翻转课堂在有机化学实验教学中的应用

郑婷婷 杨莹 薛雨婷 吴昱舫(首都师范大学化学系，北京 100048)

0 引言

在传统教学模式下，由于课堂时间有限，教师更注重实验原理及步骤的讲解，忽视了对学生实验探究能力的培养，也缺乏与学生的深入交流和针对性指导，导致学生实验能力和动手能力的不足。通过将有机化学实验与翻转课堂相结合将有效改善这一问题。课前学生观看教师录制的教学视频进行自主学习，通过查阅资料或师生交流来完成学习目标。这不仅帮助学生达成高阶认知目标，还提升了学生发现、分析、解决问题的能力[1]。课上教师通过视频反馈及时调整教学活动，引导学生完善知识体系，在给予学生充分的引导中完成教学角色的转换，与学生建立更牢固的师生关系，促进师生深入交流，从而给予每一位学生针对性的指导。这种教学模式充分激发了学生的兴趣，提高了学生的课堂参与度并帮助学生转变了传统观念，使学生真正掌握化学知识和实验技能[2]。

1 翻转课堂的理论基础

1.1 掌握学习理论

掌握学习理论是由美国著名心理学家和教育学家布鲁姆提出，他认为只要给予足够的时间和适当的教学，几乎所有学生对几乎所有内容都可以达到掌握的程度[3]。即学习能力较弱的学生对比于能力较强的可能要花更多的时间掌握知识。而通过课前观看实验教学视频的翻转课堂模式，能够满足学生在任何时间、任何地点反复学习课程，给予学生时间独立思考。这不仅提高了学生的实验探究能力，还无形中提高其自律能力和责任感[4]。

1.2 建构主义学习理论

建构主义学习理论认为知识是客观的，但他们更强调知识主要是由个体主动的建构而获得的。传统的教学模式中过于强调教师的传授而忽略学生在教学中的主体地位，导致知识是由学生被动建构的[5]。此外由于学生被实验时间及实验室条件等原因限制，学生缺乏实验操作的机会及对实验的探究。翻转课堂教学给有机化学实验提供了全新的教学模式，学生课前通过教师设置的问题情境自己去发现问题，课中在实际操作中去解决问题，课后去思考问题，从而完成了自主建构知识。但由于个体差异性，学生对知识的认知是不同且单一的，在相互协作的学习环境中，教师帮助学生将知识理解的丰富全面，共同完成对所学知识的意义建构。

2 翻转课堂优势分析

2.1 学生方面

2.1.1 达成高阶认知目标

布鲁姆的教学目标分类见图1。他将分析、解决及评价自己和他人的能力划分为高阶认知目标，翻转课堂就是高阶认知目标的体现[6]。多数人认为翻转课堂仅仅是教师将教学内容录成视频后让学生观看进行自学。实际上它强调的是：首先学生要学习知识，没有知识的教学方法是不成立的。在学生掌握领会知识的基础上，再进行知识的应用，既而培养学生的分析、解决问题的能力，直到学生能够进行自我及他人的评价，从而达成高阶认知目标并形成知识体系。

图1 布鲁姆教学目标分类

2.1.2 完成知识体系构建

传统教学中教师非常注重知识的讲授，导致学生被动学习。而翻转课堂则强调教师应引导学生主动建构知识。其中知识保持是学生完成知识体系构建的重要环节，它既是学生积累、应用知识的前提，又是学生进一步理解新知识的准备条件[7]。David A. Sousa曾对人们通过不同方式学习后的知识保持率进行统计见表1。数据表明，让学生更大程度参与到自主学习中能够帮助学生保持知识，完成知识体系的构建。翻转课堂教学通过运用视听结合、讨论、实践练习等方式帮助学生学会学习，并完成知识体系的建构。

