翻轉課堂下“偽斷層式”化學實驗教學模式的構建與實施

朱 烈 王 祥

渤海大學化學化工學院 遼寧錦州 121013

大學化學實驗是培養化學各專業學生綜合能力的基礎性課程。通過該課程的學習，不僅能夠激發學生對化學的學習興趣，也能夠培養學生的實踐動手能力、獨立思考能力、創新能力，從而提高學生的綜合素質。然而，在傳統的實驗教學模式中，通常是教師在課前花費大量的時間和精力來講解實驗知識和操作規程，而學生在聽完講解之后，只是在規定的課時內機械地進行實驗操作。如此的教學方式，使學生在真正的實驗過程中只是按照書本中的實驗步驟進行簡單的操作，缺乏主動學習、獨立思考和實踐動手能力，甚至在實驗過程中出現操作過程混亂的情況；而實驗后又經常會出現很快就忘記了實驗內容、操作記憶很模糊、對實驗設備名稱記憶不清等狀況，最終導致“抄書式預習”和“抄書式實驗報告”等問題。因此，傳統化學實驗教學模式不僅教學效果不理想，而且也不能達到培養學生的綜合能力的目的。 因此，設計和建立合理有效的教學模式和方法，是解決此問題的關鍵。

1 翻轉課堂下的實驗教學

實踐表明，翻轉課堂教學模式在理論課的教學過程中目前已表現出一定的優勢[1,2]。在提高實驗教學效果中，翻轉課堂教學模式的優勢也逐漸突出[3]。在實驗教學過程中，翻轉課堂的引入，不僅從多方面打破了傳統實驗教學中教師講、學生聽、簡單練的教學形式，而且也能夠彌補化學實驗教學中傳統教學模式的不足。然而，翻轉課堂教學模式的引入，在實現培養學生的綜合能力的過程中，并不是唯一的“關鍵點”，翻轉課堂與有效的實驗教學方法相結合，才是實現提高學生的學習積極性和效率、學生自主學習能力、實驗反思和解決問題的能力的最佳途徑。因此，在翻轉課堂的框架下，建立和實施有效的實驗教學模式對于培養學生的綜合能力是至關重要的。

2 “偽斷層式”化學實驗教學模式

2.1 “偽斷層式”化學實驗教學模式的提出

“偽斷層式”化學實驗教學模式打破了傳統的實驗教學模式，在翻轉課堂的教學理論的指導下，將傳統的實驗教學模式進行改革。“偽斷層式”化學實驗教學模式是以課前的“問題式預習”、課中的“探究性實驗”、課后的“雙重性總結”為改革的基本框架的，將“抄書式預習”轉變為“問題式預習”、“教師為中心”轉變為“學生為中心”、“機械性實驗”轉變為“探究性實驗”、“抄書式實驗報告”轉變為“雙重性總結”為改革內容，從而設計和建立有效的實驗教學模式，使學生在不斷學習和思考中，獨立完成實驗，從而培養學生的自主學習、獨立思考和實踐動手等綜合能力。

2.2 “偽斷層式”化學實驗教學模式的構建

在翻轉課堂教學理論的指導下，以化學的學生培養目標為指導，以培養學生的綜合能力為思想，將傳統的實驗教學模式從多角度進行改革，重新設計和建立新的實驗教學模式，從而構建了“偽斷層式”化學實驗教學模式(如圖1所示)。從圖1中我們可以看出，從預習到總結的整個實驗教學過程中，這種教學模式呈“偽斷層式”分布。每一個“偽斷層”表示為一個教學環節，同時又包含著多個細節。但是，偽斷層與偽斷層之間并非是獨立存在的，而是存在著密切的指導、反饋等關系，因此，在這里將其稱為“偽斷層式”。這種全新的“偽斷層式”實驗教學模式，不論是在預習的過程還是在實驗的過程，均充分包含了對學生的自主學習能力、獨立思考能力、實踐動手等綜合能力的鍛煉和提升，從而實現培養學生的綜合能力的教育目標。

圖1 “偽斷層式”化學實驗教學模式

2.3 “偽斷層式”化學實驗教學模式的實施

2.3.1 教學內容的審視與問題梳理

在如上提出的教學模式中，教師先要在課程標準的指導下針對教學目標對教學內容進行重新審視，并根據教學內容進行教學資源的設計，如事先錄制的演示視頻、使用的課件及參考書目、學生自學途徑的指南、預習報告和實驗報告的格式要求等。進行分類匯總的同時，通過有效的途徑(如網絡、QQ等)，與學生實現資源共享，以備學生在自主學習過程中參考有據。重要的是，要將教學內容中的知識點逐一進行“問題化”，并設計出用于指導學生自學的“自主學習任務書”。例如，以基礎化學實驗中“常見非金屬陰離子的分離與鑒定”為例，通過對實驗的教學內容進行總體梳理后，可提出如下系列問題。

(1)實驗的目的和原理是什么？—學習和掌握常見的非金屬陰離子的鑒定方法和原理。

(3)每種陰離子的鑒別方法是什么？—以I-離子的鑒定為例：取3滴KI溶液至試管中，向其加入2滴H2SO4、10滴CCl4。然后向其加入氯水，不斷震蕩試管，觀察CCl4層顏色的變化。

