普通化学实验教学中的翻转课堂案例设计

肖瑞杰 赵学艳 朱桃花 曹桂荣

摘  要 针对普通化学实验课程的特点，探讨其“课前认识、课中加深、课后巩固”的翻转课堂教学设计。以“工业硫酸铜的提纯”为实验案例，通过翻转课堂在学习目标、活动主体与教学流程上的教学设计，详细阐述以学生为中心的教学方案，并详细评价其教学实践，研究成果为相关研究积累了经验。

关键词 普通化学;实验教学;翻转课堂;工业硫酸铜的提纯

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）22-0129-03

Teaching Case Design for Flipped Classroom of General Chemi-cal Experiment//XIAO Ruijie， ZHAO Xueyan， ZHU Taohua， CAO Guirong

Abstract According to the characteristics of general chemical experi-

ment curriculum， probing the teaching design of flipped classroom was discussed in this paper， including transferring of pre-class under-

standing， deepening in class， consolidation post-class. Based on the case of purification of industrial copper sulfate， through the flipped classroom in the teaching design of learning targets， active subjects and process of instruction， the student-centered teaching has been elaborated in detail， and teaching practice has been comprehensive evaluated， experiences for relevant research are accumulated based on research results.

Key words general chemistry; experimental teaching; flipped class-room; purification of industrial copper sulfate; teaching case design

1 前言

普通化学是防灾科技学院资源勘查工程、地质学、勘查技术与工程和地下水科学与工程等专业的一门重要学科平台课。该课程理论部分主要传授给学生化学反应的基本理论知识和物质结构方面的知识，培养学生运用化学的观点和所学的化学知识来分析问题、解决问题的能力。实验教学内容是普通化学基础知识链中必不可少的一个重要部分，其实验教学实施对普通化学教学质量的提高有着显著的作用，通过实验课的学习，加深、巩固并扩大学生对所学基本理论和基本知识的理解。

实验以一个自然班的形式循环授课[1]，如地下水科学与工程专业18级的一个班级，而实验课基本通过四个步骤来实现：课前预习—课上讲解—动手实验—完成报告。这种传统形式的教学过于单一，也存在很多问题，如实验课前预习只是抄书，教师课上讲解示范，后排学生看不清，导致操作不准确，甚至对仪器不认识，失手将其损坏等。为了弥补这种教学形式的不足，进一步提高学生的动手实践能力，随着互联网的发展及翻转课堂教学方法在全世界的流行，开展将其应用在普通化学实验教学中的研究已是迫在眉睫。

2 化學实验翻转课堂教学环节的设计

翻转课堂重新分配调整了课堂内外的时间，将学习的决定权进行转移，由教师转移给学生，即学生通过教学视频在课前完成对实验知识体系的学习，而课堂上教师以问题为导向与学生探讨和交流学习心得，从而达到教学目标，内化所学知识[2-5]。实验课程的翻转教学依托微信与QQ平台，结合实际的教学要求，构建三步翻转课堂模式：课前认识—课中加深—课后巩固。具体步骤如图1所示。

3 “工业硫酸铜的提纯”实验翻转课堂教学设计

以普通化学课程中的“工业硫酸铜的提纯”实验为例，结合翻转课堂教学模式，提出“课前认识—课中加深—课后巩固”的翻转课堂教学设计，即：通过简短的教学视频引导学生对实验教学的目的与原理、实验仪器药品及实验过程有一定的初步认识，然后通过任务单针对实验中存在的问题进行思考;课堂上以学生为主体，以任务单中的问题为导向，分组讨论并答疑，指导学生进行实验仪器操作;课后学生根据实验数据完成相应的实验报告，并就实际实验中存在的相关问题与教师进行讨论，从而达到师生共同反思。

课前短视频设计  实验短视频是将书本上的实验内容及实验操作制作成视频内容，相比书本内容更加形象直观，可以更好地调动学生积极性，激发学生思考能动性。针对实验制作了教学视频，工业硫酸铜提纯实验视频内容包括实验目的、原理、所需药品、仪器、步骤及实验过程中应注意的问题，其中加热溶解、常压过滤、减压过滤、蒸发结晶等通过视频更直接生动地展示，也利于多次观看。此实验中过氧化氢的用量、pH调节以及蒸发结晶时酒精灯停火时间的早晚是决定实验成败和产率多少的关键，因此在视频中要着重标注，引发学生去思考。

课前任务单设计  学习任务单是课前认识中必不可少的环节，在翻转课堂整个过程中起到引导的作用，以教学目标为导向设计可执行的教学任务，可以引导学生理出清晰的实验思路，对实验有宏观的认识，也可在知识间的有效联系中培养学生化学学科的分析思维能力。依托微信或者QQ平台，以“工业硫酸铜的提纯”实验为例，具体任务单设计如下：

【问题1】本实验所需儀器及药品有哪些？实验原理是什么？

【问题2】本实验选择的氧化剂为什么是H2O2？

【问题3】酒精灯在使用过程中的注意事项有哪些？

【问题4】实验过程中为什么加入过量的H2O2？如何除去？

【问题5】在除去Fe3+杂质时，为什么要控制pH=4？

【问题6】实验中去除Fe3+杂质时，为什么需要加热片刻？不加热的后果是什么？

【问题7】本实验中分为常压过滤和减压过滤，两种过滤的区别是什么？什么情况下使用？

【问题8】为什么在蒸发浓缩前要先调节pH=2？如果不调节会出现什么情况？

【问题9】蒸发浓缩时，过早或过晚停火各有什么不利？

课中讨论及学生实验操作  课程中，教师以任务单中的上述九个问题为导向，采取探讨的方式与学生进行交流讨论，便于检验学生预习的效果，引导学生深化知识要点;谈论结束后给学生留有大部分时间，让他们独立完成实验。在实际操作中，教师要做好指导工作，对不规范的实验操作给予纠正和正确指导，解答学生实验中的疑惑。但是一个实验十多个学生同时开展，教师很难面面俱到，因此，学生可以通过手机微信平台和QQ平台观看教师给推送的操作视频，这样可以更直观有效地获得准确的教学信息，更容易掌握规范的仪器操作。例如长颈漏斗中滤纸的折叠，以及漏斗的操作、布氏漏斗的使用等，通过观看视频可以使学生尝试自行解决实验中出现的问题。翻转课堂这种新型教学方式真正保证了学生在教学中的主体地位，实现了高效课堂[6]。

