分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革探索

分析與民法實(shí)驗(yàn)是一門重要的基礎(chǔ)科學(xué)課程。它不僅是分析課程教育中不可或缺的重要組成部分，也是分析理論應(yīng)用于實(shí)踐的重要平臺(tái)。1分析實(shí)驗(yàn)課程的教育現(xiàn)狀1.1理論與實(shí)踐結(jié)合性差分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)針對(duì)本科二年級(jí)的學(xué)生開設(shè),是學(xué)生系統(tǒng)接受實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足,實(shí)驗(yàn)安排與理論教學(xué)往往不能同步,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上經(jīng)常照本宣科,機(jī)械地根據(jù)實(shí)驗(yàn)講義和教師的講解做實(shí)驗(yàn),不善動(dòng)腦,處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài),無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合,無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本目的。同時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也是直接影響學(xué)生主動(dòng)性的重要因素。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)以滴定實(shí)驗(yàn)居多,內(nèi)容枯燥,重復(fù)性高,無(wú)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性,不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高其創(chuàng)新能力。1.2實(shí)驗(yàn)前學(xué)生的預(yù)案缺乏針對(duì)性在目前的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,教學(xué)方式仍然比較單一,教師通常以PPT課件和板書的形式為主。首先講解實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟,然后由學(xué)生機(jī)械地模仿完成實(shí)驗(yàn)操作,最后學(xué)生上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)前學(xué)生的預(yù)習(xí)流于形式,對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題有較差的預(yù)見性,教師也無(wú)法獲知學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,教學(xué)缺乏針對(duì)性。在這一傳統(tǒng)教學(xué)模式中,教師依然是教學(xué)的中心,起著主導(dǎo)作用,學(xué)生只是被動(dòng)地接受學(xué)習(xí),缺乏積極思考的能力,影響了學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮,難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。1.3評(píng)價(jià)方式單一實(shí)驗(yàn)報(bào)告是目前實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定的重要依據(jù),主要側(cè)重于實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和分析等,對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、科學(xué)思維等方面的評(píng)定較少,導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式過(guò)于單一。有的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理一知半解,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作不認(rèn)真,甚至一些基本操作不規(guī)范,而這些在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中都無(wú)法體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制的不完善,不利于全面考查學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì),在一定程度上也會(huì)降低學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的熱情以及深入思考的積極性。2單元操作,難以掌握基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程重點(diǎn)考查學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力,是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能的重要實(shí)踐環(huán)節(jié),學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中也能夠進(jìn)一步鞏固和掌握分析化學(xué)理論知識(shí)。這門課程包含稱量、溶液配制、移液、滴定等多個(gè)單元操作,每一個(gè)單元操作中又包含很多操作要點(diǎn),而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師很難向每位學(xué)生清楚演示實(shí)驗(yàn)的基本操作和規(guī)范動(dòng)作,使得學(xué)生很難準(zhǔn)確掌握這些實(shí)驗(yàn)技能,進(jìn)而影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。微課全稱“微型視頻課程”,運(yùn)用建構(gòu)主義方法,以教學(xué)視頻為主要授課方式,是圍繞某一具體的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行的教學(xué)過(guò)程及相關(guān)資源的有機(jī)整合2.1加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判斷通過(guò)觀看微視頻,整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程在學(xué)生腦海中可以直觀、生動(dòng)地呈現(xiàn),比僅僅預(yù)習(xí)教材上的內(nèi)容更容易理解和記憶,對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作能夠有更深刻的了解。