普通化學(xué)實驗教學(xué)中的翻轉(zhuǎn)課堂案例設(shè)計

肖瑞杰 趙學(xué)艷 朱桃花 曹桂榮

摘? 要 針對普通化學(xué)實驗課程的特點，探討其“課前認識、課中加深、課后鞏固”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計。以“工業(yè)硫酸銅的提純”為實驗案例，通過翻轉(zhuǎn)課堂在學(xué)習(xí)目標、活動主體與教學(xué)流程上的教學(xué)設(shè)計，詳細闡述以學(xué)生為中心的教學(xué)方案，并詳細評價其教學(xué)實踐，研究成果為相關(guān)研究積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞 普通化學(xué);實驗教學(xué);翻轉(zhuǎn)課堂;工業(yè)硫酸銅的提純

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）22-0129-03

Teaching Case Design for Flipped Classroom of General Chemi-cal Experiment//XIAO Ruijie， ZHAO Xueyan， ZHU Taohua， CAO Guirong

Abstract According to the characteristics of general chemical experi-

ment curriculum， probing the teaching design of flipped classroom was discussed in this paper， including transferring of pre-class under-

standing， deepening in class， consolidation post-class. Based on the case of purification of industrial copper sulfate， through the flipped classroom in the teaching design of learning targets， active subjects and process of instruction， the student-centered teaching has been elaborated in detail， and teaching practice has been comprehensive evaluated， experiences for relevant research are accumulated based on research results.

Key words general chemistry; experimental teaching; flipped class-room; purification of industrial copper sulfate; teaching case design

1 前言

普通化學(xué)是防災(zāi)科技學(xué)院資源勘查工程、地質(zhì)學(xué)、勘查技術(shù)與工程和地下水科學(xué)與工程等專業(yè)的一門重要學(xué)科平臺課。該課程理論部分主要傳授給學(xué)生化學(xué)反應(yīng)的基本理論知識和物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的知識，培養(yǎng)學(xué)生運用化學(xué)的觀點和所學(xué)的化學(xué)知識來分析問題、解決問題的能力。實驗教學(xué)內(nèi)容是普通化學(xué)基礎(chǔ)知識鏈中必不可少的一個重要部分，其實驗教學(xué)實施對普通化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高有著顯著的作用，通過實驗課的學(xué)習(xí)，加深、鞏固并擴大學(xué)生對所學(xué)基本理論和基本知識的理解。

實驗以一個自然班的形式循環(huán)授課[1]，如地下水科學(xué)與工程專業(yè)18級的一個班級，而實驗課基本通過四個步驟來實現(xiàn)：課前預(yù)習(xí)—課上講解—動手實驗—完成報告。這種傳統(tǒng)形式的教學(xué)過于單一，也存在很多問題，如實驗課前預(yù)習(xí)只是抄書，教師課上講解示范，后排學(xué)生看不清，導(dǎo)致操作不準確，甚至對儀器不認識，失手將其損壞等。為了彌補這種教學(xué)形式的不足，進一步提高學(xué)生的動手實踐能力，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法在全世界的流行，開展將其應(yīng)用在普通化學(xué)實驗教學(xué)中的研究已是迫在眉睫。

2 化學(xué)實驗翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計

翻轉(zhuǎn)課堂重新分配調(diào)整了課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)進行轉(zhuǎn)移，由教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生，即學(xué)生通過教學(xué)視頻在課前完成對實驗知識體系的學(xué)習(xí)，而課堂上教師以問題為導(dǎo)向與學(xué)生探討和交流學(xué)習(xí)心得，從而達到教學(xué)目標，內(nèi)化所學(xué)知識[2-5]。實驗課程的翻轉(zhuǎn)教學(xué)依托微信與QQ平臺，結(jié)合實際的教學(xué)要求，構(gòu)建三步翻轉(zhuǎn)課堂模式：課前認識—課中加深—課后鞏固。具體步驟如圖1所示。

3 “工業(yè)硫酸銅的提純”實驗翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計

以普通化學(xué)課程中的“工業(yè)硫酸銅的提純”實驗為例，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，提出“課前認識—課中加深—課后鞏固”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計，即：通過簡短的教學(xué)視頻引導(dǎo)學(xué)生對實驗教學(xué)的目的與原理、實驗儀器藥品及實驗過程有一定的初步認識，然后通過任務(wù)單針對實驗中存在的問題進行思考;課堂上以學(xué)生為主體，以任務(wù)單中的問題為導(dǎo)向，分組討論并答疑，指導(dǎo)學(xué)生進行實驗儀器操作;課后學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)完成相應(yīng)的實驗報告，并就實際實驗中存在的相關(guān)問題與教師進行討論，從而達到師生共同反思。

