基于指尖上教學(xué)之分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

李 超，樊月琴，高天銥，高 武

(蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 材料學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

當(dāng)前，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程主要采用教師在課堂上講解、學(xué)生實(shí)際操作練習(xí)的教學(xué)模式，但在教的過(guò)程中，只是教師在講，師生間毫無(wú)互動(dòng)，致使學(xué)生在實(shí)操時(shí)錯(cuò)誤頻出，同時(shí)由于課堂學(xué)生較多，教師無(wú)法在實(shí)操過(guò)程中對(duì)每一個(gè)學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo)，教學(xué)效果不理想。

為了改進(jìn)被動(dòng)式教學(xué)模式，很多一線教師進(jìn)行了改革和創(chuàng)新，杜麗娟、楊克勤、李慧卿等將微課與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合，為實(shí)踐教學(xué)提供了新思路[1-3]；莊媛、周曉霞等將課程內(nèi)容模塊化、開展實(shí)驗(yàn)小組，探討“線上線下”相結(jié)合的模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的多元化[4-5]；劉明、陳海春、陳冬梅等整合教學(xué)內(nèi)容，采用PPT等信息化教學(xué)方式，提高了學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力[6-8]。

隨著網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展以及校園全網(wǎng)絡(luò)覆蓋的實(shí)施，學(xué)生對(duì)手機(jī)的依賴度越來(lái)越高，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，學(xué)生每天看手機(jī)上的時(shí)間超過(guò)了4小時(shí)[9]。據(jù)此，我們重新整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，利用藍(lán)墨云班課APP等信息化教學(xué)手段，將教學(xué)過(guò)程依托于手機(jī)終端，提高學(xué)生的課堂參與度，變被動(dòng)式教學(xué)為主動(dòng)式學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高教學(xué)效果。

1 基于指尖上教學(xué)之分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的軟件使用

1.1 課前

教師把教學(xué)PPT、教學(xué)動(dòng)畫、教學(xué)視頻等資料上傳至藍(lán)墨云班課APP中，供學(xué)生下載預(yù)習(xí)，例如分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)。

圖1 APP中PPT展示

圖2 APP中簽到軟件

1.2 課中

1.2.1 簽到軟件的使用

上課前學(xué)生利用APP進(jìn)行簽到，了解到課率。

1.2.2 “搶答”軟件的使用

教師上傳上一節(jié)課錄制的實(shí)驗(yàn)操作視頻，讓學(xué)生在視頻中找出錯(cuò)誤的操作，正確找出錯(cuò)誤的前五名學(xué)生給加經(jīng)驗(yàn)值2分，通過(guò)這種“搶答”的方式，讓學(xué)生高效地復(fù)習(xí)了上一節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓學(xué)生樂(lè)在其中。

1.2.3 “視頻”軟件的使用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重難點(diǎn)主要體現(xiàn)在操作的規(guī)范性上，教師在優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，把同一實(shí)驗(yàn)操作分解為多步過(guò)程，且均做成動(dòng)畫，讓學(xué)生借助手機(jī)可觀摩到每一步操作的細(xì)節(jié)，同時(shí)可回看。此教學(xué)方式一改單調(diào)的說(shuō)教式教學(xué)，很快就能抓住學(xué)生的眼球，引起強(qiáng)烈的興趣。

1.2.4 “直播”軟件的使用

在指導(dǎo)或監(jiān)督學(xué)生實(shí)操時(shí)，實(shí)驗(yàn)課教師一人難以兼顧到每個(gè)學(xué)生，而直播軟件可以讓教師在手機(jī)終端能實(shí)時(shí)觀看到每組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況，且還可錄制學(xué)生的操作視頻。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，遇到困難時(shí)，也能通過(guò)軟件及時(shí)聯(lián)系到教師，在第一時(shí)間內(nèi)得到指導(dǎo)。

