智慧課堂在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中教輔作用的探索

王 薇，周寶晗，孫 丹，任家強(qiáng)

(1.湖北工業(yè)大學(xué) 材料與化學(xué)工程學(xué)院，湖北 武漢 430068；2.湖北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430062)

在互聯(lián)網(wǎng)+的時(shí)代背景下，課堂形式和教學(xué)方法的迭代周期明顯縮短。傳統(tǒng)的課堂是“粉筆”+“黑板”；到中間的一個(gè)過渡時(shí)代，出現(xiàn)了電化課堂，也僅僅是“黑板”+ppt；如今隨著互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展，單一的傳統(tǒng)課堂已迅速發(fā)展成交互式、多元化的“智慧課堂”。

不同時(shí)期、不同學(xué)者對“智慧課堂”概念的理解不同[1-2]，筆者認(rèn)為，在移動互聯(lián)網(wǎng)模式下，新型的智慧課堂是指以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，借助互聯(lián)網(wǎng)+的平臺和資源，旨在激發(fā)學(xué)生自學(xué)潛力，培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)(應(yīng)用、分析、評價(jià)、創(chuàng)造)能力，結(jié)合對平臺大數(shù)據(jù)的分析及應(yīng)用，科學(xué)、精準(zhǔn)、高效地管理教學(xué)的課堂[3]。這種課堂已成為當(dāng)今教師們普遍提倡并積極研究的課堂形式。承載智慧課堂的互聯(lián)網(wǎng)平臺也以破竹之勢發(fā)展起來，比如雨課堂、對分易、勵(lì)志君、微助教[4-6]等，教師可根據(jù)自己的使用習(xí)慣和團(tuán)隊(duì)需求自由選擇。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)選用的是超星公司研發(fā)的“學(xué)習(xí)通”，該平臺結(jié)合了海量圖書和慕課資源，教師和學(xué)生學(xué)習(xí)和交流的空間維度更大。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂形式是老師講解實(shí)驗(yàn)原理并逐一指導(dǎo)學(xué)生操作，學(xué)生往往被動執(zhí)行、缺乏主動思考。隨著我校教學(xué)改革的推進(jìn)，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)更需要教師在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，有效地提高大一新生的實(shí)驗(yàn)動手能力，規(guī)范其實(shí)驗(yàn)操作，提升其嚴(yán)謹(jǐn)意識。因此，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂形式和教學(xué)方法亟待探索新的突破[7]。

1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

我?！斗治龌瘜W(xué)》是繼《無機(jī)化學(xué)》之后開設(shè)的第二門基礎(chǔ)化學(xué)課程，授課對象為工科類非化學(xué)專業(yè)大一新生，開課時(shí)間為第二學(xué)期，所含分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)不單獨(dú)設(shè)課。

大一新生是一個(gè)處于高中與大學(xué)的學(xué)習(xí)過渡時(shí)期的特殊群體，普遍實(shí)驗(yàn)動手能力較差。雖然學(xué)生們上學(xué)期經(jīng)過了無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，但由于無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要求大不相同，前者為“學(xué)會觀察、正確描述、及時(shí)記錄化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”，后者為“準(zhǔn)確測定、正確記錄、規(guī)范操作、詳細(xì)演算”，因此學(xué)生一時(shí)難以轉(zhuǎn)變觀念，倍感不適應(yīng)。教師在有效地培養(yǎng)學(xué)生良好的行為習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、牢固的安全意識等方面遇到了較大的挑戰(zhàn)。

2 智慧課堂在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐

智慧課堂具體在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的教輔作用主要是從課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過程監(jiān)督和課后知識鞏固三個(gè)方面進(jìn)行探索的。教師對預(yù)習(xí)內(nèi)容和考核要求進(jìn)行重新規(guī)劃和設(shè)計(jì)；在實(shí)驗(yàn)過程中采取“拍照取證”的方法糾正操作錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行歸納總結(jié)，從而將有限的課堂延伸到無限的“碎片化”時(shí)間中去，體現(xiàn)了智慧課堂教輔的張力。因此，教師能在有限的課時(shí)內(nèi)，最大程度地促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自覺思考、內(nèi)化知識、知行合一。

2.1 課前預(yù)習(xí)效果的檢查

在使用智慧課堂之前，教師檢查學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)情況的手段比較單一，即檢查學(xué)生書寫的預(yù)習(xí)報(bào)告，而紙質(zhì)的預(yù)習(xí)報(bào)告存在嚴(yán)重的抄襲問題，無法真實(shí)地反映學(xué)情。課堂上教師為了彌補(bǔ)預(yù)習(xí)的不足，會再次講解實(shí)驗(yàn)原理和步驟等。這種課堂形式一方面是耗時(shí)，擠壓了學(xué)生動手的時(shí)間，另一方面，學(xué)生覺得內(nèi)容枯燥，課前自學(xué)效果差，課堂上對老師的講解又充耳不聞。

引入智慧課堂之后，教師可以設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)測試題，以第一次分析實(shí)驗(yàn)為例說明(授課內(nèi)容為“分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識及基本操作”)。教師設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的客觀題(如圖1)，現(xiàn)場發(fā)布，限時(shí)完成，系統(tǒng)自動評分，分?jǐn)?shù)合格者允許下一步實(shí)驗(yàn)。教師對學(xué)情一目了然，結(jié)果較為真實(shí)。