課前短視頻設(shè)計? 實驗短視頻是將書本上的實驗內(nèi)容及實驗操作制作成視頻內(nèi)容，相比書本內(nèi)容更加形象直觀，可以更好地調(diào)動學(xué)生積極性，激發(fā)學(xué)生思考能動性。針對實驗制作了教學(xué)視頻，工業(yè)硫酸銅提純實驗視頻內(nèi)容包括實驗?zāi)康?、原理、所需藥品、儀器、步驟及實驗過程中應(yīng)注意的問題，其中加熱溶解、常壓過濾、減壓過濾、蒸發(fā)結(jié)晶等通過視頻更直接生動地展示，也利于多次觀看。此實驗中過氧化氫的用量、pH調(diào)節(jié)以及蒸發(fā)結(jié)晶時酒精燈?；饡r間的早晚是決定實驗成敗和產(chǎn)率多少的關(guān)鍵，因此在視頻中要著重標注，引發(fā)學(xué)生去思考。

課前任務(wù)單設(shè)計? 學(xué)習(xí)任務(wù)單是課前認識中必不可少的環(huán)節(jié)，在翻轉(zhuǎn)課堂整個過程中起到引導(dǎo)的作用，以教學(xué)目標為導(dǎo)向設(shè)計可執(zhí)行的教學(xué)任務(wù)，可以引導(dǎo)學(xué)生理出清晰的實驗思路，對實驗有宏觀的認識，也可在知識間的有效聯(lián)系中培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科的分析思維能力。依托微信或者QQ平臺，以“工業(yè)硫酸銅的提純”實驗為例，具體任務(wù)單設(shè)計如下：

【問題1】本實驗所需儀器及藥品有哪些？實驗原理是什么？

【問題2】本實驗選擇的氧化劑為什么是H2O2？

【問題3】酒精燈在使用過程中的注意事項有哪些？

【問題4】實驗過程中為什么加入過量的H2O2？如何除去？

【問題5】在除去Fe3+雜質(zhì)時，為什么要控制pH=4？

【問題6】實驗中去除Fe3+雜質(zhì)時，為什么需要加熱片刻？不加熱的后果是什么？

【問題7】本實驗中分為常壓過濾和減壓過濾，兩種過濾的區(qū)別是什么？什么情況下使用？

【問題8】為什么在蒸發(fā)濃縮前要先調(diào)節(jié)pH=2？如果不調(diào)節(jié)會出現(xiàn)什么情況？

【問題9】蒸發(fā)濃縮時，過早或過晚?；鸶饔惺裁床焕?？

課中討論及學(xué)生實驗操作? 課程中，教師以任務(wù)單中的上述九個問題為導(dǎo)向，采取探討的方式與學(xué)生進行交流討論，便于檢驗學(xué)生預(yù)習(xí)的效果，引導(dǎo)學(xué)生深化知識要點;談?wù)摻Y(jié)束后給學(xué)生留有大部分時間，讓他們獨立完成實驗。在實際操作中，教師要做好指導(dǎo)工作，對不規(guī)范的實驗操作給予糾正和正確指導(dǎo)，解答學(xué)生實驗中的疑惑。但是一個實驗十多個學(xué)生同時開展，教師很難面面俱到，因此，學(xué)生可以通過手機微信平臺和QQ平臺觀看教師給推送的操作視頻，這樣可以更直觀有效地獲得準確的教學(xué)信息，更容易掌握規(guī)范的儀器操作。例如長頸漏斗中濾紙的折疊，以及漏斗的操作、布氏漏斗的使用等，通過觀看視頻可以使學(xué)生嘗試自行解決實驗中出現(xiàn)的問題。翻轉(zhuǎn)課堂這種新型教學(xué)方式真正保證了學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，實現(xiàn)了高效課堂[6]。

課后交流反思? 實驗結(jié)束后，學(xué)生結(jié)合實驗中的實際情況認真撰寫實驗報告，內(nèi)容不僅涉及實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗藥品、實驗步驟和數(shù)據(jù)，還要有課中的討論與思考部分，使學(xué)生對本次實驗有深層次的思考。例如：