表1 学习24小时后的知识保持率

2.2 教师方面

2.2.1 树立教师威信与师爱

教师的威信与师爱是教师与学生之间良好人际关系的体现，亦是教师有效影响学生的基础和前提。形成和维护教师的威信，保持真挚师爱，既是教师进行有效教育的重要条件，又是教师建立和谐师生关系的前提[8]。翻转课堂的教学模式大大延长了教师与学生的交流时间，并使教师与学生的交流更方便。在频繁的交流中学生更信任尊重教师，教师也逐渐了解学生的优势与不足，并帮助学生提高实验技能从而建立良好的师生关系。

2.2.2 提升教师的教育能力

预见能力：翻转课堂教学模式要求教师善于组织、运用教材，并且对本班学生的学习能力有准确的预估和对教学活动有一定的预见性。此外，随着互联网的飞速发展，教师也需不断学习，提升自己的教学技能。

传导能力：课前要求教师对教学大纲和教学目的充分理解，课上根据制定的教学计划组织课堂教学。此外，教师在知识的传导过程中需转变教育观念，给予学生充分的自由，培养学生主动性，训练学生发散性思维，引导学生学会学习。

监控能力：在翻转课堂模式下，由于学生课前自主学习的重要性，教师需及时关注学生的反馈并据此调整自己的教学设计，做到对教学过程有一定的监控性。在不断的改进与调整中逐渐提高教师的教学监控能力[9]。

3 翻转课堂教学模型构建

翻转课堂的教学模型由美国学者Gerstein[10]最先构建，他将课堂划分为体验学习、概念学习、意义建构以及展示应用四个阶段。后来众多学者也分别构建了教学模型。笔者借鉴他们的观点并结合有机化学实验的特点，构建了翻转课堂教学模型见图2。

图2 翻转课堂教学模型

笔者将学习地点划分为教师和网络平台，将知识的建构划分为课前、课上、课后。在网络平台上学生进行课前、课后的自主学习。课前学生根据学习清单自主学习，并按照学习清单和教学视频进行知识总结完成知识的初步建构；课后学生通过填写问卷调查进行学习反思，及时调整学习方法，在不断改进中学会学习。教室中学生进行课上的合作探究并将课前的理论知识与实践相结合。教师通过知识回顾将课前与课上内容紧密结合，并在小组合作探究、师生交流、巩固拓展的过程中帮助学生查漏补缺，逐渐完成知识体系的构建[11]。

4 有机化学实验翻转课堂教学模式设计

笔者以大学有机化学基础实验《甲基橙的制备》为例设计翻转课堂教学过程见图3。包括课前自主学习、课上合作探究以及课后评价与反馈环节。传统教学模式下学生学习知识主要通过知识的感知、理解、概括等环节逐步完成知识建构，而在翻转课堂模式下，笔者结合有机化学实验的独特性，利用知识回顾环节将课前自主学习与课上合作探究的教学活动紧密结合。引导学生完成由理论到实际的知识感知，由自主到合作的知识建构。

图3 有机化学实验翻转课堂教学模式

4.1 课前自主学习

学生观看教师录制的教学视频进行自主学习。教师在录制视频时应树立全局意识并提前查阅与《甲基橙的制备》相关的文献材料，且在视频中设置相应问题以确保教育活动目的的实现。此外，录制视频时需有明确的教学目标便于引导学生进行知识的建构。

4.1.1 感知知识

感知知识是学生理解及构建知识结构的起点，是学生学习知识由不知到知的开端。教师通过设计任务清单见表2，引导学生在观看视频前明确本次视频课的教学目标及学习任务，以此加强学生对知识的感知。而学生在任务清单的引导下学习，也有助于知识体系的初步构建。

表2 学习任务清单设计

4.1.2 理解知识

学生在完成感知环节后对实验有了初步认知，但由于个体差异性，学生可根据自己的实际情况合理安排观看时间和次数，完成学习清单上的任务。在此环节帮助学生明确实验要求、原理、步骤等，实现学生对知识更深层次的理解。

