基于翻转课堂的《大学化学实验》教学设计＊——以“分光光度法测定水果中维生素C”为例

沙 鸥，陈晓兵，姚佳伟，胡卡利，刘 华，朱雨情，周 全，张梦亦

（1.江苏海洋大学环境与化学工程学院，江苏 连云港 222002；2.南京医科大学康达学院第一附属医院，江苏 连云港 222002；3.江苏海洋大学药学院，江苏 连云港 222002）

1 概论

《大学化学实验》 课程是多数工科院校对食品工程、生物工程、生物技术、水产养殖以及海洋科学等非化学化工专业开设的一门重要的化学类公共课程，旨在通过该课程教学，提高学生对化学基本理论的理解并强化实践操作技能，增强学生分析解决实际工程技术问题的能力[1]。但随着近年来我国高校招生规模的扩大，多数工科院校对招生专业未进行高中必考学科的限定，导致部分未选化学作为高考考试科目或化学基础差的学生进入非化学专业学习。由于大学化学教学需要学生有一定的化学基础，而实验课程的开展不仅需要较为深厚的专业基础知识，还需要学生有较强的动手能力。大类招生给《大学化学实验》教学带来了挑战，学生在理论知识运用与实验能力训练等方面均存在不足。因此，如何促进学生自主学习，提高学习积极性和主动性，激发学习兴趣，增强学习有效性成为各高校化学实验教学关注的重要方面[2]。

翻转课堂是在教育信息化下的新型教学模式，首先由美国学者Maureenlage 等在教授 “经济学入门” 课程时采用，2000 年另一名美国学者Baker 在第十一届大学教学国际会议上正式提出了翻转课堂（The classroom flip）的概念，此后美国科罗拉多州的两位化学老师开创性尝试将录制的教学视频以及制作的PPT 等课程资料上传至网络，让学生自主学习，为学习有困难的学生提供帮助，将学习的决定权从教师转移给学生，随之翻转课堂逐渐在全世界流行起来[3-4]。翻转课堂将传统课堂的“先教后学”改为“先学后教”，教师课前录制视频，制作PPT，提前给学生分配学习任务，学生课前通过教师提供的学习材料自主学习，课堂上教师与学生以互相提问等互动模式等替代传统的课堂教学，该模式近年来日趋受到世界各国研究者的关注[5]。

目前针对非化学类学生开设的《大学化学实验》课程教材为我校教师自主编写，教学内容紧扣理论教学内容，并且根据教师的科研成果设计出一批具有综合性与设计性的基础实验，同时便捷的网络服务、优质的数据库资源以及教学平台，为翻转课堂的开展提供了物质保障[6]。

2 翻转课堂教学模式设计

针对我校人才培养目标和《大学化学实验》教学大纲的要求，课题组设计了“学生为主体—教师为主导”的翻转课堂教学模式，“翻转课堂”在《大学化学实验》教学中的基本教学流程如图1 所示：

图1 《大学化学实验》“翻转课堂”教学流程

“分光光度法测定水果中维生素C”实验项目是我校《大学化学实验》课程的基础实验项目，利用定量过量的Fe3+与维生素C 在室温条件下可以发生氧化还原反应产生脱氢维生素C 和Fe2+，由于Fe2+在一定条件下与邻菲罗啉生成红色配合物，故可采用可见分光光度法测定该配合物的吸光度从而来测定样品中维生素C 的含量。该实验过程涉及无机化学（氧化还原反应与配位反应）、分析化学（定量分析）、药物学（维生素C）、有机化学（显色反应）及计算机基础（Excel 软件进行数据处理）等，还涉及样品前处理、移液与定溶等分析化学操作以及分光光度计仪器使用等实践操作，具体实验相关信息见表1。由表1 可知，该实验知识点丰富，基本操作充实，具有高度综合性与设计性[7]。