1）本實驗產(chǎn)品中還有哪些雜質(zhì)？實驗過程中如何減少產(chǎn)品的雜質(zhì)含量？

2）本實驗除了用過氧化氫做氧化劑，你還能想到幾種物品作為本實驗的氧化劑？

3）通過本實驗?zāi)闶斋@了什么？

學(xué)生也可通過微信平臺或者QQ平臺對于未掌握的知識重新進行溫習(xí)，在撰寫實驗報告過程中如果遇到實驗數(shù)據(jù)處理等方面的問題，也可通過線上平臺反饋問題，與教師進行實時溝通。

4 翻轉(zhuǎn)實驗課堂考核辦法及教學(xué)效果

翻轉(zhuǎn)實驗課堂考核辦法? 以往普通化學(xué)實驗考核主要通過兩個方面展現(xiàn)，即平時考勤和實驗報告。這種考核方式主要看中結(jié)果，而對實驗過程考慮較少，公平客觀地反映各位學(xué)生的真實學(xué)習(xí)情況很難，也不能發(fā)揮學(xué)生主觀能動性。結(jié)合學(xué)校實際情況，同時借鑒各大知名高校實驗考核辦法[7]，考核成績改由兩大塊組成，即平時成績和期末成績，成績組成和權(quán)重分值如表1所示。

為了讓學(xué)生實驗操作更規(guī)范，注重實驗的每一個環(huán)節(jié)，調(diào)動主觀能動性，在新的考核辦法中囊括了翻轉(zhuǎn)課堂所有實驗教學(xué)過程，以此作為考核的參考。平時成績所占比例較以往有所提高，主要從課前預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)、實驗操作這三個方面進行考核：課前預(yù)習(xí)考核主要是對雨課堂上學(xué)習(xí)課前視頻資料以及完成任務(wù)單的情況進行評定;課堂表現(xiàn)考核主要是針對課中交流討論環(huán)節(jié)、出勤、實驗態(tài)度等;實驗操作考核主要是針對學(xué)生對實驗儀器操作的規(guī)范性，現(xiàn)場打分并給予指導(dǎo)。期末成績主要是看實驗報告的完成情況與實驗數(shù)據(jù)的記錄，以及實驗過程中致使實驗數(shù)據(jù)效果不理想的原因分析。

翻轉(zhuǎn)實驗課堂教學(xué)效果? 通過普通化學(xué)實驗教學(xué)改革，翻轉(zhuǎn)實驗課堂教學(xué)取得以下幾方面的成效。

1）學(xué)生預(yù)習(xí)質(zhì)量顯著提高，對實驗中的知識掌握加強明顯。利用微信或QQ平臺推送課前講授視頻、實驗操作演示視頻和學(xué)習(xí)任務(wù)單，讓學(xué)生在課外完成學(xué)習(xí)任務(wù)，使得學(xué)生掌握主導(dǎo)權(quán)，可以使每一個學(xué)生獲得準確的教學(xué)信息，思考的時間大大增多。同時，教師可以對學(xué)生課前預(yù)習(xí)進行監(jiān)督，很好地督促檢查學(xué)生完成預(yù)習(xí)情況，避免學(xué)生應(yīng)付了事。

2）充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生思考的主觀能動性，確定課堂教學(xué)中學(xué)生的主體地位，更好發(fā)揮教師的引領(lǐng)作用。

3）學(xué)生的化學(xué)實驗操作規(guī)范性更強，獲得的實驗結(jié)果更為理想。課前的操作視頻使學(xué)生對實驗操作更直觀、更立體，給學(xué)生留有足夠的實驗操作時間，在實驗操作過程中提高了實驗效率。

4）提高了教師的專業(yè)知識水平。教師在翻轉(zhuǎn)課堂中需要查閱大量教學(xué)材料，如實驗操作視頻的錄制，需要錄制大量的素材進行剪輯，還要根實驗過程中遇到的實際問題進行調(diào)整。

5 結(jié)語

以學(xué)生為主體的普通化學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計，借助微信或QQ平臺實施教學(xué)，不僅激發(fā)和提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主觀能動性，而且提高了教師的專業(yè)知識水平，使得教學(xué)質(zhì)量明顯提高。但在實驗教學(xué)改革的道路上仍存在不足，需要不斷改善，例如：完善實驗教學(xué)資源庫，目前只是單個實驗項目的資源，今后還需要進一步把化學(xué)實驗中涉及的基礎(chǔ)儀器操作視頻和講授豐富到資源庫中;需要加強管理實驗課程中學(xué)生對手機的使用，避免學(xué)生因手機的不當使用影響教學(xué)效果。因此，翻轉(zhuǎn)課堂在普通化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用的研究改革仍需要進一步加強與完善，從而不斷提高教學(xué)質(zhì)量?！?/p>

參考文獻

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