翻转课堂在分析化学实验教学的应用

翻转课堂(FlippedClassroom或InvertedClassroom)也叫颠倒课堂，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。翻转课堂教学模式是一种新兴的教学模式，利用互联网和信息技术使学生在课前获得知识，课堂上通过探究和讨论完成知识的内化。本文主要结合分析化学实验教学的主要特点，利用翻转课堂在教学模式中的优势，设计基于翻转课堂的分析化学实验教学模式。

[关键词]翻转课堂；分析化学实验；应用

《教育信息化十年发展规划(2011~2020年)》提出，以信息化引领教育理念和教育模式的创新，充分发挥教育信息化在教育改革和发展中的支撑与引领作用[1]。随着教育信息化的广泛推进和深入实施，对教师的信息技术应用能力提出了更高的要求。翻转课堂式教学模式利用视频实施教学，让学生在家或其他比较舒适的环境中完成需要学习的知识，而把更多宝贵的时间留给了课堂，从而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、知识的运用等。因此，翻转课堂式教学引起了国内外教育界的广泛关注。国内许多高校已经开始推广并应用信息技术，进行翻转课堂的教学改革和探索。目前，翻转课堂教学模式在基础理论学习中应用相对较为广泛，但是实验教学中应用案例较少。

1翻转课堂的概念

翻转课堂教学模式是是一种建构主义学习理论指导下的教学模式，是一种新型的促进教学绩效的教学模式，其改变了教师的教学和学生的学习，是教师教学和学生学习方式的一场重大变革，为教学改革提供了一条新路径。其基本概念是把传统的学习过程翻转过来，彻底颠覆传统教学过程中的知识传授和知识内化两个主要阶段。翻转课堂式教学模式如此倍受关注，是因为有以下几个鲜明的特点：第一教学视频短小精悍；第二，教学信息清晰明确；第三，重新建构学习流程；第四，复习检测方便快捷。如果能将这种教学模式广泛应用到实际教学中去，不仅可以提高教学效率和教学质量，而且会使分析化学实验教学更有生机和活力，增强课堂的互动性，激发学生学习的兴趣，实现个别化教学，提高学生的动手能力[2]。

2翻转课堂模式下的分析化学实验教学目标

2.1现有问题

分析化学实验的设计是指实验者在实施化学实验前，根据实验目的和要求，运用基础理论化学知识与技能，按照一定的实验方法对实验的原理、仪器、装置、步骤和方法等进行合理安排与规划。分析化学实验需要较为扎实的化学知识与实验技能，但是每个学生的知识掌握程度和动手能力都是不同的，也是没有预见性的，因此在短短的课堂时间内，教师是不能满足不同水平学生的学习需求，提出的教学问题亦缺乏针对性。在传统的课堂教学模式中，教师只能给学生口头布置作业，要提前预习下一节课要学习的实验内容，虽然要求学生写预习报告，但仍然避免不了有部分学生偷懒，只是照抄书本内容，根本没有认真思考实验目的、实验原理以及相应的思考题，课前预习仅仅是流于形式，未能起到提前预习的作用，因此教师必须将实验目的、实验原理、实验步骤和实验结果处理等实验内容进行详细的讲解，对实验过程中出现的操作重点、难点以及注意事项进行重点讲解，因此要花费较多时间，而课堂时间有限，学生为了赶时间，只能是照书本的实验方法按部就班的做实验，实验过程中出现的问题也不能跟老师进行深入的探讨，导致许多学生变成简单的、机械的操作工，照葫芦画瓢，学生系统的思维能力和组织能力不能有效地得到锻炼[3]，达不到有效的实验教学目的。在整个教学过程中，教师依然是起着主导作用，学生只是被动的接受者，不能真正激发学生的学习的积极性。