比如在滴定操作中,滴定終點(diǎn)的判斷是難點(diǎn),特別是在有些實(shí)驗(yàn)中,溶液變色過(guò)程有過(guò)渡色且顏色接近,很難直接根據(jù)書本描述判斷滴定終點(diǎn),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度降低。通過(guò)微視頻,可以直觀清楚地對(duì)顏色進(jìn)行辨認(rèn),減小因終點(diǎn)判斷錯(cuò)誤帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差,學(xué)生能夠更準(zhǔn)確地對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。這樣的微視頻教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情和學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動(dòng)變主動(dòng),進(jìn)而提升教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量。2.2操作操作的誤差由于每個(gè)學(xué)生的理解能力和知識(shí)水平有很大的差異性,因此在實(shí)驗(yàn)中衍生的問題自然不同。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本操作,如電子天平的差減稱量、滴定管的氣泡排除和正確檢漏、移液管和容量瓶的使用等,每一步操作所產(chǎn)生的誤差都會(huì)產(chǎn)生疊加效應(yīng)傳遞到下一步,從而嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。將實(shí)驗(yàn)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容制作成微視頻,學(xué)生可以有計(jì)劃地自主選擇相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。微視頻教學(xué)可以滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求,提高實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)效率。2.3實(shí)驗(yàn)失敗、數(shù)據(jù)不清在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,教師講解是主要的教學(xué)方式。如果學(xué)生在聽課時(shí)開小差或是沒聽清楚,導(dǎo)致理解、記憶有偏差,就會(huì)面臨實(shí)驗(yàn)失敗或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等問題。通過(guò)微視頻,學(xué)生可以反復(fù)觀看學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程,充分理解相關(guān)知識(shí)要點(diǎn),掌握操作技能。3基于變革的傳統(tǒng)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)和流程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式最早由美國(guó)學(xué)者J.WesleyBaker于2000年正式提出,自2011年開始逐漸進(jìn)入全球教育研究界的視野,成為了各級(jí)各界教育工作者的研究熱點(diǎn)。翻轉(zhuǎn)課堂顛倒了傳統(tǒng)教學(xué)模式的教學(xué)順序,重組了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)結(jié)構(gòu)和流程。將先教師課內(nèi)講授,后學(xué)生課外進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化,顛倒為先學(xué)生課外自主學(xué)習(xí),后課內(nèi)在教師的指導(dǎo)下通過(guò)交流、討論、實(shí)驗(yàn)等方式達(dá)到知識(shí)內(nèi)化3.1優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容課前自主學(xué)習(xí)是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有效實(shí)施的關(guān)鍵,學(xué)生自主學(xué)習(xí)的質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)課堂活動(dòng)的順利進(jìn)行。因此,為保證學(xué)生的課前自主學(xué)習(xí)質(zhì)量,針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn),教師設(shè)計(jì)和制作帶有講解音頻的教學(xué)課件(包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等),玻璃器具和儀器設(shè)備的使用和操作過(guò)程微視頻以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中重要操作步驟的微視頻,并將這些教學(xué)資源上傳至學(xué)校教務(wù)處建設(shè)的“大夏學(xué)堂”教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生登錄“大夏學(xué)堂”,能夠方便地按照自己的進(jìn)度需求進(jìn)行自主學(xué)習(xí),完成預(yù)習(xí)報(bào)告的書寫,并設(shè)置了課前預(yù)習(xí)測(cè)試題,完成預(yù)習(xí)作業(yè)的學(xué)生才可以開展實(shí)驗(yàn)。為了督促學(xué)生完成課前學(xué)習(xí),我們對(duì)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行了設(shè)置,比如首次觀看實(shí)驗(yàn)微視頻不能拖動(dòng)播放器的進(jìn)度條,也不能最小化,必須觀看完成后才能進(jìn)行其他操作,這樣可以保證課前學(xué)習(xí)的效果。