1.3 課后

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)直播軟件，教師可觀察到每組臺(tái)面的衛(wèi)生情況，并根據(jù)學(xué)生實(shí)操中的表現(xiàn)，給出一個(gè)客觀的評(píng)價(jià)，同時(shí)開放實(shí)操視頻，上傳“闖關(guān)”式復(fù)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)手機(jī)能及時(shí)得到評(píng)價(jià)信息，觀看自己的操作視頻，并完成課后復(fù)習(xí)。

2 基于指尖上教學(xué)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

以實(shí)驗(yàn)5灰堿中總堿度的測(cè)定為例

2.1 教學(xué)目標(biāo)

2.1.1 讓學(xué)生掌握灰堿中總堿度測(cè)定的方法和原理

按照老師的要求，學(xué)生自主觀看教師上傳的PPT教學(xué)資料，了解灰堿里的組成、含量測(cè)定方法、指示劑以及標(biāo)準(zhǔn)溶液的類型，預(yù)習(xí)是課堂教學(xué)的基礎(chǔ)。

2.1.2 讓學(xué)生輕松掌握移液管和酸式滴定管的操作方法

優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，將移液管和酸式滴定管的操作分步，且做成動(dòng)畫，通過(guò)“視頻”等軟件播放，增強(qiáng)學(xué)生的興趣，提高教學(xué)效果。

2.2 重難點(diǎn)教學(xué)

重點(diǎn)：堿的測(cè)定方法與原理、酸式滴定管及移液管使用。

難點(diǎn)：酸式滴定管與移液管的使用。

2.3 課前準(zhǔn)備

教師將課前準(zhǔn)備的教學(xué)資料，如教學(xué)PPT、教學(xué)視頻等上傳至手機(jī)APP中。

2.4 課堂教學(xué)

2.4.1 簽到

上課前打開手機(jī)APP，全班同學(xué)簽到。

2.4.2 回顧上一節(jié)課內(nèi)容

點(diǎn)擊APP中的教學(xué)資源，播放上一節(jié)課“天平的使用”錄播視頻。

設(shè)置問(wèn)題，視頻中的操作有幾處錯(cuò)誤？讓學(xué)生通過(guò)觀看視頻，快速找出其中的三個(gè)操作錯(cuò)誤，給準(zhǔn)確找出的同學(xué)加經(jīng)驗(yàn)值2分，根據(jù)找出錯(cuò)誤點(diǎn)的時(shí)間和出錯(cuò)率，判斷上一節(jié)課的教學(xué)效果，并及時(shí)做出點(diǎn)評(píng)，帶領(lǐng)學(xué)生回顧天平的操作要點(diǎn)。

2.4.3 總堿度的測(cè)定原理

PPT展示灰堿的制備方法，不同的制備方法灰堿的組成不一樣，圖片展示灰堿的主要組成，除Na2CO3外，還含有少量的NaCl，Na2SO4，NaOH或者NaHCO3。

設(shè)置提問(wèn)，混合堿的含量要以何種物質(zhì)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)算呢？學(xué)生在APP上開始搶答，前五個(gè)回答正確的同學(xué)加經(jīng)驗(yàn)值2分，以此檢驗(yàn)同學(xué)們的預(yù)習(xí)成果。

教師通過(guò)PPT講解為什么要以Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，當(dāng)指示劑為甲基橙時(shí)，灰堿中的Na2CO3和雜質(zhì)(如NaOH和NaHCO3等)都被中和了，所以用Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)表示。

滴定反應(yīng)：Na2CO3+ 2HCl2NaCl +CO2+H2O

指示劑：甲基橙

終點(diǎn)顏色：黃色→ 橙色

計(jì)算： 2HCl∽Na2CO3∽Na2O

2.4.4 實(shí)驗(yàn)儀器的使用

圖4 實(shí)驗(yàn)儀器教學(xué)流程圖

2.4.4.1 移液管的使用

將移液管的操作分為洗滌、潤(rùn)洗、吸取、移液等四個(gè)動(dòng)畫來(lái)演示，在每一個(gè)動(dòng)畫結(jié)束后，均有搶答環(huán)節(jié)。

