基于智慧樹平臺的翻轉(zhuǎn)課堂教學探索與實踐

黑曉明 邢殿香 劉金華 譚學杰 田燕

[摘 要] 將翻轉(zhuǎn)課堂教學模式引入基礎(chǔ)有機化學實驗，即把實驗理論知識的講解、實驗操作的演示放在線上，實驗操作、實驗結(jié)果的分析討論放在線下，既可有效緩解學時削減與教學內(nèi)容之間的矛盾，又可以高階性為目標活化課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生自己構(gòu)建知識的能力，提高課堂教學質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 翻轉(zhuǎn)課堂;智慧樹在線平臺;基礎(chǔ)有機化學實驗

[課題項目] 齊魯工業(yè)大學（山東省科學院）教學改革研究項目“翻轉(zhuǎn)課堂教學模式在基礎(chǔ)有機化學實驗教學中的應(yīng)用”（201819）;“基于成果導向的現(xiàn)代材料分析測試技術(shù)教學團隊建設(shè)實踐”（2019zd01）

[作者簡介] 黑曉明（1974—），女（回族），山東臨清人，博士，副教授，研究方向為有機光化學合成;邢殿香（1972—），女，山東人，博士，教授，研究方向為有機合成;劉金華（1973—），男，山東高密人，博士，副教授，研究方向為無機非金屬材料。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）39-0247-02 ? ?[收稿日期] 2020-04-27

基礎(chǔ)有機化學實驗是我校輕化工類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，包括薄層色譜等七個必修實驗和正溴丁烷的合成等七個選修實驗。其設(shè)置的目的：一方面，通過實驗驗證所學的有機化學理論知識，使學生建立清晰而準確的概念;另一方面，通過實驗訓練學生的基本操作技能，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)摹嵤虑笫堑目茖W態(tài)度，訓練學生自己動手、獨立工作的能力。

有機化學實驗的特點是耗時長、步驟繁瑣，如薄層色譜實驗僅薄層色譜板的制備一步就需耗時1h以上，且對實驗操作規(guī)范的要求很高，需要教師進行詳細的講解和操作示范。薄層色譜和蒸餾、重結(jié)晶等實驗不同，對大部分學生來說幾乎是全新的概念，需要系統(tǒng)的學習和理解。近年來隨著教學大綱的不斷修訂更新，基礎(chǔ)有機化學實驗課學時也在削減，如薄層色譜實驗?zāi)壳皟H有4個實驗學時，急需教師進行教學模式改革，有效緩解學時削減與教學內(nèi)容之間的矛盾。

將翻轉(zhuǎn)課堂教學模式引入基礎(chǔ)有機化學實驗，即把實驗理論知識的講解、實驗操作的演示放在線上，實驗操作、實驗結(jié)果的分析討論放在線下可有效解決上述問題。Mark Frydenberg指出翻轉(zhuǎn)課堂教學模式節(jié)省了傳統(tǒng)課堂中的概念講解時間，教師可充分利用課堂增加師生互動交流[1]。Clyde Freeman Herreid和Nancy A.Schiller提出翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢還包括通過學生觀看視頻后的練習檢測、問題反饋，教師能夠更加準確地把握學生的疑惑，并在課堂上進行針對性指導[2]。我校與智慧樹在線平臺合作，已為有機化學實驗錄制、制作在線課程，其中包括實驗安全知識及22個實驗教學視頻。

一、線上教學設(shè)計

（一）教師線上教學活動

教師依托有機化學實驗在線課程，在智慧樹平臺建立自己的翻轉(zhuǎn)課程。課程平臺包括學習任務(wù)、學習資源、問答討論、作業(yè)考試、學情數(shù)據(jù)等九個欄目。教師首先上傳實驗學習資源，包括實驗講義、PPT等資料，然后發(fā)布學習任務(wù)，在問答討論平臺進行答疑解惑，并通過學情數(shù)據(jù)檢查學生的視頻觀看進度和資源下載情況，及時進行督促。

為檢查學生的自主學習效果，教師可在作業(yè)考試欄目發(fā)布自主學習檢測題并進行批閱。如在薄層色譜實驗中，可設(shè)計如下問題：薄層色譜實驗原理和哪種物理性質(zhì)有關(guān)、怎樣測量Rf值并利用其判斷分離效果、菠菜中常見色素及極性大小、用混合溶劑提取菠菜色素的原因、色點出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象的原因及解決辦法等。教師可根據(jù)平臺成績分析數(shù)據(jù)掌握學生的知識盲點，在線下課程中查缺補漏，進行針對性講解。由于突破了學時的限制，教師還可以在學習資源中補充一些實驗拓展資料，將科學性、知識性和趣味性相結(jié)合，激發(fā)學生對有機化學實驗的興趣。

（二）學生線上學習活動

學生通過掃描課程二維碼加入翻轉(zhuǎn)課程后可在電腦端或手機APP進行自主學習，手機APP學習方式可以充分利用碎片時間，滿足隨時隨地學習的需要。學生觀看實驗教學視頻學習實驗原理、熟悉實驗流程及操作規(guī)范，并完成自主學習檢測題，學習中的疑惑可以在問答平臺與老師同學交流，從而完成自主構(gòu)建知識的過程。

