翻轉課堂模式應用于高等院校無機化學實驗研究

楊玉玲 楊昱

摘 要 基于翻轉課堂，結合教學實踐，探索無機化學實驗課的教學模式，并且在教學過程中以問題激發(fā)學生的學習興趣，立足于培養(yǎng)學生的自主學習能力、表達交流能力，著眼于學生的高效學習。

關鍵詞 翻轉課堂;無機化學實驗;自主學習;MOOC

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）08-0116-03

Research on Application of Flipped Classroom Model in Inorganic

Chemistry Experiments in Colleges and Universities//YANG Yu-ling， YANG Yu

Abstract In this paper， based on the flipped classroom， combined with their own teaching practice， the teaching model of inorganic chemistry experiment course was explored. In the process of tea-ching， we should stimulate interest in learning with questions， culti-

vate the ability of autonomous learning， expression and communi-cation， and focus on students efficient learning.

Key words flipped classroom; inorganic chemistry experiment; auto-

nomous learning; MOOC

1 引言

無機化學實驗課作為應用化學系學生進入大學的第一門專業(yè)實驗課，是后續(xù)物理化學實驗課、分析化學實驗課、有機化學實驗課等課程的重要基礎。此課程涵蓋了化學的基本原理以及化學元素的各個方面，知識點眾多。所以，無機化學實驗課的教學效果對學生后續(xù)專業(yè)課程的學習有著直接和深遠的影響。

翻轉課堂（flipped classroom）是21世紀初開始興起的一種將傳統課上教師講授與課下學生學習進行轉換的新型教學模式。知識的傳授通過任務清單，借助信息技術在課前完成，而知識的內化過程則是由教師在課堂上通過個別指導、小組合作、師生探究完成的。翻轉課堂教學模式可以讓學生借助現代信息技術手段，利用網絡豐富的課程資源，靈活互動地學習交流。

2 在無機化學實驗課教學中引入MOOC等網絡資源的必要性

目前，傳統的教學模式仍被無機化學實驗教學廣泛采用，大部分時間以教師作為主體，在實驗課堂上講解實驗知識和進行操作演示。在這樣的“填鴨式”教學中，學生機械地進行實驗操作，缺乏思考，當然也記不牢實驗的內容，結果導致傳統教學模式課堂效果不理想。在無機化學實驗考試中，很多學生出現對實驗設備名稱記憶不清、會遺忘操作過程等問題。因此，如何在有限的學時內有效地提高無機化學實驗教學質量，是亟待解決的一個重要問題。實踐表明，傳統的教學模式已經很難適合大學化學實驗教學，因此應該引進更科學、更有效的教學模式。

基于以上情況，東北農業(yè)大學應用化學系的無機化學實驗課程進行了改革，學時數由原來的80學時調整到64學時，內容包括元素各論和化學基本原理兩大部分。同時，為了培養(yǎng)高素質的具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才，也為了更好地應對MOOC等在線課程的興起對傳統教學模式所帶來的巨大挑戰(zhàn)，將“無機化學資源共享課”和“無機化學虛擬實驗室”等優(yōu)質網絡資源引入無機化學實驗課的教學中。合理且有效地調動及利用課外時間，節(jié)約出學生課內學時，由此開展師生合作探究式和問題式、啟發(fā)式等教學方式。

3 無機化學實驗課翻轉課堂教學中不確定因素的調控

翻轉課堂在實施過程中存在許多不確定的影響因素。學生課前自主學習的質量也是翻轉課堂教學模式成敗的關鍵，而這一教學環(huán)節(jié)恰恰是在教師的關注之外。教師如何讓學生的學習更高效呢？如何幫助學生解決學習中的問題？這些都是翻轉課堂最為重要的問題，不僅要面對，還需要考慮如何解決。采用江蘇省蘇州市電教館館長金陵設計的“學習任務單”，根據實驗課教學內容設計實驗的學習指南、問題設計、學習資源、學習測試、學習反思等，有效地監(jiān)控學習過程。