設(shè)置提問(wèn)，洗滌時(shí)，應(yīng)將洗液吸至管容積的1/2、1/3、1/4處？同學(xué)們通過(guò)APP進(jìn)行搶答，答對(duì)的同學(xué)加經(jīng)驗(yàn)值2分。

教師PPT講解，洗液應(yīng)吸至管容積的1/3處，1/2的洗液量過(guò)多，當(dāng)移液管水平洗時(shí)，容易造成管口的溢液，1/4的量又過(guò)少，易造成管內(nèi)斷液而洗不干凈。講解結(jié)束后，教師現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作演示，理實(shí)一體，增強(qiáng)學(xué)生的掌握程度。

設(shè)置第二個(gè)問(wèn)題，移液管一般要潤(rùn)洗多少次為佳？學(xué)生在APP中搶答，答對(duì)的同學(xué)加經(jīng)驗(yàn)值2分。

教師講解，潤(rùn)洗3次為佳，是為了減小洗滌過(guò)程中洗液對(duì)待測(cè)液濃度的影響，在動(dòng)畫與PPT講解后，教師動(dòng)手演示，讓學(xué)生記憶深刻。

設(shè)置第三個(gè)問(wèn)題，移液操作時(shí)，移液管與被接受溶液的容器應(yīng)該成多少度角呢？學(xué)生搶答。

教師回放APP中的動(dòng)畫，并現(xiàn)場(chǎng)演示，強(qiáng)調(diào)移液管在保持豎直的情況下，管尖處要靠著容器內(nèi)壁，與錐形瓶成45度角，目的是使移液管內(nèi)的液體能夠順利地流出，而管尖不殘留液體。

2.4.4.2 酸式滴定管的使用

酸式滴定管的使用是本次課的重難點(diǎn)部分，同樣將操作分解為滴定管的準(zhǔn)備、標(biāo)準(zhǔn)液的轉(zhuǎn)入、滴定管的讀數(shù)、管的操作方法以及滴定操作等五個(gè)部分來(lái)教學(xué)，且每個(gè)動(dòng)畫結(jié)束后，依次設(shè)置細(xì)節(jié)提問(wèn)，學(xué)生搶答。

設(shè)置第一個(gè)提問(wèn)，在滴定管洗滌的過(guò)程中，我們雙手應(yīng)抓在滴定管的什么地方？學(xué)生討論。

結(jié)論結(jié)束后，教師放大視頻讓學(xué)生仔細(xì)觀察，并現(xiàn)場(chǎng)示范，手應(yīng)放在滴定管的兩端無(wú)刻度處，是因?yàn)榈味ü苁且粋€(gè)非常精確的量器，人的手溫，會(huì)影響滴定管的精確度。

點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)液的轉(zhuǎn)入動(dòng)畫，設(shè)置第二個(gè)提問(wèn)，管尖氣泡是如何排出的？學(xué)生討論。

教師回放視頻，現(xiàn)場(chǎng)講解并演示，尖端氣泡如未排出，會(huì)出現(xiàn)誤差，使最終滴定液的體積偏大。規(guī)范的操作是右手抓住滴定管，并傾斜約30度，左手迅速打開旋塞使溶液沖出，進(jìn)而排出氣泡。

圖5 算式滴定管洗滌要求

圖6 滴定管的讀數(shù)

滴定管讀數(shù)動(dòng)畫后，設(shè)置第三個(gè)提問(wèn)，滴定管放液后，是立刻讀數(shù)還是稍等才讀數(shù)？學(xué)生搶答。