2.2教学目标

翻转课堂模式下分析化学实验教学是充分利用翻转课堂式教学模式的优势，结合分析化学实验教学操作性和探究性的学科特点，使得翻转课堂实验教学模式适合在分析化学实验教学中应用，同时，要重视培养学生的观察能力、探究能力、合作能力和解决问题的能力。根据分析化学的学科教学模式以及实验类课程的特点，且实践教学的目的是将基础理论课的理论知识学以致用，其教学主体就是学生，因此将翻转课堂应用于基础化学实验中，对于提高实验教学质量和培养学生的实验技能操作具有一定的教学意义，以期达到以下两个教学目标：(1)利用现代的信息技术进行教学，可以提高学生的学习兴趣，激发学生的内在学习动力。俗话说兴趣是最好的老师，它可以调动学生的学习积极性，激起学生们对科学实验的探索热情。翻转课堂教学模式下的教学课件，可以通过加入大量的图表、动画、文字注释、声音等，相对于传统的教学模式下单纯的翻看实验课本，该教学模式让枯燥的学习过程变得更加有趣生动，以此改变学生课前预习流于形式，照抄书本，导致教师课堂讲解没有针对性，缺乏互动性。(2)学生可以随时随地、反复观看实验教学课件。随着社会的发展，科技的进步，平板电脑、智能手机等在生活中的应用越来越普遍，尤其智能手机，几乎达到人手一部的地步，因此，先进技术为翻转课堂的应用提供了强有力的技术支撑。强调以学生为主体的翻转课堂新型教学模式，不再受上课地点和课堂有限时间的限制，学生可以随时随地反复观看教学课件，并且可以根据自己的实际情况，利用教学软件的功能，反复观看某一个知识点的内容，直到学懂学明白为止，从而老师在课堂上可以有更多时间针对学生的具体接受能力以及动手能力，进行有针对性的指导。

3翻转课堂模式下的分析化学实验教学流程及案例设计

3.1教学流程设计

教学流程设计要遵循学生是主体，教师是主导的原则。将翻转课堂应用于教学，提高学生的复杂思维能力，同时增强学生的开放性问题解决能力。目前国外对翻转课堂理论的研究相对比较成熟，美国富兰克林学院学者RobertTalbert经过多年对翻转课堂教学模式的研究，提出了翻转课堂模型结构图，如图1[4]。在此基础上，我们将翻转课堂的结构细化了一下，主要分为课前预习、课中学习、课后总结，如图2所示。学生是学习的主体，教师是学生学习的引导者。教师在实验前一周，制定实验学习方案，发给学生，让学生首先熟悉整个实验流程，然后再让学生到网络学习平台上观看微课视频，同时，在平台增设习题强化和在线答疑两个模块，促使学生能更深入的学习。采取学生分组学习的模式，设立学习小组长，由小组长监督并汇报组员的学习完成情况。课前预习是整个翻转课堂模式教学的关键，是理论知识迁移应用的基础，是课中学习和课后总结取得良好教学效果的关键步骤。课中学习是完成知识内化，进一步提升学习自学能力和提高动手操作能力的重要阶段，也是翻转课堂教学模式中最突出价值的部分。教师可根据学生在实验过程中遇到的疑惑或难点，进行个别的、针对性的指导。课后，学生将实验数据进行处理、总结，以实验报告形式交给老师，同时将此次翻转课堂实验学习过程进行评价反馈，教师反思并总结其中的不足，优化实验方案，补充课程资源，逐步完善翻转课堂教学模式在分析化学实验中的应用。课中学习和课后总结是教师和学生协同提高的过程，最终目的在于促进学生的发展，实现良性循环。