傳統(tǒng)的實驗教學模式一般要求學生實驗前完成預(yù)習報告，大多數(shù)學生的預(yù)習報告是機械抄襲實驗課本、千篇一律，缺乏對實驗原理的深入思考和對實驗過程的系統(tǒng)認識，做實驗時需要做一步翻看一次課本，照方抓藥，收效甚微。線上自主學習可以引導學生獨立思考，高質(zhì)量地完成實驗預(yù)習。

二、線下教學設(shè)計

（一）針對性講解與課堂討論相結(jié)合

平臺對學生自主學習檢測題的成績分析可以清楚地反映出學生的知識缺陷，問答平臺則反映出學生存在的疑惑，教師收集以上兩方面的數(shù)據(jù)進行分析整理，在課堂上進行針對性講解。如在薄層色譜實驗中重點討論Rf值與極性、分離效果的關(guān)系、點樣的操作規(guī)范、色點拖尾現(xiàn)象及解決辦法、薄層色譜板的制作要領(lǐng)等，鼓勵學生積極發(fā)言，大膽發(fā)表意見，從而有效活化課堂，避免灌注式講解。

（二）差異化指導與獨立操作相結(jié)合

線上學習節(jié)省了大量的課堂時間，教師可以有比較充裕的時間觀察每個學生的實驗操作，進行針對性指導，實現(xiàn)差異化教學。為充分鍛煉學生的動手能力，切實提高學生的實驗操作技能，我校的基礎(chǔ)有機化學實驗是單人單組，從原料的量取、儀器的安裝，實驗過程的統(tǒng)籌安排到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移處理，學生都必須獨立完成。學生在理論知識上的缺陷、操作技能中的薄弱環(huán)節(jié)都將在實驗中反映出來。

薄層色譜實驗的第一步是用研磨的方法從菠菜中提取色素，學生得到的色素溶液顏色差別較大，甚至個別出現(xiàn)油水分離現(xiàn)象。差異化指導可以讓教師及時發(fā)現(xiàn)問題，幫助學生分析原因，指出實驗操作中的問題與不足。色素溶液顏色深說明研磨比較充分;顏色淺的溶液中仍然可以看到菠菜葉片，說明研磨不充分或操作不規(guī)范，沒有掌握研磨的操作要領(lǐng)，以搗代磨，動靜很大，效果不佳;油水分離現(xiàn)象則說明操作出現(xiàn)失誤，菠菜表面的水分沒有吸干，溶劑中帶進較多的水，水和石油醚不互溶以致出現(xiàn)分層。薄層色譜板的鋪制是實驗中的重要環(huán)節(jié)。鋪好的薄層色譜板需要晾干24小后活化才能使用，因此實驗中的薄層色譜板只能循環(huán)使用。色譜板的質(zhì)量不僅可以檢驗本次實驗的學生是否掌握操作要領(lǐng)，又關(guān)系到下一次學生實驗的成敗。通過線上的視頻學習，學生已經(jīng)基本熟悉色譜板的制備流程，但在實際操作過程中還會遇到一些問題。如羧甲基纖維素鈉溶液的制備要求用脫脂棉過濾，學生操作時發(fā)現(xiàn)由于溶液粘度較大，過濾速度很慢。此時教師可鼓勵學生尋找改進辦法，大膽嘗試。學生或使多個漏斗并及時更換脫脂棉、或用抽濾、或改用研磨，教師均給予指導并進行評價。這樣的針對性指導既可以規(guī)范學生的實驗操作，又可充分調(diào)動學生的積極性，鍛煉學生獨立分析解決問題的能力。

（三）實驗結(jié)果的討論與分析

實驗結(jié)果的討論與分析是對知識的理解升華過程，筆者多年的教學經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)很多學生并沒有認識到這一環(huán)節(jié)的重要性。實驗報告中只有結(jié)果沒有討論，或討論時不知所云。在翻轉(zhuǎn)課堂教學模式中，我們增加了“實驗總結(jié)課”，如在薄層色譜實驗中，對薄層色譜板的色點出現(xiàn)的幾種現(xiàn)象：色點圓而清晰、色點圓但不清晰、色點清晰但不圓，有拖尾現(xiàn)象、色點連成一條線且不清晰，教師引導學生從色素溶液顏色差別、薄層色譜板的厚度、均勻度、點樣的次數(shù)等角度進行分析，通過對比、討論，學生可以更深刻地體會到菠菜的充分研磨、薄層色譜板的質(zhì)量、點樣的規(guī)范操作對實驗結(jié)果的重要性，從而掌握薄層色譜實驗的操作要領(lǐng)。“實驗總結(jié)課”既可以加強師生交流，活躍課堂氣氛，又能切實提高學生綜合分析問題的能力。

以智慧樹在線平臺為媒介的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式有效打通內(nèi)外課堂，既可以充分利用線上資源的豐富性、線上學習的自主性，使移動終端成為移動課堂，又能結(jié)合傳統(tǒng)課堂的諸多優(yōu)勢，彌補線上學習在實驗課方面的先天不足[3]，以高階性為目標，將基礎(chǔ)有機化學實驗打造成一門“金課”。

參考文獻

[1]Mark Frydenberg.Flipping Excel.Information Systems Education Journal [J].2013（1）：23-33.

[2]Clyde Freeman Herreid and Nancy A.Schiller.Case Studies and the flipped classroom[J].Journal of College Science Teaching，2013（5）：62-67.

[3]費躍農(nóng)，孫忠梅.基于MOOC的混合教學模式在理工科專業(yè)課教學中的應(yīng)用.工業(yè)和信息化教育，2016.8：28-31.