大學(xué)化學(xué)實驗的翻轉(zhuǎn)設(shè)計與實踐

1、.大學(xué)化學(xué)實驗的翻轉(zhuǎn)設(shè)計與理論針對大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及特點，借助網(wǎng)絡(luò)交互平臺，對實驗教學(xué)過程進展翻轉(zhuǎn)設(shè)計，分析和討論施行方案，改進實驗教學(xué)構(gòu)造，并進展理論教學(xué)。理論說明，兩者的有機結(jié)合，可以充分發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢，進步大學(xué)化學(xué)實驗的教學(xué)質(zhì)量。:大學(xué)化學(xué)實驗;交互平臺;翻轉(zhuǎn)設(shè)計;理論一、大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀化學(xué)是一門研究物質(zhì)的組成、構(gòu)造、性質(zhì)以及變化規(guī)律的自然科學(xué)1;而化學(xué)實驗是大學(xué)化學(xué)教學(xué)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有學(xué)生量大、學(xué)時數(shù)有限、理論性強等特點2。實驗課的開展為學(xué)生認識世界提供了理論平臺，是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的必要手段。因此，在大學(xué)化學(xué)教學(xué)過程中要充分重視實驗教學(xué)，通過實驗操

2、作不斷進步學(xué)生的理論動手和思維分析才能，并逐步培養(yǎng)學(xué)生形成根本的科學(xué)技能3。當(dāng)前大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)課程還仍然停留在簡單的三個環(huán)節(jié):課前自學(xué)實驗內(nèi)容;課中大量時間講解和演示，如實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、操作本卷須知、數(shù)據(jù)處理方法余下時間學(xué)生按照規(guī)定步驟完成實驗，并撰寫實驗報告。然而，多數(shù)學(xué)生反映，實驗完畢后很快就忘記了實驗流程及攝取藥品的劑量;且在實驗考試過程中，容易出現(xiàn)對實驗原理及設(shè)備名稱記憶不清、操作過程混亂等現(xiàn)象;實驗教學(xué)效果不理想。對于這種傳統(tǒng)式課堂教學(xué)形式，一些學(xué)者提出了質(zhì)疑。例如課程現(xiàn)代化中兩個學(xué)派的代表人物，蘇聯(lián)的贊可夫和美國的布魯納。布魯納認為學(xué)生是一個積極的探究者，教學(xué)應(yīng)使學(xué)

3、生學(xué)習(xí)和掌握學(xué)科的根本構(gòu)造，同時促進每個學(xué)生綜合開展;贊可夫認為在實驗中老師首先應(yīng)著眼于開展學(xué)生的觀察才能、邏輯思維才能和操作才能。經(jīng)科學(xué)研究說明，通過各種感官獲得信息的效率依次為:讀10%，聽20%，看30%，聽與看結(jié)合50%，理解后表達70%，語言描繪與動手操作相結(jié)合90%。愛因斯坦也曾指出:學(xué)校的目的應(yīng)當(dāng)是培養(yǎng)有獨立行動和獨立考慮的人。因此，大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)的重點是不僅要充分調(diào)動學(xué)生的好奇心，還要引導(dǎo)學(xué)生進展動手操作。不斷激發(fā)學(xué)生的頭腦風(fēng)暴，使思維與理論動手才能相結(jié)合，幫助學(xué)生養(yǎng)成嫻熟的實驗技能和良好的操作習(xí)慣。而理論說明，學(xué)生的根底知識掌握程度和學(xué)習(xí)才能良莠不齊，導(dǎo)致實驗教學(xué)難度大、效

4、果差;進而形成老師很辛苦、學(xué)生很痛苦，學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)興趣減退，甚至不愿意學(xué)習(xí)化學(xué)的惡性循環(huán)。二、翻轉(zhuǎn)課堂及其優(yōu)點隨著信息技術(shù)與課程整合的日漸深化，網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)習(xí)環(huán)境已成為課堂教學(xué)的重要補充，翻轉(zhuǎn)課堂也成為了當(dāng)前國內(nèi)外教育改革研究的熱點4。翻轉(zhuǎn)課堂是一種顛覆了傳統(tǒng)課堂教學(xué)形式的新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)形式。傳統(tǒng)形式一般以老師為主體，表現(xiàn)為老師在課堂上單向講授、學(xué)生被動承受學(xué)習(xí)的境地，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性被忽略，甚至被抑制。而在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式下，著重強調(diào)以學(xué)生為主體、老師為輔助者即老師角色由講師向?qū)熮D(zhuǎn)變的新理念。顛覆知識傳授和內(nèi)化吸收這兩個過程，以學(xué)生為中心，注重自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)，對傳統(tǒng)課堂進展