课后交流反思  实验结束后，学生结合实验中的实际情况认真撰写实验报告，内容不仅涉及实验目的、实验原理、实验药品、实验步骤和数据，还要有课中的讨论与思考部分，使学生对本次实验有深层次的思考。例如：

1）本实验产品中还有哪些杂质？实验过程中如何减少产品的杂质含量？

2）本实验除了用过氧化氢做氧化剂，你还能想到几种物品作为本实验的氧化剂？

3）通过本实验你收获了什么？

学生也可通过微信平台或者QQ平台对于未掌握的知识重新进行温习，在撰写实验报告过程中如果遇到实验数据处理等方面的问题，也可通过线上平台反馈问题，与教师进行实时沟通。

4 翻转实验课堂考核办法及教学效果

翻转实验课堂考核办法  以往普通化学实验考核主要通过两个方面展现，即平时考勤和实验报告。这种考核方式主要看中结果，而对实验过程考虑较少，公平客观地反映各位学生的真实学习情况很难，也不能发挥学生主观能动性。结合学校实际情况，同时借鉴各大知名高校实验考核办法[7]，考核成绩改由两大块组成，即平时成绩和期末成绩，成绩组成和权重分值如表1所示。

为了让学生实验操作更规范，注重实验的每一个环节，调动主观能动性，在新的考核办法中囊括了翻转课堂所有实验教学过程，以此作为考核的参考。平时成绩所占比例较以往有所提高，主要从课前预习、课堂表现、实验操作这三个方面进行考核：课前预习考核主要是对雨课堂上学习课前视频资料以及完成任务单的情况进行评定;课堂表现考核主要是针对课中交流讨论环节、出勤、实验态度等;实验操作考核主要是针对学生对实验仪器操作的规范性，现场打分并给予指导。期末成绩主要是看实验报告的完成情况与实验数据的记录，以及实验过程中致使实验数据效果不理想的原因分析。

翻转实验课堂教学效果  通过普通化学实验教学改革，翻转实验课堂教学取得以下几方面的成效。

1）学生预习质量显著提高，对实验中的知识掌握加强明显。利用微信或QQ平台推送课前讲授视频、实验操作演示视频和学习任务单，让学生在课外完成学习任务，使得学生掌握主导权，可以使每一个学生获得准确的教学信息，思考的时间大大增多。同时，教师可以对学生课前预习进行监督，很好地督促检查学生完成预习情况，避免学生应付了事。

2）充分调动学生学习的积极性，激发学生思考的主观能动性，确定课堂教学中学生的主体地位，更好发挥教师的引领作用。

3）学生的化学实验操作规范性更强，获得的实验结果更为理想。课前的操作视频使学生对实验操作更直观、更立体，给学生留有足够的实验操作时间，在实验操作过程中提高了实验效率。

4）提高了教师的专业知识水平。教师在翻转课堂中需要查阅大量教学材料，如实验操作视频的录制，需要录制大量的素材进行剪辑，还要根实验过程中遇到的实际问题进行调整。

5 结语

以学生为主体的普通化学翻转课堂教学设计，借助微信或QQ平台实施教学，不仅激发和提高了学生的学习积极性与主观能动性，而且提高了教师的专业知识水平，使得教学质量明显提高。但在实验教学改革的道路上仍存在不足，需要不断改善，例如：完善实验教学资源库，目前只是单个实验项目的资源，今后还需要进一步把化学实验中涉及的基础仪器操作视频和讲授丰富到资源库中;需要加强管理实验课程中学生对手机的使用，避免学生因手机的不当使用影响教学效果。因此，翻转课堂在普通化学实验教学中应用的研究改革仍需要进一步加强与完善，从而不断提高教学质量。■

参考文献

[1]韦文珍，杨金凤，边丽.浅谈我校《实验化学》大循环式教学中依然存在的问题与改进措施[J].广州化工，2015（2）：

132.

[2]孙亚云，谢文娟，边丽，等.“实验化学”翻转课堂教学案例设计[J].化学教育，2018（6）：22-26.

[3]陈煜，胡洁，朱一鑫，等.基于雨课堂平台的有机化学实验翻转课堂教学模式的研究与实践[J].化学教育，2019（14）：

32-36.

[4]蒋卫华，马江权，姜艳，等.翻转课堂在大学有机化学实验教学中的实践与探讨[J].化学教育（中英文），2018（6）：

31-34.

[5]王海霞，王婉秦，蒲敏，等.翻转课堂模式在光度法测铁实验教学中的应用[J].大学化学，2017（6）：13-17.

[6]冯艳斐.雨课堂在有机化学实验教学中的应用探究[J].广东化工，2018（7）：266-267.

[7]安胜姬，吕蕾，郑松志.国内8所大学基础有机化学实验课程现状调查[J].实验室研究与探索，2018（1）：150-153.