中职生源的高职分析化学实验翻转课堂教学案例设计及实践

【摘 要】本文针对广西现代职业技术学院中职生源的高职工业分析技术专业分析化学实验教学的现状及课程特点，设计了“课前自学—课中导学—课后拓展”的翻转课堂实验教学模式，并以工业氢氧化钠中NaOH和Na2CO3含量的测定实验项目为例，阐述翻转课堂实验教学模式的具体实施过程。

【关键词】中职生源 高职 分析化学实验 翻转课堂 案例设计

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）06C-0086-03

一、分析化学实验教学研究现状

分析化学实验是高职工业分析技术专业的一门重要的专业基础实验课程。通过分析化学实验的学习，不仅能培养和提高学生的实验基本操作技能，而且还能巩固学生在分析化学课程中所学的理论知识，提高学生分析问题及解决实际问题的能力，为学生之后专业课程的学习及工作做好铺垫。目前，广西现代职业技术学院分析化学实验的教学还是采用传统的教学方法。首先，由老师把实验原理、操作步骤及注意事项等进行统一讲解，其次由学生动手实验，最后将实验所得数据进行处理并撰写实验报告，从而完成了一个实验的教学。这样的教学方法应用于中职生源的高职学生的教学中，与预期的教学效果相差甚远。原因主要在于中职生源的高职生是一类特殊的群体，他们基础普遍较差、学习积极性不高。教师若还是采用传统教学方法进行教学，则在一节课内所传授的知识已远远超出了现在学生所能接受的容量。最終导致学生在实验过程中容易出现很多问题，甚至存在安全隐患。如何改进教学方法，培养学生掌握分析化学实验的各项基本操作技能，并具有一定的分析与创新的能力，是当前教育工作者研究的一个重要问题。

二、分析化学实验翻转课堂教学模式的提出

学生的学习过程通常可分为信息传递和吸收内化两个阶段。在传统的教学方法中，信息传递是在课堂上通过教师和学生、学生和学生之间的互动来实现，而吸收内化是在课后由学生自己来完成，由于缺少教师的引导，吸收内化阶段效果不明显。而翻转课堂可以对学生的学习过程进行重构，由课前进行信息传递，课中进行吸收内化。翻转课堂教学模式能够让学生主动参与到学习活动中去，体现学生教学主体的地位。近几年来不少教师将翻转课堂模式引入各个领域的课程教学当中，并取得良好的效果。但关于这一模式在高职分析化学实验教学中的研究报道较少。本文以广西现代职业技术学院工业分析技术专业为例，对传统教学方法进行改革，将翻转课堂教学模式运用于中职生源的高职生分析化学实验教学当中，提出“课前自学—课中导学—课后拓展”的实验教学模式，具体流程如图1所示。

三、分析化学实验翻转课堂教学案例设计

下面以分析化学实验课程“工业氢氧化钠中NaOH和Na2CO3含量的测定”实验项目为例，对本文提出的“课前自学—课中导学—课后拓展”的实验教学模式加以阐述。

（一）课程开发

1.学情分析。课程授课对象为中职生源的高职一年级工业分析技术专业学生。这类学生知识基础相对较差，动手操作能力相对较强，自主学习能力较弱，对单纯的理论教学不感兴趣。若将分析化学实验内容（如实验原理的讲解）录制成微课视频进行翻转教学，则刚好迎合这类学生的特点。因为微课视频时间短，一般为6-15分钟，且通俗易懂，容易为这类学生所接受。另外，翻转课堂教学模式还可以调动学生学习的积极性，培养学生的自主学习能力，缩短课堂讲授的时间，增加课堂互动环节和学生动手实践的机会，有利于培养学生掌握分析化学实验的各项基本操作技能和创新能力。

2.实验分析。“工业氢氧化钠中NaOH和Na2CO3含量的测定”是分析化学酸碱滴定实验中难度较大且具代表性的实验，其特点是前后衔接紧密，既有理论知识，又有实验操作，为综合课型。本实验知识目标为：理解混合碱测定的原理，掌握双指示剂滴定方法。能力目标为：能根据滴定终点判断混合碱的组成，并能正确计算各组分的含量。情感目标为：通过小组实验，培养学生团结协作的精神，以问题为导向，培养学生用理论解决实际问题的能力。教学重点是双指示剂法测定原理。教学难点是两个化学计量点的理解及其应用。

