翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在“分析化學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用

涂進(jìn)春，王小紅，曹 陽(yáng)，張德拉，羅盛旭

(海南大學(xué) 材料與化工學(xué)院，海南 海口 570228)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在“分析化學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用

涂進(jìn)春，王小紅，曹 陽(yáng)，張德拉，羅盛旭

(海南大學(xué) 材料與化工學(xué)院，海南 海口 570228)

探索翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式在分析化學(xué)中的應(yīng)用，從分析化學(xué)教學(xué)改革的必要性、分析化學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容設(shè)計(jì)、視頻課件選擇、講課課件制作、教案設(shè)計(jì)和學(xué)生分組討論問(wèn)題設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了思考，并對(duì)預(yù)期效果和可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

分析化學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)模式

一、引 言

“分析化學(xué)”是高等院?；瘜W(xué)、化工、材料、制藥、環(huán)境、食品、海洋等專業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課程[1]，其任務(wù)使學(xué)生掌握分析化學(xué)的基本原理、基本知識(shí)和基本操作技能，樹(shù)立準(zhǔn)確的量的概念，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，使其具有初步分析、解決實(shí)際分析化學(xué)問(wèn)題的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和將來(lái)從事科學(xué)研究及實(shí)際工作，打下應(yīng)有基礎(chǔ)[2-3]。自國(guó)內(nèi)高等院校自主推出各類課程慕課(Massive Open Online Courses，MOOC)以來(lái),“分析化學(xué)”慕課及翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)改革將成為一個(gè)炙手可熱的話題,引發(fā)了諸多研究者對(duì)分析化學(xué)理論課教學(xué)生態(tài)優(yōu)化問(wèn)題的探索,尤其是在一定的教材體系和教學(xué)目標(biāo)下,如何更為合理有效地配置分析化學(xué)理論課的教學(xué)資源,更為合理有效地在知識(shí)和理論的傳播中運(yùn)用新技術(shù)、新載體,更為合理有效地實(shí)現(xiàn)教與學(xué)之間的動(dòng)態(tài)平衡等。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

2000年美國(guó)學(xué)者 J. Wesley Baker最早提出“翻轉(zhuǎn)課堂”這一概念，2007 年美國(guó)林地高中化學(xué)老師 Jon Bergmann和 Aaron Sam 嘗試把授課內(nèi)容錄制成視頻，課下發(fā)送給學(xué)生自習(xí)，而課堂上主要用來(lái)完成練習(xí)和實(shí)驗(yàn)，2011 年，Salman Khan 創(chuàng)建的 Khan Academy 和全新教學(xué)模式歷史性推動(dòng)了翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)展，使其被眾多教師接受，并逐漸進(jìn)入全球教育界研究的視野[4-5]。2012年和2013年，我國(guó)的張金磊、鐘曉流等分別先后提出“翻轉(zhuǎn)課堂”的定義，他們認(rèn)為這種全新教學(xué)模式顛倒安排知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化兩過(guò)程，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)中師生角色互換，并能重新規(guī)劃課堂時(shí)間，且認(rèn)為信息化環(huán)境和豐富的學(xué)習(xí)資源等是其主要特征，從而揭示教學(xué)模式獨(dú)到之處[6]。

大學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)模式忽視學(xué)生層次，均采用統(tǒng)一的教學(xué)，不能針對(duì)學(xué)習(xí)優(yōu)秀和學(xué)習(xí)差的學(xué)生進(jìn)行分層次教學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂——一種新的教學(xué)模式[7]，在網(wǎng)絡(luò)信息化發(fā)達(dá)的今天應(yīng)運(yùn)而生，可以做到因人施教，成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生可以學(xué)習(xí)到更難的知識(shí)，成績(jī)差的學(xué)生可以反復(fù)學(xué)習(xí)，以學(xué)生自學(xué)為主體，老師指導(dǎo)為輔助，能更好地掌控學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)差異化學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生更好地掌握知識(shí)[8-11]。