同時(shí),如果學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問題,也可通過(guò)“大夏學(xué)堂”平臺(tái)上的討論區(qū)反饋給教師。教師可以對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行追蹤和查看,并對(duì)學(xué)生反饋的問題進(jìn)行整理、匯總,及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法和授課內(nèi)容,有針對(duì)性地組織后續(xù)課堂活動(dòng)。3.2課前學(xué)習(xí),提高學(xué)生綜合能力課堂知識(shí)內(nèi)化階段是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的核心,是通過(guò)課堂活動(dòng)完成的。因此,設(shè)計(jì)有效的課堂活動(dòng)對(duì)促進(jìn)學(xué)生完成對(duì)知識(shí)的內(nèi)化至關(guān)重要。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是“教師講、學(xué)生聽”,這種教學(xué)方式不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng),學(xué)生積極性不高,教學(xué)效果差。為了提高分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與師范院校教育特色的契合度,我們?cè)谡n堂中做了一些教學(xué)嘗試,進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換,以教促學(xué),提高學(xué)生的綜合能力。學(xué)生通過(guò)“大夏學(xué)堂”教學(xué)平臺(tái)上的微視頻和實(shí)驗(yàn)講義完成預(yù)習(xí),課堂上輪流講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)操作。教師通過(guò)課堂集中提問和交流討論檢查學(xué)生的自學(xué)情況,以督促學(xué)生在課前完成高質(zhì)量的自學(xué);根據(jù)學(xué)生的自學(xué)情況及反饋的問題,對(duì)一些共性問題進(jìn)行集中討論和答疑;對(duì)重要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和強(qiáng)調(diào),并設(shè)計(jì)問題引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行思考。在課堂實(shí)施過(guò)程中,教師的講解時(shí)間大大縮短,主要時(shí)間用于給學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、問題思考及討論交流。通過(guò)匯總實(shí)驗(yàn)中的問題,形成新的教學(xué)資源,為后續(xù)開展的翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)提供素材。由于完成了課前學(xué)習(xí),學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性得到了進(jìn)一步的提高和保障。通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和教師針對(duì)性的講解,實(shí)現(xiàn)了對(duì)知識(shí)的吸收和內(nèi)化。3.3學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的評(píng)價(jià)課后評(píng)價(jià)與反饋是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的延伸,教師對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行批改,把實(shí)驗(yàn)報(bào)告中存在的問題及時(shí)通過(guò)“大夏學(xué)堂”教學(xué)平臺(tái)與學(xué)生進(jìn)行溝通和討論,對(duì)各類問題進(jìn)行歸納,并引導(dǎo)學(xué)生完成知識(shí)的總結(jié)和提升。同時(shí),建立客觀反映學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的考核方法非常必要。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)價(jià)采用多元化的方式,包括自主學(xué)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等多個(gè)方面的考核,學(xué)生的講課表現(xiàn)也是實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核標(biāo)準(zhǔn)之一,這樣可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的總成績(jī)中,包括課前預(yù)習(xí)15%,課堂表現(xiàn)30%,實(shí)驗(yàn)報(bào)告25%和考核實(shí)驗(yàn)成績(jī)30%。這樣可以全面客觀地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性,提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?.4實(shí)踐過(guò)程的實(shí)踐分析我們以“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”實(shí)驗(yàn)為例,探討基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。3.4.1制作“微視頻”的“電子天平、省準(zhǔn)備教學(xué)課件:設(shè)計(jì)和制作帶有講解音頻的教學(xué)課件(包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄),上傳至“大夏學(xué)堂”網(wǎng)站供學(xué)生預(yù)習(xí)觀看。錄制實(shí)驗(yàn)微視頻:本實(shí)驗(yàn)中涉及的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作較多,我們將“酸式滴定管的使用”“電子天平的使用”“稱量瓶的使用”“移液管的使用”“容量瓶的使用”和“實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)的確定”這些操作過(guò)程及注意事項(xiàng)錄制成微視頻,放在“大夏學(xué)堂”網(wǎng)站上供學(xué)生反復(fù)觀看學(xué)習(xí)。