普通化學實驗教學中的翻轉課堂案例設計

肖瑞杰 趙學艷 朱桃花 曹桂榮

摘? 要 針對普通化學實驗課程的特點，探討其“課前認識、課中加深、課后鞏固”的翻轉課堂教學設計。以“工業硫酸銅的提純”為實驗案例，通過翻轉課堂在學習目標、活動主體與教學流程上的教學設計，詳細闡述以學生為中心的教學方案，并詳細評價其教學實踐，研究成果為相關研究積累了經驗。

關鍵詞 普通化學;實驗教學;翻轉課堂;工業硫酸銅的提純

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

普通化學是防災科技學院資源勘查工程、地質學、勘查技術與工程和地下水科學與工程等專業的一門重要學科平臺課。該課程理論部分主要傳授給學生化學反應的基本理論知識和物質結構方面的知識，培養學生運用化學的觀點和所學的化學知識來分析問題、解決問題的能力。實驗教學內容是普通化學基礎知識鏈中必不可少的一個重要部分，其實驗教學實施對普通化學教學質量的提高有著顯著的作用，通過實驗課的學習，加深、鞏固并擴大學生對所學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授課[1]，如地下水科學與工程專業18級的一個班級，而實驗課基本通過四個步驟來實現：課前預習—課上講解—動手實驗—完成報告。這種傳統形式的教學過于單一，也存在很多問題，如實驗課前預習只是抄書，教師課上講解示范，后排學生看不清，導致操作不準確，甚至對儀器不認識，失手將其損壞等。為了彌補這種教學形式的不足，進一步提高學生的動手實踐能力，隨著互聯網的發展及翻轉課堂教學方法在全世界的流行，開展將其應用在普通化學實驗教學中的研究已是迫在眉睫。

2 化學實驗翻轉課堂教學環節的設計

翻轉課堂重新分配調整了課堂內外的時間，將學習的決定權進行轉移，由教師轉移給學生，即學生通過教學視頻在課前完成對實驗知識體系的學習，而課堂上教師以問題為導向與學生探討和交流學習心得，從而達到教學目標，內化所學知識[2-5]。實驗課程的翻轉教學依托微信與QQ平臺，結合實際的教學要求，構建三步翻轉課堂模式：課前認識—課中加深—課后鞏固。具體步驟如圖1所示。

3 “工業硫酸銅的提純”實驗翻轉課堂教學設計

以普通化學課程中的“工業硫酸銅的提純”實驗為例，結合翻轉課堂教學模式，提出“課前認識—課中加深—課后鞏固”的翻轉課堂教學設計，即：通過簡短的教學視頻引導學生對實驗教學的目的與原理、實驗儀器藥品及實驗過程有一定的初步認識，然后通過任務單針對實驗中存在的問題進行思考;課堂上以學生為主體，以任務單中的問題為導向，分組討論并答疑，指導學生進行實驗儀器操作;課后學生根據實驗數據完成相應的實驗報告，并就實際實驗中存在的相關問題與教師進行討論，從而達到師生共同反思。

課前短視頻設計? 實驗短視頻是將書本上的實驗內容及實驗操作制作成視頻內容，相比書本內容更加形象直觀，可以更好地調動學生積極性，激發學生思考能動性。針對實驗制作了教學視頻，工業硫酸銅提純實驗視頻內容包括實驗目的、原理、所需藥品、儀器、步驟及實驗過程中應注意的問題，其中加熱溶解、常壓過濾、減壓過濾、蒸發結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調節以及蒸發結晶時酒精燈停火時間的早晚是決定實驗成敗和產率多少的關鍵，因此在視頻中要著重標注，引發學生去思考。

課前任務單設計? 學習任務單是課前認識中必不可少的環節，在翻轉課堂整個過程中起到引導的作用，以教學目標為導向設計可執行的教學任務，可以引導學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系中培養學生化學學科的分析思維能力。依托微信或者QQ平臺，以“工業硫酸銅的提純”實驗為例，具體任務單設計如下：

【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+雜質時，為什么要控制pH=4？

【問題6】實驗中去除Fe3+雜質時，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，兩種過濾的區別是什么？什么情況下使用？

【問題8】為什么在蒸發濃縮前要先調節pH=2？如果不調節會出現什么情況？

【問題9】蒸發濃縮時，過早或過晚?；鸶饔惺裁床焕?？

課中討論及學生實驗操作? 課程中，教師以任務單中的上述九個問題為導向，采取探討的方式與學生進行交流討論，便于檢驗學生預習的效果，引導學生深化知識要點;談論結束后給學生留有大部分時間，讓他們獨立完成實驗。在實際操作中，教師要做好指導工作，對不規范的實驗操作給予糾正和正確指導，解答學生實驗中的疑惑。但是一個實驗十多個學生同時開展，教師很難面面俱到，因此，學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信息，更容易掌握規范的儀器操作。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生嘗試自行解決實驗中出現的問題。翻轉課堂這種新型教學方式真正保證了學生在教學中的主體地位，實現了高效課堂[6]。

課后交流反思? 實驗結束后，學生結合實驗中的實際情況認真撰寫實驗報告，內容不僅涉及實驗目的、實驗原理、實驗藥品、實驗步驟和數據，還要有課中的討論與思考部分，使學生對本次實驗有深層次的思考。例如：

1）本實驗產品中還有哪些雜質？實驗過程中如何減少產品的雜質含量？

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）通過本實驗你收獲了什么？

學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，在撰寫實驗報告過程中如果遇到實驗數據處理等方面的問題，也可通過線上平臺反饋問題，與教師進行實時溝通。

4 翻轉實驗課堂考核辦法及教學效果

翻轉實驗課堂考核辦法? 以往普通化學實驗考核主要通過兩個方面展現，即平時考勤和實驗報告。這種考核方式主要看中結果，而對實驗過程考慮較少，公平客觀地反映各位學生的真實學習情況很難，也不能發揮學生主觀能動性。結合學校實際情況，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，成績組成和權重分值如表1所示。

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

翻轉實驗課堂教學效果? 通過普通化學實驗教學改革，翻轉實驗課堂教學取得以下幾方面的成效。

1）學生預習質量顯著提高，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習任務單，讓學生在課外完成學習任務，使得學生掌握主導權，可以使每一個學生獲得準確的教學信息，思考的時間大大增多。同時，教師可以對學生課前預習進行監督，很好地督促檢查學生完成預習情況，避免學生應付了事。

2）充分調動學生學習的積極性，激發學生思考的主觀能動性，確定課堂教學中學生的主體地位，更好發揮教師的引領作用。

3）學生的化學實驗操作規范性更強，獲得的實驗結果更為理想。課前的操作視頻使學生對實驗操作更直觀、更立體，給學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）提高了教師的專業知識水平。教師在翻轉課堂中需要查閱大量教學材料，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整。

5 結語

以學生為主體的普通化學翻轉課堂教學設計，借助微信或QQ平臺實施教學，不僅激發和提高了學生的學習積極性與主觀能動性，而且提高了教師的專業知識水平，使得教學質量明顯提高。但在實驗教學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實驗中涉及的基礎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生對手機的使用，避免學生因手機的不當使用影響教學效果。因此，翻轉課堂在普通化學實驗教學中應用的研究改革仍需要進一步加強與完善，從而不斷提高教學質量?！?/p>

參考文獻

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[7]安勝姬，呂蕾，鄭松志.國內8所大學基礎有機化學實驗課程現狀調查[J].實驗室研究與探索，2018（1）：150-153.