3.2分析化学实验翻转课堂教学案例设计

分析化学实验中非常重要的一门实践性教学课程就是仪器分析实验。仪器分析实验课程的特点是操作性强、仪器结构较抽象、知识点多而琐碎，因此，在传统的教学模式下单纯听教师的一次讲解和演示，学生很难理解，并且很难在短时间内掌握分析仪器的操作要领和注意事项。翻转课堂教学模式下，学生可以在课前已录制的视频资源上很直观的看到仪器的结构，教师边操作边演示，一目了然，通俗易懂，同时可以反复观看，对于不懂的地方还可自行查阅文献资料或在答疑区在线咨询，可节约大量课堂时间。以我们学校开设的仪器分析实验-醇系物的气相色谱分析为例。1、课前预习阶段。教师在实验开课前一周录好微课视频，主要包括：(1)简单介绍实验目的与实验原理；(2)气相色谱仪的基本构造；(3)气相色谱仪相关气路的连接安装与捡漏；(4)气相色谱仪的操作流程及注意事项；(5)液体样品的采集方法；(6)气相色谱常用的进样方法；(7)气相色谱分析操作条件的选择原理；(8)气相色谱定性与定量分析方法的选择；(9)甲醇-乙醇-正丙醇的气相色谱分析；(10)正丙醇-正丁醇-正戊醇的气相色谱分析；(11)实验数据处理与分析；(12)气相色谱实验室安全知识；(13)气相色谱在化工、医药、环保、生物、食品等领域的应用。分模块录制微课视频，这样每一个视频都具有一定的针对性，便于学生查找和选择性学习，同时每个视频时长控制在几分钟以内，避免造成学生视觉疲劳，注意力不集中，失去学习的兴趣和主动积极性。微课视频制作好以后，发到相关的网络教学平台上，同时发送实验学习方案给学生，让学生分组学习，学生可自由选择哪几种醇系物的气相色谱分析，并在平台上完成教师布置的习题测验等学习任务，由小组长监督并汇报学习完成情况。2、课中学习阶段。教师简单讲解实验的重点内容，随机抽查学生的课前预习的自学情况，这有助于督促学生课前主动自学，同时了解学生对实验主要内容的掌握程度，教师收集线上以及课堂内学生不懂的问题，与学生在课堂上讨论、互动，解决这些问题。实验方案中设置了两种不同醇系物的检测，学生需要根据学习的视频内容，自己找到合适的气相色谱分析条件，并鼓励小组之间通过竞赛等方式完成本组实验。教师检查各小组的实验情况，纠正错误，并根据每组遇到的疑惑进行针对性的指导。这极大地提高了学生动手的积极性以及自主探究实验过程的兴趣，增强了学生的分析问题、解决问题的能力，有效的培养了学生独立操作分析仪器的能力，也能让学生更好的理解仪器分析方法的基本原理，使学生受到系统的实验技能训练，为将来从事与仪器分析专业有关的工作或科学研究打下坚实的基础。3、课后总结。教师通过批改实验报告、答疑辅导以及课后学生对此次实验课的评价反馈等手段及时掌握学生学习情况，检验学生学习效果，实现知识的固化和提升。教师及时通过网络交流平台或课下辅导等方式，与学生进行沟通交流讨论，教师将各类问题进行归纳整理，反思总结，不断调整和优化翻转课堂模式下的教学实验方案，同时不断拓展问题，丰富翻转课堂模式教学的实施方法和教学资源，进一步促进仪器分析实验课程建设，从而实现学生和教师协同发展和提高的过程。

4结束语

翻转课堂的学教模式颠覆了传统课堂的教学模式，并且弱化教，强调学，突出做，改变了传统教学中的师生角色，真正实现了以学生为中心的教学理念[5]。分析化学实验是一门实践性非常强的课程，通过此课程的学习和实践是学生系统掌握化学实验技能的基本操作以及将理论知识内化为具体实验过程的重心。因此，翻转课堂模式下的教学，使得学生在课堂上有更多的时间思考并动手实践，验证自己的疑惑，从而得到更好的教学效果。目前，国家大力支持各种精品资源视频课程的开发，这位翻转课堂的教学提供了很好的平台，但在实际实施的过程中还存在很多现实问题，如何使这种教学模式在教学实践中更好的应用、如何转变传统教学模式对教师和学生的影响、如何提高学生的自主学习和自我约束力等，有效地解决这些问题，这需要我们不断地进行研究探索和反思总结，逐步在持续的教学实践中完善翻转课堂在分析化学实验教学中的应用。

作者:史娜任清刚单位:广东石油化工学院

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