教師回放視頻，并同步演示，放液后，必須要等1～2 min后，才能讀數(shù)，讓附著在內(nèi)壁的溶液流下來(lái)，同時(shí)要保證每次讀數(shù)前管尖無(wú)氣泡、管壁無(wú)水珠。讀數(shù)時(shí)，首先眼睛要和滴定管凹液面底部平視，直接讀取滴定管數(shù)字，并估讀數(shù)字后一位，即到小數(shù)點(diǎn)后兩位。

設(shè)置第四個(gè)提問(wèn)，操作人員的手是放在旋塞的同側(cè)還是在另一側(cè)呢？學(xué)生在APP中討論。

教師視頻回放，現(xiàn)場(chǎng)演示，強(qiáng)調(diào)在使用滴定管前要檢查滴定管是否漏水，如果滴定管漏水，要將旋塞拿出并擦干水，在旋塞孔的前后半部擦少許凡士林，而后順時(shí)針旋進(jìn)旋塞。操作時(shí)，手應(yīng)該放在旋塞的另一側(cè)，因?yàn)橥瑐?cè)操作較易造成旋塞外拉，而導(dǎo)致漏水。

設(shè)置第五個(gè)提問(wèn)，半滴溶液滴加時(shí)，攪拌棒是否碰到了滴定管尖呢？學(xué)生討論。

教師視頻回放，現(xiàn)場(chǎng)講解，強(qiáng)調(diào)滴定操作時(shí)，滴液不能呈直線型，同時(shí)錐形瓶要按同一個(gè)方向搖勻。在接近終點(diǎn)時(shí)，應(yīng)半滴滴入，玻璃棒只可接觸滴液，不能碰到管尖，一旦碰到管尖，會(huì)使管尖內(nèi)的滴液順勢(shì)流出，從而造成實(shí)驗(yàn)誤差。

2.4.5 實(shí)操過(guò)程

在理論知識(shí)講解結(jié)束后，學(xué)生兩人一組開始實(shí)操練習(xí)，同步開啟“直播”軟件，同時(shí)學(xué)生可隨時(shí)調(diào)閱APP中的教學(xué)視頻或動(dòng)畫，做到每步操作都有規(guī)范技術(shù)對(duì)照，如果遇到問(wèn)題，也可通過(guò)APP直接呼叫教師實(shí)時(shí)指導(dǎo)。

教師可任意調(diào)閱任何一組同學(xué)的操作視頻，并錄播視頻為下一節(jié)課做準(zhǔn)備，實(shí)操結(jié)束后，教師也可通過(guò)直播軟件，查看學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺(tái)面衛(wèi)生情況。

2.5 課后

教師在查看學(xué)生實(shí)操視頻和實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果后，通過(guò)APP給學(xué)生一個(gè)客觀的評(píng)價(jià)，并在APP教學(xué)平臺(tái)上給學(xué)生布置好作業(yè)和下一節(jié)課預(yù)習(xí)資料，同時(shí)上傳滴定管操作規(guī)范游戲。

學(xué)生也能在教學(xué)平臺(tái)中看到教師的評(píng)價(jià)和實(shí)操過(guò)程的視頻，并完成“闖關(guān)”游戲，以達(dá)到復(fù)習(xí)的效果。

圖7 每周教學(xué)反饋

3 總結(jié)

借助手機(jī)APP教學(xué)平臺(tái)，教師上傳教學(xué)視頻、“闖關(guān)”游戲等教學(xué)資料，設(shè)置一系列課堂提問(wèn)，“直播”監(jiān)督每一組實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生在線預(yù)習(xí)上課內(nèi)容、參與課堂搶答、復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)。實(shí)踐表明，此教學(xué)模式，將沉悶的課堂氣氛變活躍，將被動(dòng)的學(xué)習(xí)變主動(dòng)，較大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)習(xí)變得更加輕松。

雖然指尖上教學(xué)模式也存在著某些缺陷，但隨著學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的改變，這一模式已成為趨勢(shì)，相信在不久的將來(lái)，必將全面應(yīng)用。