三、“分析化學(xué)”教學(xué)改革的必要性

“分析化學(xué)”是海南大學(xué)的公共基礎(chǔ)課，開(kāi)課涉及化學(xué)、化工、農(nóng)學(xué)和海洋等專業(yè)，其中分為32學(xué)時(shí)和48學(xué)時(shí)，48學(xué)時(shí)所用教材為武漢大學(xué)編寫(xiě)的《分析化學(xué)》第5版，32學(xué)時(shí)教材為華東理工大學(xué)和四川大學(xué)合編的《分析化學(xué)》第六版。無(wú)論何種學(xué)時(shí)，“分析化學(xué)”理論課課程所面臨的問(wèn)題是內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少，因此教師只能選擇部分章節(jié)進(jìn)行講解，即使只是部分章節(jié)，但知識(shí)點(diǎn)和信息量仍然很大。目前海南大學(xué)的教師均采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，即教師以課堂教學(xué)為主，但由于學(xué)時(shí)太少，學(xué)生如果課后不進(jìn)行復(fù)習(xí)和自己消化課堂知識(shí)，就無(wú)法全面掌握課堂內(nèi)容。如此下去，學(xué)生所欠知識(shí)越來(lái)越多，很有可能會(huì)失去學(xué)習(xí)“分析化學(xué)”的動(dòng)力，更無(wú)法談及興趣愛(ài)好，但“分析化學(xué)”是基礎(chǔ)必修課，必將影響后續(xù)專業(yè)課程教學(xué)。因此，海南大學(xué)的“分析化學(xué)”理論課課程需要改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，使其參與教學(xué)過(guò)程，讓其變?yōu)閷W(xué)習(xí)主體；教師角色應(yīng)該從傳統(tǒng)教學(xué)模式變?yōu)閷?dǎo)師模式，引導(dǎo)學(xué)生更好地去認(rèn)識(shí)和發(fā)展分析化學(xué)知識(shí)，才能有利于提高其自主學(xué)習(xí)、查閱文獻(xiàn)和總結(jié)歸納等能力，進(jìn)而提高教學(xué)效果，使其全面發(fā)展。

四、設(shè)計(jì)分析化學(xué)“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)設(shè)想

(一)教學(xué)內(nèi)容的選擇

筆者從事化學(xué)類課程教學(xué)已有數(shù)年，對(duì)“分析化學(xué)”理論課內(nèi)容較為熟悉，所研究的分析化學(xué)課程為32學(xué)時(shí)，內(nèi)容包括：緒論、誤差及分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理、滴定分析法、酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法、氧化還原滴定法、沉淀滴定法及重量分析法、電位分析法、分光光度法和定量分析的一般步驟等知識(shí)點(diǎn)。其中，酸堿滴定法、絡(luò)合滴定法、氧化還原滴定法、沉淀滴定法和重量分析法是32學(xué)時(shí)“分析化學(xué)”的重點(diǎn)內(nèi)容，每章包含了相應(yīng)的理論基礎(chǔ)、滴定曲線、指示劑選擇、滴定條件和應(yīng)用實(shí)例等，4個(gè)章節(jié)均和實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)，因此本文作者設(shè)想對(duì)4個(gè)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行慕課及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，結(jié)合海南大學(xué)目前教學(xué)要求慕課及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式不能超過(guò)總學(xué)時(shí)的一半，4個(gè)章節(jié)內(nèi)容總學(xué)時(shí)為16學(xué)時(shí)，符合學(xué)校教學(xué)規(guī)定。

(二)教學(xué)視頻及課件的選擇

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)“分析化學(xué)”教學(xué)視頻較少，筆者查詢到西北大學(xué)制作的“分析化學(xué)”教學(xué)視頻與武漢大學(xué)編著的“分析化學(xué)”教材相符，但西北大學(xué)的視頻課件內(nèi)容較長(zhǎng)，不符合微課視頻功能，學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)會(huì)感到疲勞。同時(shí)，未查到與華東理工大學(xué)和四川大學(xué)合編的“分析化學(xué)”教材符合的視頻課件。因此，筆者以自己制作的“分析化學(xué)”課件為主，西北大學(xué)教學(xué)視頻為輔。由于目前海南大學(xué)只有筆者在進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，而制作視頻需要大量人力，因此，在已有的PPT課件上，利用錄音功能制作講課課件，雖然沒(méi)有講課教師頭像，但是有授課教師的聲音，并有教師在PPT課件上勾畫(huà)的筆記，而且每個(gè)知識(shí)點(diǎn)制作為一個(gè)單獨(dú)的講課課件，具有微課的授課效果，學(xué)生也能在短時(shí)間內(nèi)集中精力選擇學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，效果可以滿足授課要求。

(三)翻轉(zhuǎn)課堂教案的設(shè)計(jì)