(4)反應現象是什么？—CCl4層的顏色由無色變為紫色，然后紫色退去。

(5)每種陰離子的鑒別原理和化學反應方程式是什么？

(6)使用過程中需要注意什么？—例如，加入Cl2后，一定要充分震蕩或攪拌溶液。

以上這些問題需要學生在課前通過自主學習進行一一解決，不能解決或模糊的問題做好記錄，并形成預習報告。

2.3.2 “問題式”預習

(1)自主學習任務書

自主學習任務書，通常包括要求自學的主要內容、自學遇到的困惑部分等。自學的主要內容部分是教師根據教學內容所提出的系列問題，需要學生通過自學的方式一一作答，此部分為任務書重點。自學遇到的困惑是指學生在自學的過程中遇到的不會回答、不確定或存在疑惑的問題，在此需一一列出，并要求在課中進行探究和解決。

(2)學生自主學習過程

學生根據教材中設計的實驗過程(教材中通常會列出實驗步驟)對任務書所提出的問題以自主學習的方式，通過相關的途徑完成任務書中規定的任務。

(3)預習報告

學生在完成任務書所提出的問題的同時，根據預習報告的要求，完成預習報告的書寫，課前需上交批改，作為考查學生自主學習程度和平時成績的依據，同時能夠為教學方案的改進提供有利的反饋。

以上教學方案的實施，不僅避免了以往“抄書式預習報告”現象的出現，同時也能夠督促學生自主學習，從而培養學生的自主學習能力。

2.3.3 “探究式”實驗

特別強調：由于學科的原因，要求教師在課前必須就本次實驗的總體內容和實驗過程中的注意事項進行介紹，尤其是注意事項要特別強調。

教師需要在課前對整體的實驗過程進行合理的設計和總體把握。例如，如何開展實驗？實驗過程中，哪些重要的問題需要提出？以何種方式提出？如何調動學生參與探討的積極性？如何分組(通常是2個人一組)？此后，學生便可以按照規定的實驗步驟逐步開展實驗。 要求學生帶著預習的問題，根據相應的實驗開展實驗，尤其是鼓勵學生要獨立操作，做到“大膽、小心”。此過程中時刻要求學生不斷思索：原理是什么？化學反應方程式是什么？實驗過程中，加入某種試劑的目的是什么？會出現什么現象？如果與預期的結果不一樣，原因是什么？教師可以隨時跟學生進行互動交流，可以隨時提出問題；也可通過觀察，針對學生的實際情況進行個別指導和點撥，對學生課前預習中做錯和不懂的地方，可以通過師生、生生互動交流解決，充分利用課堂時間幫助學生領會、吸收、應用、提升。

以S2O32-離子為例：

需要哪些儀器和試劑？—Na2S2O32-溶液和AgNO3溶液；

如何操作？—取3滴Na2S2O32-溶液置于試管中，加入10滴AgNO3溶液，震蕩；

現象是什么？—出現白色沉淀，迅速變成棕色，又變成黑色；

方程式是什么？

以上教學方案的實施，不僅能夠培養學生的獨立探索、獨立解決問題以及實踐動手能力，也能夠提高學生的思維能力。

2.3.4 “雙重性”總結

主要包括課上的總結和課下的實驗報告兩部分。

(1)課上總結和反思

學生經過獨立操作、協作學習之后，教師要鼓勵學生對問題的解決情況進行成果交流和總結，也可以展示個人或小組的成果。例如，展示自己的實驗現象等；遇到了困難，自己是如何解決的？讓學生大膽展示，提高學生的信心和膽量。同時，教師要引導學生進行自主反思，反思和總結自己在實驗中做得好的地方以及不足之處，在以后的實驗中要注意和改正。同時，鼓勵學生說出不理解的地方、教師提出的、學生忽略的問題此時可以集中解決。對于大部分學生可能沒有重視和不理解的問題，教師可以提出，引導學生一起思考，最后解決這些疑惑。同時，學生的反饋也為以后的實驗教學方案的改進提供依據，從而不斷提升教學效果和效率。

(2)實驗報告

實驗報告不僅是評價學生實驗結果的重要組成部分之一，也是學生對知識鞏固和提升的重要途徑。此部分需嚴格強調報告不可以“抄書”。也就是說，在總體框架大體一致的情況下，學生要嚴格按照自己的操作過程詳細地書寫。另外，要求學生寫出實驗過程中遇到的問題及解決辦法、實驗心得等內容，進一步加深學生對實驗內容的印象。

以上教學方案的有效實施，便于提高學生自我總結和反思的能力。

3 “偽斷層式”化學實驗教學模式的特色與創新

“偽斷層式”化學實驗教學模式以培養和提高學生的綜合能力為目標，在翻轉課堂的教學理論的指導下，打破了傳統的實驗教學模式，從預習、實驗、總結三方面對其進行了“偽斷層式”的特色改革和創新，即從“抄書式預習”到“問題式預習”的改革，從“教師為中心”到“學生為中心”的改革，從“機械性實驗”到“探究性實驗”的改革，從“抄書式實驗報告”到“雙重性總結”的改革，從而建立了有效的實驗教學模式。與傳統的實驗教學模式相比，該實驗教學模式的實施有利于培養學生的自主學習、獨立思索、解決問題以及實踐動手能力，提高學生的思維能力，從而實現培養學生綜合能力的目標。

4 結語

本文提出的翻轉課堂下的“偽斷層式”實驗教學模式在基礎化學實驗課程中的有效實施，完全可以實現大學化學實驗教學的目標，即培養學生的自主學習能力、實踐動手能力，幫助學生掌握基本的實驗技能，養成良好的操作習慣進而提高學生的綜合素質。因此，該實驗教學模式，不僅適用于基礎化學實驗課程的教學，同時也能夠適用于本學科內其他實驗課程的教學，乃至非化學學科的實驗課程教學。