4 無機化學實驗課翻轉課堂教學模式

基本特征

1）教師角色的轉變。教師從傳統課堂中的知識講授者轉變?yōu)閷W生學習的引導者和合作探究者，不再是知識交互和應用的中心，只是對學生的學習進行設計和指導。

2）課堂時間的分配。減少教師在課堂上講授的時間，對學生合作探究的時間給予充分的保證，在保證基本知識展示量的基礎上，增強課堂中師生的交互性。

3）學生角色的轉變。借助于豐富的網絡資源，學生可以進行自我知識延伸，可以自我控制學習時間、學習地點、學習內容和學習容量，真正成為學習的主體。

流程設計 在上課前，教師將教學視頻放在QQ空間或者公郵里，供學生自行下載觀看。教學視頻基于教學目標和學情，對課程資源進行整合設計，創(chuàng)設學習環(huán)境和情景。在學習過程中，學生可以根據自己的節(jié)奏和時間進行學習，懂了的快速跳過，沒懂的反復觀看，也可停下來仔細思考和做筆記。課堂上大部分時間可用于學生小組合作學習和學生作業(yè)的展示。因此，翻轉課堂有利于師生深層次互動，教師有機會對學生進行分別指導，開展因材施教。具體教學流程如圖1所示。

案例分析 以“摩爾氣體常數的測定”實驗為例，分析翻轉課堂教學模式在無機化學實驗中的應用情況。

1）課前。在課前一周，學生先要進行自主的學習過程，可以通過下載教師發(fā)布的學習素材作為參考資料展開。先由課件掌握“摩爾氣體常數的測定”實驗的基本原理，再借助視頻了解實驗的基本操作及步驟。會設置一些測試題分布在整個觀看過程中，學生通過相關測試，才能進行下面的學習;未通過者，需要重新學習相關知識。最后，在課前學生需要完成有關思考題，如：本實驗采用的是排水法測定氫氣的體積，實驗成功的關鍵是什么？如果操作不當，裝置出現漏氣現象，需要怎樣處理？類似的預見性題目的思考可以引導學生加深對實驗內容的理解，久而久之，就養(yǎng)成獨立思考、設計實驗的能力。在課前學習過程中，學生要養(yǎng)成記錄問題的好習慣，先盡可能通過自己查找資料來解決問題，如果仍有未解決的問題，可以拿到課堂與教師、同學進行討論。教師可以適當要求學生準備相關問題，以供討論。

2）課堂。課堂主要包括三步，即課前預習、課中操作和課后總結，教師組織學生有序開展。在課前預習階段，教師首先帶領學生討論在“摩爾氣體常數的測定”實驗素材學習中發(fā)現的未解決的問題;要在學生討論后進行總結，對于不規(guī)范、不全面的回答給予糾正和補充。對于實驗操作步驟中的注意事項，教師必須反復強調，因為學生預習觀看和真正的操作過程還是有很大差距的。在“摩爾氣體常數的測定”這個實驗中，保持內外大氣壓一致是學生普遍容易忽略的環(huán)節(jié)，教師應在課堂上組織學生觀察自己的示范練習，通過示范練習加深學生的印象，并通過關于錯誤操作的講解，幫助學生成功地完成實驗。

在實驗進行階段，學生根據操作規(guī)程進行，需要仔細觀察實驗的現象和變化并進行規(guī)范記錄。實驗報告的書寫能力也是學生要重點培養(yǎng)的能力之一。當然，實驗進行階段的效率的提高也有賴于良好的預習。只有通過有效預習，大腦對實驗內容有了充分了解，學生才能全神貫注于實驗操作和現象的觀察。實驗進行階段，教師要及時對學生操作進行指導，對于一致性錯誤進行總結記錄。教師可以采取啟發(fā)、誘導的方法，讓學生能自己思考出實驗中的錯誤，這樣有利于學生加深印象。如為準確讀取氫氣的體積，實驗中收集的氫氣要恢復到室溫，而很多學生此時急于記下實驗數據，忘記溫度的問題。教師就要引導學生從理論上分析：為什么不同溫度，體積的讀數是不同的呢？由此提醒學生對實驗溫度進行控制。

在實驗結束后，實驗總結是非常必要的。教師可根據記錄的情況，組織學生進行總結，點評學生的預習情況和操作表現等。

3）課后。教師和學生課后可以通過QQ群及時討論有關實驗的問題。學生在書寫實驗報告時需要對實驗中的問題或錯誤進行反思和總結。教師給定實驗成績時要充分考慮課前預習、課上操作和課后實驗報告總結的情況，這樣才能比較客觀地對學生進行評價。