圖1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作測試題示例

教師在設(shè)計(jì)題目時(shí)，以實(shí)驗(yàn)教材為依據(jù)，題量為10～20題，用時(shí)10～15 min。試題在發(fā)布時(shí)，選擇“題目亂序”、“選項(xiàng)亂序”，且保證一定數(shù)量的題目可供學(xué)生抽題，有效避免抄襲。學(xué)生雖能在書本上能找到答案，但限定的答題時(shí)間要求具備一定的熟練度，沒有較好的預(yù)習(xí)基礎(chǔ)便無法順利完成。這種“不教勝過教”的做法讓學(xué)生倍感壓力，不得不認(rèn)真對待每一次的預(yù)習(xí)任務(wù)。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程中規(guī)范操作的督促

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練更加重視操作動作的規(guī)范性。在實(shí)驗(yàn)過程中，往往教師反復(fù)糾正學(xué)生的操作動作，但效果甚微。究其原因，一方面是學(xué)生對規(guī)范操作重視程度不夠，覺得只要能得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按照自己習(xí)慣的方式來做更覺方便；另一方面，學(xué)生對規(guī)范操作的理論知識雖然已經(jīng)熟知，但實(shí)操機(jī)會不多，無法形成一種良好的行為習(xí)慣，往往是“理論全知道，動手全忘掉”。

經(jīng)過反復(fù)研究和嘗試，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生對“說教”的接納程度較低，頻繁地“糾錯(cuò)”甚至?xí)饘W(xué)生的反感。因此，考慮用“視覺刺激”的教學(xué)策略提高教學(xué)效果。借助智慧課堂的“即時(shí)”性，通過手機(jī)拍攝學(xué)生典型錯(cuò)誤操作，上傳照片，創(chuàng)建討論問題，發(fā)布給學(xué)生思考并回答的方式來促進(jìn)教學(xué)互動(如圖2)。

圖2 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作討論題示例

由于形式新穎，照片又來源于身邊的同學(xué)，借助實(shí)驗(yàn)空隙的碎片時(shí)間，學(xué)生很有興趣地思考、討論并回答老師提出的問題，反響熱烈。通過這種視覺沖擊的方式，讓每一個(gè)學(xué)生都能意識到不規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作不僅影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且破壞了實(shí)驗(yàn)環(huán)境的有序性，給他人實(shí)驗(yàn)造成了不便，后果不容忽視。這種視覺上的刺激強(qiáng)化了理論和實(shí)際的聯(lián)系，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，類似的問題得到有效杜絕。

當(dāng)遇到基本操作問題較多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，特別是滴定分析實(shí)驗(yàn)，教師可以“暗中”通過鏡頭收集學(xué)生的不規(guī)范操作“證據(jù)”，利用智慧課堂平臺，迅速將照片整理成選擇題發(fā)布出去(如圖3)。當(dāng)學(xué)生看到自己的不規(guī)范操作在鏡頭下顯得如此“刺眼”，自覺羞愧，從而暗自警醒。以往教師“苦口婆心”的說教不起作用，現(xiàn)在 “鏡頭”走到哪里，學(xué)生就會下意識地去自我糾正。前一次實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的不規(guī)范操作問題“曝光”后，第二次這種錯(cuò)誤就很難再次出現(xiàn)。幾次訓(xùn)練之后，教師再想捕捉典型錯(cuò)誤的照片便很困難了。

圖3 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作客觀題示例

2.3 課后實(shí)驗(yàn)知識點(diǎn)的鞏固

圖4 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課后檢測題示例

在每次實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練過程中，學(xué)生還會遇到很多其他問題。比如，由于對實(shí)驗(yàn)原理理解不透，操作步驟任意簡化或顛倒；由于實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_，實(shí)驗(yàn)過程照方抓藥，不求甚解；由于實(shí)驗(yàn)過程中注意力不集中，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出錯(cuò)等等。教師在教授過程中不斷收集、整理這些問題，設(shè)計(jì)成客觀題，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后發(fā)布出去(如圖4)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，再次回顧本次實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，思考完成課后習(xí)題，達(dá)到鞏固的目的。在下次實(shí)驗(yàn)課上，教師根據(jù)學(xué)生完成的情況針對性地講解，進(jìn)一步避免學(xué)生重復(fù)犯錯(cuò)。

3 持續(xù)改進(jìn)設(shè)想

經(jīng)過這一學(xué)期的平臺試用，我們所帶的三個(gè)平行班學(xué)生(共86人)在實(shí)驗(yàn)重視程度、操作規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)動手能力、分析解決問題能力等方面有了普遍提高。這僅是滴定分析實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練中所取得的一點(diǎn)進(jìn)步，相比之下，儀器分析實(shí)驗(yàn)的問題卻更加凸顯出來，表現(xiàn)在繪圖和數(shù)據(jù)處理能力方面。

初步從實(shí)驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果統(tǒng)計(jì)來看，儀器分析實(shí)驗(yàn)中能規(guī)范繪制圖表，正確整理數(shù)據(jù)，并求算出最后結(jié)果的學(xué)生不到四成。在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們考慮重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)題的內(nèi)容，具體包括對標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制、不同單位濃度之間的換算等方面的訓(xùn)練。

目前，高校教師利用智慧課堂開展教學(xué)轉(zhuǎn)型的狀況仍處于一般水平[8]，因此，探究其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的教輔作用具有較大的深入空間。不斷地積累和持續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和內(nèi)容，力求將“學(xué)習(xí)通”這一智慧平臺的教輔作用全方位地展現(xiàn)出來。