編制預(yù)習(xí)檢測(cè)題:根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的編制了以下預(yù)習(xí)測(cè)試題:測(cè)試題1:標(biāo)定EDTA濃度的常用工作基準(zhǔn)物質(zhì)有哪些?應(yīng)如何選擇?測(cè)試題2:在配位滴定中為什么要加入緩沖溶液?測(cè)試題3:用鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定EDTA溶液時(shí),為什么要先制備EDTA-Mg配合物溶液,然后再加入鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液,從而標(biāo)定EDTA溶液?學(xué)生利用課余時(shí)間觀看課件和視頻,完成預(yù)習(xí)檢測(cè),并可將疑問反饋到“大夏學(xué)堂”交流區(qū),教師對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行追蹤和查看,并對(duì)學(xué)生反饋的問題進(jìn)行整理、匯總,有針對(duì)性地設(shè)計(jì)和調(diào)整后續(xù)課堂活動(dòng)內(nèi)容。3.4.2操作時(shí)間及操作條件通過(guò)課件和微視頻的學(xué)習(xí),學(xué)生已對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有了基本了解,課堂上教師針對(duì)學(xué)生的疑惑進(jìn)行講解,并對(duì)以下問題進(jìn)行思考討論:問題1:配制EDTA溶液時(shí),為什么先在燒杯中溶解后轉(zhuǎn)移到試劑瓶中,能否直接在試劑瓶中溶解?問題2:為什么要在pH=10的緩沖溶液中使用鉻黑T?問題3:為什么用乙二胺四乙酸的二鈉鹽配制EDTA溶液,而不用其酸?問題4:怎樣掌握好終點(diǎn)?討論時(shí)間為40分鐘,然后學(xué)生開始獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師跟蹤指導(dǎo),及時(shí)指出實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤操作,實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間為100–120分鐘。實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后,學(xué)生當(dāng)場(chǎng)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,教師檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性與科學(xué)性,簽字確認(rèn)。3.4.3通過(guò)反饋,引導(dǎo)反思學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)過(guò)程的總結(jié)和反思,尤其對(duì)實(shí)驗(yàn)的得失成敗做一個(gè)小結(jié)。教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告及總結(jié)反思進(jìn)行評(píng)閱,并把實(shí)驗(yàn)報(bào)告中存在的問題及時(shí)通過(guò)“大夏學(xué)堂”教學(xué)平臺(tái)反饋給學(xué)生,對(duì)共性問題進(jìn)行歸納,引導(dǎo)學(xué)生思考未來(lái)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)一步探討和研究的問題。4課前準(zhǔn)備好,豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式樹立“以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念,積極開展啟發(fā)式、探索式教學(xué)方法,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和責(zé)任意識(shí)。將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生按照自己的實(shí)際水平安排學(xué)習(xí)進(jìn)度,促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和深化,有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和主觀能動(dòng)性。學(xué)生都很珍惜每一次的講課機(jī)會(huì),課前準(zhǔn)備很充分,課堂氣氛活躍,學(xué)生的踴躍參與,增強(qiáng)了課堂教學(xué)的互動(dòng)性,激活了學(xué)生的思維。教師只需對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和提問,有更充裕的時(shí)間來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)的疑點(diǎn)和難點(diǎn),這是把知識(shí)內(nèi)化的過(guò)程放在了課堂上。這種“先學(xué)后教”的模式顛覆了傳統(tǒng)課堂的“先教后學(xué)”的模式,并且在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中,更加強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的“學(xué)”,真正實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。同時(shí),在“大夏學(xué)堂”教學(xué)平臺(tái)上,我們還設(shè)立了討論交流區(qū),學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)中遇到的疑難點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等發(fā)布在交流區(qū),便于其他同學(xué)學(xué)習(xí)和借鑒,也促進(jìn)了師生之間的交流與討論。這種翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性,提高了學(xué)習(xí)效率和深度,有助于真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的因材施教和自主學(xué)習(xí),更提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革起到了積極的推動(dòng)作用。5基于教學(xué)管理的課堂教學(xué)模式通過(guò)實(shí)施“基于微課的分析化