核心特點 問題驅動的研究性學習是無機化學實驗課翻轉課堂教學模式的核心特點。基于“共同主題—選擇性專題—系列化問題”的課程平臺，支持“教”“學”交互。這種學習共同體，研究性學習大致分為六個階段。

1）主題凝聚階段：教師提出學習主題。

2）任務選擇階段：學生根據自己的特點，選擇問題。

3）合作研究階段：學生根據問題，明確學習目標，通過QQ群及時討論有關的問題。

4）碰撞交流階段：學生形成見解和強化理解，借助已有知識，能夠說清楚認識。

5）小組展示階段：學生組內形成共識，分工協作展示。

6）內化運用階段：學生把知識內化為自己的能力，用于解決問題。

5 翻轉課堂教學模式對學生能力的培養(yǎng)

運用翻轉課堂教學模式不僅可以培養(yǎng)學生的思維能力和分析問題的能力，還可以使學生具備提出問題和解決問題的能力，促進學生的能力水平得到全方面提升。

運用翻轉課堂提升學生的自主學習能力 學生是翻轉課堂的主體，通過自主學習過程有效地完成教師布置的內容，有利于提高小組合作學習能力。如N族元素性質實驗，學生自學內容包括氧化物的結構以及哪些氧化物具有離域Π鍵。學生可以通過教材和資料查到氮的六種氧化物的結構，再分析離域Π鍵的情況，此時會遇到問題：NO2有兩種結構，哪一種趨于合理？要解決這個問題需要查找資料。有人會提出NO2的鍵角問題，不是預想的120°，而是134°，原因是什么？學生采用討論、分組交流等形式解決問題，由此增強合作學習能力。

運用翻轉課堂提高學生的表達能力 當今時代的大學生要面對激烈的競爭，語言表達能力對未來工作至關重要。大學生不僅要有對問題的理解能力，還需要具有表達問題的能力。課上的討論過程和小組發(fā)言都是翻轉課堂的重要教學形式，這些活動都能提高學生的語言表達和概括分析能力。語言表達能力的提高有利于學生建立信心。無論是課堂交流還是在線問答，多種形式的交流都能提供給學生更多表達自己的機會。良好的語言表達能力可以顯著增強教學效果，改進師生關系，建立和諧的課堂氛圍。

翻轉課堂提高了學生的交流能力 翻轉課堂最大的特色就是課上師生的交流、互動。通過語言的碰撞，培養(yǎng)學生良好的思維方式，讓學生在交流中提高分析問題能力，通過教師的合理引導，提高學生解決問題的能力。頻繁的互動交流也有助于增進學生之間的友誼。

調動學生學習主動性 翻轉課堂需要學生具備一定程度的自主學習能力和人際溝通能力，但是總有基礎薄弱或性格內向、不善言辭的學生。教師尤其要關心這些學生，多做心理輔導。良好的課堂氛圍有助于學生大膽發(fā)言，因此，教師應積極營造一個輕松的氛圍，鼓勵學生發(fā)表自己的看法。蘇霍姆林斯基說過：“人的心靈深處，總有一種把自己看作發(fā)現者、研究者和探索者的固有需要，這種需要在兒童的精神世界中尤其強烈。”教師在課堂上要循循善誘，給學生充足的時間去思考、交流、碰撞，鼓勵學生大膽質疑，提高他們的學習興趣，培養(yǎng)他們的學習主動性。

6 結語

本文嘗試把翻轉課堂引入無機化學實驗中來，通過對翻轉課堂教學模式的分析，并結合實踐應用，有效提高了無機化學實驗的教學質量。翻轉課堂教學模式還有一些問題需要解決，還有一些環(huán)節(jié)需要完善，在探索的路上需要創(chuàng)新的勇氣、堅持的力量。

參考文獻

[1]金陵.用“學習任務單”翻轉課堂教學[J].中國信息技術教育，2013（3）：20.

[2]趙妍.論翻轉課堂教學模式在高校基礎化學實驗中的應用[J].中國輕工教育，2015（5）：81-85.

項目來源：2018年東北農業(yè)大學“大北農學者計劃”教育學人基金項目暨校級教育教學研究入庫項目“基于混合學習的無機化學實驗教學翻轉課堂的構建與實踐”（課題編號：JYXRRK2018020）。

作者：楊玉玲、楊昱，東北農業(yè)大學理學院，講師，研究方向為無機化學教育（150030）。