表1 分光光度法测定水果中维生素C

现以该实验为例，浅谈我校《大学化学实验》课程的“翻转课堂”。

2.1 “翻转课堂”之课前教学

“分光光度法测定水果的抗坏血酸” 实验操作较多，包括玻璃容器洗涤、溶液配制、称量操作、样品制备、过滤、转移、定容以及吸光度测量等操作，因此，教师首先认真备课，制作简单精美包含实验目的、原理以及仪器与试剂的PPT，并将教材上繁琐的实验步骤简化为流程图，便于学生理解；录制样品前处理微视频以及光度计操作微视频，将录制的实验微视频链接到PPT 中[8]；录制该实验课的讲课视频，并制作课前学习任务单（见表2）；将视频、PPT以及学习任务单上传至校内课程平台；学习任务单中的测试题、问题与建议均在平台上以作业的形式发放，要求学生回答；通过微信或腾讯QQ 或教学平台通知每个学生，以平台打卡、签到及答题给分的方式保证每一位学生能够在课前完成教师布置的预习作业，从而保证实验课的教学质量。

表2 “分光光度法测定水果中维生素C”实验学习任务单

2.2 “翻转课堂”之课堂教学

由于多数学校的基础实验室多不配置多媒体教学设备，只有黑板给教师用于板书，教师通常站在实验台前讲实验目的、实验原理、主要试剂和仪器、操作步骤等，学生手里拿着一本实验书，低头听教师讲，等教师讲完后，各小组就去做实验。多数高校均存在分光光度计有限问题，一般四五个学生共用一台光度计，30～40 位学生围着教师学习分光光度计的操作，故只有靠近指导教师的几个学生可以清楚明白教师授课内容，外围学生却无法听清教师讲授内容，导致真正参与到实验中的学生很少，久而久之，学生对实验失去兴趣，敷衍了事，无法进一步激发学生培养实验兴趣的目的[9]。

而基于“翻转课堂”理念设计“分光光度法测定水果的维生素C”实验的课堂教学，可将全班同学分成5～6 人的小组，教师提前整理并归纳平台学习任务单中问题答案，找出学生掌握不足的知识点，上课时教师与学生均打开教学平台上的PPT 课件，教师不需要对每一个知识点都亲自讲解，而是以提问与串讲的方式来引导每组学生，让学生现场汇报一下自己课前的预习情况，回顾并回答知识点，待学生讲解完，各小组内交流讨论并自评，从而确保每个同学对于实验每个理论环节都能够充分了解并掌握[10]。在水果中维生素C 提取环节，选取5～6 位同学领用待处理样品，而后同组同学一起参与样品的前处理工作；在光度计操作环节，每组派出一名同学跟随老师单独学习分光光度法的使用，学生在听课时，可以打开课前教师上传的视频学习软件，跟随老师每人一台独自操作，培训结束后，由每位组长培训各组组员，教师在一旁观摩并指导，并加以辅导，而后由各组组员单独操作光度计，其余组员从旁旁听。通过翻转课堂课前预习方式，可为实验课堂赢得了更多的时间进行实际操作授课，释放出大量的课堂时间用来学生自主进行实验，从而让学生体验到化学实验的乐趣。

2.3 “翻转课堂”之课后教学

实验结束后，学生离开实验室前，教师对学生的实验数据进行签字核实，同时指出学生数据是否存在问题，现场与学生交流该次实验中的重点与难点，给学生一周时间准备实验报告[11]。教师批阅实验报告后，在校内课程平台上上传展示优秀实验报告，给班级其他同学参考，同时回答与学生平台提问，解答在实验过程中的问题和异常现象，通过该项改革，教师可以随时补充授课内容，优化和改进授课的方式方法。在成绩评定环节，学生的实验成绩评定采用过程考核（60%)与结果考核（40%）相结合的方式。过程考核成绩主要包括学生课前自主学习检查情况、课中回答问题情况、小组探究与交流汇报情况、实验操作情况等方面，结果考核成绩则主要包括学生的课前针对学习任务单的测试结果、预习报告和实验报告等情况。

3 结论

在《大学化学实验》“翻转课堂”中，教师通过现代通讯手段以及学校的教学平台，给学生实验相关的视频、PPT 以及学习任务单等不同类型教学材料，让学生可以提前自主决定学习时间、学习节奏以及学习方式等，使其提早准确把握实验的重点与难点。学生课前通过观看教学平台上的上传的实验视频可以掌握移液管、分析天平、容量瓶以及分光光度计等的使用方法，在实验过程中也可使用手机观看实验操作视频现场辅助实验，而不需要教师一对一全程跟踪指导，避免人手不足问题。翻转教学不仅可以增强学生的好奇心和动手能力，还可以使其体验到学习的成就感，促进个性化发展，实验的分组合作与小组讨论，也可以更好地培养学生团队合作意识。