4.1.3 概括知识

任何知识都不是孤立的。教师在录制视频时要注重知识的联系与概括，这有利于学生发现知识之间的关联建构完整的“知识链”。此外，学生在观看教学视频时应注重把握知识间的内在联系，有条理的存储和记忆知识并进行概括，进一步实现知识构建。

4.1.4 应用知识

学生在概括知识环节中大致完成了知识的建构。教师利用视频发布测验题检验学生的知识掌握、运用程度。该环节将有效提高学生的分析、解决问题能力。而学生根据测验题进行查漏补缺，通过查看答案解析或查阅资料完成本次的课前自主学习，逐步完善自己的知识建构。

4.1.5 教学反馈反思

教师根据知识总结及测评分数对全班学生知识掌握程度进行评估并判断本次视频课的教学目标是否达成。通过教学反馈及时调整教学计划，为下一步教学活动打好基础。此外，教师也需针对教学反馈客观评价自己，吸取经验提高教育能力。

4.2 课上合作探究

学生通过课前自主学习对《甲基橙的制备》的理论知识有一定的认知，并建立了知识体系。但由于个体差异性，每名学生对知识的理解是不同且单一的。此外，鉴于有机化学实验的独特性，我们不仅要注重学生对实验原理、操作等理论知识的学习，还要着重培养学生的实验探究能力。因此在课堂上我们采用小组合作探究模式帮助学生完善知识体系的建构。师生共同完成对所学知识的意义建构，完成由理论到实践的过渡。

4.2.1 知识回顾

在翻转课堂的教学模式下，知识回顾环节起到了至关重要的作用——承上启下。由于学生课前预学了知识，课堂上教师可适当节省教授新知识的时间，并利用知识回顾环节引导学生分析知识间的内在联系，为协作探究环节打下基础。

4.2.2 协作探究

教师简要说明实验安排与注意事项后，学生分组讨论实验操作流程并进行仪器搭建。实验过程中，学生通过互相协作来探究《甲基橙的制备》的实验方法。而教师作为反馈的主体也应随时监控班级的状况，及时关注各组动态并进行针对性指导。同时对学生的实验操作进行评价，实验完毕后将其与改进措施统一下发，帮助学生规范实验操作，提高实验技能。

4.2.3 交流协商

实验完毕后各组拆除实验装置。首先由各个小组进行组内协商，根据记录的实验现象讨论原因以及在实验操作方面遇到的问题，从中锻炼学生的沟通能力。然后再由各个小组进行实验汇报，师生双方共同交流协商帮助学生查漏补缺，完善知识体系的构建。

4.2.4 知识总结

学生通过课前的自主学习与课上的合作探究将理论知识与实验操作相结合。并在操作中充分运用各种感官对所学知识进行验证。此外，实验带来的直观感受亦激发了学生的兴趣，调动了学生的积极性，加深了对知识的理解并启发学生自觉概括。

4.2.5 知识拓展

教师可结合实验提问学生具有推理性的问题引导学生将知识理解的丰富全面，如让学生总结实验中偶联反应的条件。指导学生完成由理论到实践再到理论的知识建构，加深对知识的感知及对知识体系的完善，真正完成本节课的学习。

4.3 教学反馈与反思

课后，学生仍可再反复观看教学视频及时进行学习反思。而教师根据学生的填写情况及课堂上学生的实验表现进行本节课的教学反思，深入分析翻转教学模式的收获与问题以便能够及时调整和制定更加合理的教学计划，从而在不断的改进与调整教学设计中逐步提升自己的教学能力。

5 结语

翻转课堂教学模式颠覆了传统教学，它将丰富的信息化资源与化学实验教学充分结合，为学生提供新型教学模式。虽然翻转课堂教学法是教育的大趋势，但现阶段其教学实施过程还过于单一，主要仍以视频为主。此外，由于传统观念的影响，学校和家长对翻转教学的态度以及学生的自控性和自主性等都在影响教学效果。翻转课堂模式还有许多亟待解决的问题，我们仍需找到适合中国学生的翻转课堂教学模式。