3.导学设计。在上述学情和实验分析的基础上，开展教学设计，编写实验指导书，制作PPT，录制微课视频，构建完整的学习支撑体系。“工业氢氧化钠中NaOH和Na2CO3含量的测定”实验项目教学过程设计思路如图2所示。

4.微课录制。“工业氢氧化钠中NaOH和Na2CO3含量的测定”按照实验内容可分为课程导入、原理讲解、实验操作、数据处理和结果计算、课后反思及练习五个部分。微课的录制主要采用两种方式进行。课程导入及实验操作采用数码相机拍摄的方式进行录制；实验原理讲解、数据处理和结果计算、思考练习采用录屏软件进行录制。课程的导入是关于氢氧化钠暴露在空气中一段时间的视频。设计意图是让学生根据所观察到的现象进行思考，从而引出教学主题。原理讲解主要介绍双指示剂测定NaOH和Na2CO3含量的方法。讲解什么是双指示剂法、介绍相关化学反应方程式、分析推导NaOH和Na2CO3含量的计算公式。实验操作过程由专业教师进行演示。主要包括称量、溶解、定容、移液、滴定五个步骤。数据处理和结果计算以教师实验所得到的一组数据作为例子进行讲解。所有数据列在一张表格中，将原始数据代入计算公式进行计算。思考练习主要检验学生对本实验内容的掌握情况，通常以选择题的形式进行考察。在微课的制作过程中，主要用到的软件有Camtasia Studio、Microsoft Word 2013、会声会影、格式转换器等。

（二）自主学习

资源开发完成后，教师将实验指导书和微课视频打包上传至网络学习平台。学生利用手机、电脑等设备登陆教学平台自行下载学习资源包，结合自身知识基础进行一遍或多遍学习。对于基础好的学生来说，可能学习一至两遍就可完成对实验重、难点的学习。但对于基础较差的学生来说，学习难度比较大。即使反复多次暂停、回放视频进行学习，可能有些地方还是不能明白。为了能够及时解决学生学习过程中遇到的问题，我们搭建了QQ群、微信群等社交网络平台，学生和教师可以进行在线交流，实现师生互动学习。社交网络平台不但可以为学生排忧解难，还可以帮助教师了解学生对知识的掌握情况。对于学生在学习过程中遇到的比较集中的问题，教师可以把问题记录下来，对相应内容进行重新设计和改进，使学生更容易接受和理解。

（三）课堂内化

课堂知识的内化以学生实验为主。实验以小组为单位进行，通常是2-3人一组。每个小组将完成给定药品中NaOH和Na2CO3含量的测定。实验开始前，师生之间有一个课堂互动环节。用于教师解答学生自学过程中遗留下来的问题。同时，教师将实验过程应当注意的问题进行强调。实验过程中，学生按照实验操作步骤依次进行。教师需密切关注各个小组的实验动态，对每个小组实验过程所遇到的问题，进行一对一的辅导和解疑，确保学生能够高效顺利地完成实验测定工作。各个小组也可以互相学习和帮助，实验成功的小组可以协助实验失败的小组进行再次实验直到实验成功。实验结束后，各个小组将完成实验报告的撰写并将实验数据和测定结果上报给教师。教师对测定结果进行初步分析。选择2-3个小组的数据作为范例，进行点评，指出其中的优缺点。最后，师生再次进行课堂翻转互动。对实验操作过程中遇到的问题进行课堂讨论和并对实验做相应知识拓展。

（四）评价和总结

教师对所有学生的实验报告进行认真批改，将实验报告所反馈的问题进行逐一记录并反馈给学生。同时把撰写较好的实验报告上传至网络平台，以供学生互相学习和参考。学生和教师通过在线平台进行再次交流。教师点评本次实验总体完成情况和质量，并开展学生访谈活动，虚心接受学生提出的意见，整改教学过程中存在的问题，检验教学目标是否实现，评定教学效果。