以酸堿滴定法為例，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教案的設(shè)計(jì)：

章節(jié)第四章酸堿滴定法學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握酸堿質(zhì)子理論的基本內(nèi)容、酸堿離解常數(shù)；2、了解酸堿平衡中有關(guān)組分濃度及各種酸堿溶液pH值的計(jì)算；3、掌握酸堿滴定曲線(包括滴定終點(diǎn)、突躍范圍)的計(jì)算方法、滴定終點(diǎn)酸堿指示劑的選擇；4、掌握各種酸堿溶液準(zhǔn)確滴定的條件；5、掌握酸堿滴定法的典型應(yīng)用。重點(diǎn)1、各種酸堿溶液pH值的計(jì)算；2、滴定曲線(包括滴定終點(diǎn)、突躍范圍)的計(jì)算；3、強(qiáng)堿滴定多元酸、堿的滴定誤差計(jì)算4、根據(jù)不同的體系進(jìn)行酸堿滴定分析方案設(shè)計(jì)難點(diǎn)1、強(qiáng)堿滴定弱酸的滴定誤差計(jì)算2、強(qiáng)堿滴定多元酸、堿的滴定誤差計(jì)算3、根據(jù)不同的體系進(jìn)行酸堿滴定分析方案設(shè)計(jì)學(xué)案導(dǎo)學(xué)活動(dòng)一根據(jù)已學(xué)習(xí)的知識(shí)完成以下問(wèn)題：1、滴定誤差是指滴定的終點(diǎn)與反應(yīng)的不一致(指示劑的變色稍早或稍遲于化學(xué)計(jì)量點(diǎn))而產(chǎn)生的誤差，也稱滴定誤差(TE%)。終點(diǎn)誤差不包括滴定操作本身所引起的誤差。2、強(qiáng)酸強(qiáng)堿滴定的終點(diǎn)誤差公式是。3、弱酸弱堿滴定的終點(diǎn)誤差公式是。4、強(qiáng)堿滴定多元弱酸的終點(diǎn)誤差公式是。5、能直接準(zhǔn)確滴定弱酸的條件是，能直接準(zhǔn)確滴定弱堿的條件是。6、間接滴定法：通過(guò)一步間接反應(yīng)使弱酸或弱堿的酸性或堿性增強(qiáng)，從而滿足直接滴定的條件，再用標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)所生成的酸或堿進(jìn)行滴定，從而計(jì)算出弱酸或弱堿的含量。通過(guò)、、、等四種方式使弱酸強(qiáng)化。7、測(cè)定銨鹽常用方法及原理。8、凱氏定氮法的原理與方法。9、磷的測(cè)定方法。活動(dòng)二學(xué)生主體發(fā)言：小結(jié)：活動(dòng)三分組討論：小結(jié)：

其中活動(dòng)三小組討論內(nèi)容如下：

1.測(cè)定銨鹽常用方法及原理；凱氏定氮法的原理與方法；磷的測(cè)定方法。

2.一定質(zhì)量的混合試樣溶于水，(含有NaOH，Na3PO4，Na2HPO4，NaH2PO4的一種或幾種及不溶于酸的雜質(zhì))用酚酞作指示劑，用一定濃度的HCl溶液滴至溶液變色，所用體積為V1，再用甲基紅作指示劑，用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至變色，所用體積為V2，討論V1，V2不同體積比例關(guān)系的試樣組成及含量的計(jì)算表達(dá)式。

3.設(shè)計(jì)下列混合物的分析方案：HCl+NH4Cl混合液；硼酸+硼砂混合物； HCl+H3PO4混合液。

4.指示劑指示終點(diǎn)的作用原理。指示劑的理論變色點(diǎn)，指示劑的理論變色范圍和實(shí)際變色范圍。有一堿液，可能含有NaOH，Na2CO3，NaHCO3或它們的混合物，如何判斷其組分，并測(cè)定各組分的含量？說(shuō)明理由。

活動(dòng)三分為4個(gè)小組進(jìn)行查閱資料文獻(xiàn)并討論，每組設(shè)一位組長(zhǎng)，每組制作PPT，翻轉(zhuǎn)課堂時(shí)，每組選擇一位同學(xué)上講臺(tái)講解PPT，講解結(jié)束后，每組同學(xué)接受全班同學(xué)提問(wèn)。

