在EDTA的标定中氧化锌或碳酸钙的剂量需事先计算，注意PH值变化适时加入三乙醇胺，同时需要注意指示剂铬黑T的剂量添加。学生根据教师的提示，再根据自己实验预习的情况，以便演示实验步骤，一边讲解实验思路，在其过程中，教师适时进行引导，提出一些问题，其他学生则进行积极讨论，并记录该生的实验不足及改进的意见。待实验结束后，先由实验操作者回看操作视频，快速总结自己的实验过程的优势以及不足，与小组成员相互讨论之后，由学生代表对该操作学生的实验进行总结性评价。最后，由教师总结学生在实验操作中经常性错误，比如部分同学在络合滴定前没有对EDTA标准溶液进行标定，故提醒学生在进行所有的滴定操作前都要对标准溶液进行标定，才能够保证实验的准确性。另外，部分同学对滴定终点的判断过早或者过晚，这样都会对实验结果造成较大的误差。此外，极少数同学进行滴定操作时，滴定速度过快，锥形瓶没有进行充分的摇晃，造成滴定结果偏大。如若部分同学对于酸式滴定管的操作有误时，老师需亲自示范，使学生过掌握规范的实验操作。同时需要提醒学生，一定要规范实验操作，尽量避免操作不规范引起的实验误差。

本研究将把实验课成绩评定方式分为实验预习报告、课堂实验操作及讲解、课堂讨论及总结反思、实验报告四个部分。其中，实验预习报告以及实验报告各占15%，课堂实验操作及讲解和课堂讨论及总结反思各占35%。提高实验操作及讲解、课堂讨论及总结反思两部分部分的分值，更能清晰反映每一次学生对于不同实验的思考和掌握情况。此外，还有利于激发学生的自主学习意识，提高学生的问题探究能力，充分发挥学生的主体性作用。

1.3 翻转课堂效果

在进行实验改革之前，学生普遍存在实验预习流于形式、实验原理不清楚、自主思考较少和实验操作不规范等现象。经过进行“翻转课堂”的教学改革，分析化学实验的教学效果有了较大程度的提高。大多数学生能够认真完成实验预习、绘制实验流程图，课堂上认真演示操作、积极讨论、回答问题，课后认真规范书写实验报告。通过教学改革和探索，激发了学生对于分析化学实验学习的积极性，提高了学生自主思考的能力，试一次有益的教学改革试验。

2 结 语

通过对本校材料化学专业学生分析化学实验课程进行“翻转课堂”教学模式进行探索和实践，发现“翻转课堂”教学模式有助于提高学生独立自主学习能力，不仅能加深对于专业理论知识的理解，还能锻炼学生操作实践的能力，有助于培养具有创新能力的应用型专业人才。当然，此次探索中也存在教学中的不足和问题，教师在课堂上需要更加具有引导性，提高学生演示讨论的效率，同时完善成绩评价制度，从而真正使“翻转课堂”成为受学生欢迎的教学模式，激发学生的学习热情和主动性。