基于翻转课堂思维提升分析化学实验能力的教学模式探索

2022-04-16许光明袁志鹰贺卫和裴刚

当代化工研究 2022年6期

＊许光明袁志鹰贺卫和裴刚

（湖南中医药大学药学院湖南 410208）

2000年，美国迈阿密大学Maureen Lage在论文中介绍了教授“经济学入门”时采用“翻转教学”的模式[1]，2007年，美国科罗拉多州林地公园高中的两名化学老师最早实施了“翻转课堂”教学。随后，翻转课堂受到了世界各国众多教育研究者的关注。

翻转课堂式教学模式，学生在课前或课外观看教师的视频讲解，自主学习，教师不再占用课堂时间来讲授知识，课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、合作探究、完成学业等，从而达到更好的教育效果。翻转课堂具备如下特点：教学视频短小精悍、教学信息清晰明确、重新建构学习流程、复习检测方便快捷。但是翻转课堂也有不容忽视的问题：学生课前看视频效果如何把握，国内学生不擅于提问和主动性不强，视频内容的可学习性能高低考验老师能力，翻转课堂降低老师上课作用的问题等。不少的老师将翻转课堂的理念也延伸到了实验教学，取得了较好的效果[2-5]。

分析化学，特别是仪器分析实验教学，由于分析实验要求紧密度高、准确性好，加上操作过程相对复杂，一个实验使用一种仪器，这些仪器都有自身的特点和操作要求，在日常教学过程，虽然有教师演示，但除了动手能力强、十分认真的学生步履蹒跚地把实验完成，在短短的实验课堂时间内，很大一部分学生很难顺利完成自己的实验。有的甚至整个学期下来基本没动手操作过，实验教学效果很难达到预期值。因此，改变教学模式，探索合适的教学方法显得十分必要。

本文根据翻转课堂思维，多年来试行分析化学实验教学翻转课堂模式，该模式可操控性强，显著提升了学生的实验能力和素养，也可为类似课程的学生实验教学提供有价值的参考。

1.每个实验过程拍摄实验思路十分清晰的视频

本校开设化学分析实验5项：滴定基本操作视频，草酸含量测定，明矾中硫酸铝钾测定等。仪器分析8项：紫外可见光谱定量分析药品种铁离子含量（标曲法）、原子吸收光谱法定量分析药品种铜离子含量（标曲法）、荧光法测定土酶素含量等。这些视频时长10-25min，将实验的每个步骤、操作要点、关节点等，按“第一步……”“第二步……”等方式做成简洁的字幕，图1为其中的草酸滴定实验的10个主要操作步骤截图。每个实验视频均以此形式完成，后不赘述。

图1 草酸滴定分析实验步骤视频截图（图A-J分别为实验10个主要操作步骤图）

同时，考虑到分析实验要求精准度高，任何小的差错和不规范操作都可导致实验失败。同时为提升视频内容的可操作性、条理性等，实验视频将规范操作相关细节、要点、注意点等配以字幕，便于学生较好掌握。如图2为部分滴定操作要点字幕截图。

图2 部分滴定操作要点截图

2.制定措施保证每个学生实验课前都认真观看教学视频

在实验前，通过腾讯课堂、智慧树等网络措施，或直接拷贝视频进学生宿舍，布置学生观看实验视频。为督促每个学生都看完、看懂这些视频，需要结合使用两个方面的措施：（1）教师通过网络端自动记录、判断学生观看情况。（2）制定“倒逼”措施是有效的方法，设计只有认真观看视频后才能完成的书面预习报告，完成“实验基本要点”“实验基本流程图”，同时在流程图上标注注意事项等。前者监督方式最大的漏洞是非可视性，不自觉的学生可能会采取“空放”等应付手段；后者最大的漏洞是互相抄袭。因此，将两者结合起来方可起到预期效果。当然，视频内容质量是重中之重，只有具备科学性、实践性强的条理清晰、层次分明的教学视频才能较好地吸引学生观看学习、思考问题。为翻转课堂上提出问题、解决问题提供基础。

3.实验课堂上指导督促和实时评价结合

实验课堂前30min左右，结合课堂前的实验视频内容，通过提问、抽查、讨论等形式将实验基本流程规范确定好，对可能出现的问题、注意事项重点提醒。如滴定实验过程中，玻璃仪器的使用、近终点的判断、精确控制终点的技巧等，高效液相色谱中水的选择、过滤脱气技巧，流动相平衡的判断，色谱柱压力不正常的判断处理等，标准溶液的准确稀释等，气相色谱方法中的载气稳定性与定量参数选择，荧光方法中的荧光熄灭现象的把握，原子吸收的进样体积的精准操作等。

在实验过程中，监督学生自主完成实验，关键的现象、数据均需要手机拍照以备检查，实验结果精密度、准确度为依据评判学生实验成绩等级。如滴定分析可以通过变色情况、滴定管和移液管读数操作、滴定操作等的观察或相关照片的展示进行初步判断，现场指出问题所在，对不合格者适当扣分后，根据情况可现场及时补做一次实验，给学生纠正失误的机会，促使其真正地学会、掌握。有些实验由于时长、试剂等因素，学生无法重做，则在实验报告中分析说明数据、结果不好的原因及解决措施，从另一个角度提升学生能力。

4.利用评价体系的“加分机制”实验课后鼓励学生重新学习教学视频

由于分析化学实验的复杂性及高要求的特点，加上学生的实验能力和素养培养是一个长期的过程，实验后进行“复盘”回忆将是十分有效的提升方法。学生在实验课后，重新观看实验视频，再结合自己实验课堂的情况，将对实验成功处加深认识，失误或完成不好的地方重新认识，总结经验，从而提升自己的实验素养和能力。对课后重新观看视频制定鼓励的措施是：将实验失利或实验结果精密度、准确度不达要求（此时的成绩一般都不及格）的技术性原因分析出来，书写在实验报告“分析讨论”部分，将在实验成绩提加5-20分，使得由于各种因素导致低分成绩，经过后续努力有提分机会，尽量避免成绩过低打击学生后续实验的信心。

5.基于翻转课堂思维的实验教学效果

经过多年来的化学分析和仪器分析实验教学，基于翻转课堂思维的教学模式明显提升了学生的实验思维能力、实验动手能力、分析问题和解决问题能力。由于基于翻转课堂思维的实验教学是在各班同时开展的，无法进行平行班级对照评价，但通过比对开展该模式教学5年来，与5年前的同专业的学生单次实验的不合格率（60分以内）明显降低，如表1、表2；优良率（80分以上）明显得到提升，如图3、图4。每年的学生的入学录取成绩、男女比例、人数基本接近（450人数左右），虽然比较对象不完全均一和一致，但优良率的明显提升基本也能说明一种趋势。