(四)預(yù)期效果

通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施，學(xué)生自主查詢相關(guān)文獻(xiàn)，小組討論相應(yīng)問(wèn)題并且自己制作課件后上臺(tái)講解，提高其自主學(xué)習(xí)意識(shí)，讓其成為學(xué)習(xí)主體，激發(fā)其主動(dòng)完成教學(xué)任務(wù)；教師則成為翻轉(zhuǎn)課堂的主持人，引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式既提高了學(xué)生課后復(fù)習(xí)知識(shí)的效果，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。解決好學(xué)習(xí)動(dòng)力問(wèn)題是“分析化學(xué)”理論課課程學(xué)習(xí)最為重要的環(huán)節(jié)，對(duì)于難度不大但實(shí)際應(yīng)用又很強(qiáng)的學(xué)科基礎(chǔ)課，學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)查閱，完成學(xué)習(xí)任務(wù)是完全可行的。

五、翻轉(zhuǎn)課堂可能遇到的問(wèn)題

(一)目前海南大學(xué)的教室還是傳統(tǒng)的桌椅安置，固定座椅使學(xué)生不能進(jìn)行圓桌式討論問(wèn)題。

(二)優(yōu)秀的微課資源尤其是適合手機(jī)的微課數(shù)量少，學(xué)生不能隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，可能還要依賴電腦學(xué)習(xí)為主。

(三)翻轉(zhuǎn)課堂分組的時(shí)候，需要充分考慮到每組成員接受知識(shí)、查閱文獻(xiàn)和口頭表達(dá)能力，因此每組需要有具有組織能力的學(xué)生，將每個(gè)小組的同學(xué)進(jìn)行分工、組織和討論，并且還要考慮每組學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，這樣才能讓每個(gè)小組能夠活躍地進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論，要不然必將會(huì)出現(xiàn)少數(shù)學(xué)生吃“大鍋飯”的情況，從而影響學(xué)習(xí)效果。

(四)教師工作量大。海南大學(xué)目前沒(méi)有教師對(duì)“分析化學(xué)”采用慕課和翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，因此筆者面臨制作講課課件、篩選視頻、尋找資源、制定學(xué)案、審核學(xué)生課件、準(zhǔn)備討論問(wèn)題、準(zhǔn)備口試題目和批改作業(yè)等問(wèn)題。

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TheApplicationofFlippedClassroomTeachingModeintheAnalyticChemistryEducation

TU Jin-chun，Wang Xiao-hong，CAO Yang，ZHANG De-la，LUO Sheng-xu

(College of Materials and Chemical Engineering，Hainan University，Hainan 570228,China)

The application of Flipped Classroom teaching mode is researched in the analytic chemistry,pondering the necessity of the teaching reform of the analytic chemistry,the content design of the flipped classroom in the analytic chemistry,the selection of the video coursewares,the organization of teaching courses,the layout of the teaching plan and the arrangement of group discussion among the students and reflecting on the anticipative effectiveness and the potential problems we may encounter during the research.

analyticc hemistry;flipped classroom;teaching mode

O6

A

1009-9743(2017)04-0135-04

2017-05-03

涂進(jìn)春，男，漢族，四川瀘州人。博士。海南大學(xué)材料化工學(xué)院副教授。主要研究方向：材料物理與化學(xué)。通訊作者：王小紅，女，漢族，四川成都人。博士。海南大學(xué)材料化工學(xué)院副教授。主要研究方向：分析化學(xué)、生物材料。曹陽(yáng)，男，漢族，四川漢源人。博士。海南大學(xué)材料化工學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師。主要研究方向：生物材料。張德拉，女，漢族，海南瓊海人。海南大學(xué)材料化工學(xué)院教授。主要研究方向：化學(xué)工業(yè)。羅盛旭，男，漢族，海南三亞人。博士。海南大學(xué)材料化工學(xué)院教授。主要研究方向：分析化學(xué)。

2015年海南大學(xué)教育教學(xué)研究項(xiàng)目“高校分析化學(xué)理論課MOOC課程建設(shè)與翻轉(zhuǎn)課堂可行性探索”(編號(hào):hdjy1612)成果之一；2015年海南省高等學(xué)校教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“分析化學(xué)MOOC課程建設(shè)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)研究”(編號(hào):Hnjg2016ZD-4)成果之一。

10.13803/j.cnki.issn1009-9743.2017.04.024

趙峰)