四、教学实践及反思

（一）教學实践

以“工业氢氧化钠中NaOH和Na2CO3含量的测定”实验项目为例，选取2015级工业分析技术2班作为翻转课堂教学实施对象。教学具体实施过程分以下三个步骤：

1.课前准备。教师在实验前一周将课程资源发布到班上QQ群或微信群等学习平台。学生利用课余时间下载资料进行自主学习，完成对实验的预习。由于每个学生的学习进度不同，为了能够比较集中的对学生提出的问题进行解答，通常选取每天的18：00-18：30作为师生互动交流时间，学生把学习过程中遇到的问题反馈到QQ群上，教师负责对所提出的问题逐一解答。同时，教师还需完成对实验试剂和器材的准备。“工业氢氧化钠中NaOH和Na2CO3含量的测定”实验项目需要准备的主要试剂和器材有1mol·L-1HCl标准溶液、0.1%甲基橙指示液、1%酚酞指示液及滴定分析常用仪器。

2.课中实验。实验的开展以小组为单位进行。根据本班人数情况，以2人为一组。实验开始前，教师让学生把整个实验过程先回顾一遍。为了确保实验的成功率，教师将实验过程应当注意的问题在课堂上与学生进行讨论。如称量药品时，在保证准确称取的同时速度要快，这样可以避免药品在称量时潮解。滴定时，终点控制要适当，滴定速度要适宜，否则容易导致实验失败。数据处理时，使用计算公式时不要忘记根据实际滴定所移取的溶液体积乘以相应的系数。接下来，由学生动手实验。基本上所有实验小组均能按照称量、溶解、定容、移液、滴定的次序有条不紊地进行实验。整个实验过程中，教师在旁观察，帮助纠正一些不正确的操作，同时对学生在实验中遇到的问题进行解答。操作结束后，学生对实验数据进行处理并完成实验报告的撰写，同时对教师所布置的实验拓展内容进行思考。如Na2CO3和NaHCO3的混合物能不能采用双指示剂法测定其含量？测定结果计算公式如何表示？最后，进入课堂翻转讨论。讨论重点为学生实践中发现的问题。如滴定终点颜色怎么把握？能不能换成别的指示剂指示滴定终点？影响本实验精密度和准确度的因素有哪些？

3.课后研讨。研讨内容主要是本实验项目教学实施的效果。教师和学生通过网上平台再次进行交流。从研讨结果来看，发现学生对实验教学方法总体满意度较高。原因在于学生能够掌握在传统教学方法中根本听不懂的知识。以前教师在课堂上讲一遍没听懂就不了了之，现在可以反复观看和学习微课视频，加之教师的在线解疑和课堂互动，问题都能得到及时解决。同时，学生也提出了宝贵的意见。学生反映滴定终点颜色不好把握，建议教师在实验现场滴定一个样板作为标准给学生参考。固体试样称量容易潮解，建议换成液体试样。研讨结束，教师结合学生意见对本次实验所存在的一些问题进行思考和总结，优化实验方案，完成对课程资源的更新。

（二）教学反思

将翻转课堂模式引入“工业氢氧化钠中NaOH和Na2CO3含量的测定”实验教学中，从整个实验的实施过程来看，学生学习兴趣明显增加。全班38人，都能参与到实验过程中，扭转了以往部分学生实验无从下手的局面。从所提交的实验报告来看，发现数据处理水平大大提升，改善了以往实验数据不会处理的状态。此教学方法获得了学生的普遍认可，也得到了教研室同行的高度评价。但是，这一教学模式在推广过程中还存在一些问题：（1）课程资源开发成本较高，主要是微课视频的制作。（2）课程设计、在线解疑对教师要求较高且耗时较多。（3）在线平台不能得到充分的利用，学生有问题就问老师，导致重复提问多。（4）部分学生自主学习意识缺乏，影响课堂翻转整体效果。（5）知识拓展环节参与度不高，很多学生认为是附加任务。

总之，将“课前自学—课中导学—课后拓展”翻转课堂模式运用到分析化学实验教学中，是信息技术对传统教学变革的一次重大突破。通过这一模式的运用，学生改变了厌学的学习状态，化被动学习为主动学习，对知识的掌握程度明显增强，真正实现了学生为主体的教学理念。在今后的教学当中，我们将不断解决这一模式在推广过程中存在的问题，继续开发和完善微课资源，将这一模式逐渐推广到其他实验项目的教学中。

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【作者简介】易灵红（1983— ），女，湖南娄底人，硕士，广西现代职业技术学院讲师。

（责编 卢 雯）