5、改革創(chuàng)新5。翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)點主要表達在以下三個方面。一學(xué)習(xí)進度自主掌控在挪動通訊和電子設(shè)備上觀看教學(xué)視頻時，學(xué)生可以根據(jù)自己的實際情況控制時間和進度。承受才能強的學(xué)生會快速地看完教學(xué)視頻，承受才能相對弱的學(xué)生可以在自己不理解或需要考慮的地方暫停或反復(fù)觀看。同時，學(xué)生還可以借助在線交互平臺向老師和同學(xué)發(fā)問，就某一知識點進展討論，老師那么從中給予正確引導(dǎo)。二教學(xué)視頻精煉老師在設(shè)計教學(xué)視頻時，首先要考慮到學(xué)生注意力集中的時間范圍大概為1015分鐘，并根據(jù)上述時間對錄制時長進展合理控制。錄制視頻時著重突出本節(jié)課的知識點、重點和難點問題。視頻作到短小精悍，以便于學(xué)生查找觀看。三便于復(fù)習(xí)檢測及互動學(xué)生在交互

6、平臺上觀看完視頻資料后，會根據(jù)提示作答老師為學(xué)生設(shè)計的58個實驗問題。這樣有利于老師及時檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，也便于學(xué)生理解自身學(xué)習(xí)情況。在交互平臺上作答提交后，系統(tǒng)會有相應(yīng)的提示恭喜你，合格、對不起，不合格等字樣。當(dāng)系統(tǒng)給出不合格時，學(xué)生將沒有獲得實驗派位的資格，在這種情況下需要學(xué)生認真考慮并重新作答。翻轉(zhuǎn)課堂中形成的視頻學(xué)習(xí)資料便于學(xué)生后期查閱和穩(wěn)固復(fù)習(xí);而且老師也可以根據(jù)學(xué)生的答題及視頻觀看情況，對學(xué)生的學(xué)習(xí)境況有個全面的理解和認識。根據(jù)上述實證性資料，老師可以將學(xué)生進展分組，把存在共同疑惑的學(xué)生放在同一組，便于學(xué)生的互相討論和老師的集中輔導(dǎo)。翻轉(zhuǎn)課堂以課前自主學(xué)習(xí)、課堂互動、課后交流的學(xué)

7、習(xí)方式取代了傳統(tǒng)式的滿堂灌或填鴨式教學(xué)形式;為學(xué)生提供個性化學(xué)習(xí)空間，為老師提供個性化教學(xué)平臺6。它可以充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，增加師生互動和生生間的討論;對培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)、交流、探究、批判和協(xié)作等才能都有很好的實用價值。為了更好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)化學(xué)，本文利用交互平臺將大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)過程進展翻轉(zhuǎn)設(shè)計，以增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)及理論動手才能，促進學(xué)生形成獨立考慮的思維形式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，進步學(xué)生的綜合素質(zhì)，進而提升教學(xué)質(zhì)量，并形成新型的、符合現(xiàn)代化的教學(xué)形式。三、大學(xué)化學(xué)實驗的翻轉(zhuǎn)設(shè)計與理論實驗是大學(xué)化學(xué)教學(xué)中不可或缺的環(huán)節(jié)。將實驗教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂新理念結(jié)合，可以進一步地發(fā)揮學(xué)生

8、在化學(xué)實驗操作過程中的主導(dǎo)地位，促進學(xué)生由課堂上被動承受知識的學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摬僮骰顒又蟹e極主動的求知者7，為學(xué)生創(chuàng)立出主動求知、探究的大環(huán)境，在這個環(huán)境里學(xué)生擁有充分的話語權(quán)，使每一個學(xué)生都能得到個性化教育，兩者結(jié)合后形成的教學(xué)形式很好地彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)形式的嚴重缺陷。一大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)構(gòu)造優(yōu)化設(shè)計網(wǎng)絡(luò)交互平臺可以及時推送各種有關(guān)化學(xué)方面的興趣消息，進步學(xué)生們的求知欲和學(xué)習(xí)興趣;另外，交互式教學(xué)形式下老師可以在第一時間掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到疑問時也可以及時在討論平臺上發(fā)布，便于生生討論和師生交流。根據(jù)本校實際情況，這里將網(wǎng)絡(luò)交互平臺設(shè)計為三大模塊:即課前預(yù)習(xí)模塊、課中交互

9、模塊和課后評閱模塊。1課前預(yù)習(xí)模塊課前預(yù)習(xí)模塊是引導(dǎo)學(xué)生在進展實驗操作前的根底知識預(yù)習(xí)及實驗操作觀摩，主要是為了使學(xué)生對化學(xué)實驗產(chǎn)生興趣和求知欲，激發(fā)學(xué)生自己主動探究的欲望，逐步學(xué)會科學(xué)探究8。課前預(yù)習(xí)模塊主要內(nèi)容包括:本節(jié)知識點;視頻操作演示;網(wǎng)上預(yù)約、測試及派位。學(xué)生首先通過預(yù)覽書中本節(jié)實驗課的知識點，對實驗的根本原理有所理解;再通過觀看相關(guān)視頻、資料，內(nèi)化吸收，掌握實驗步驟和相關(guān)知識。視頻與資料由核心視頻、輔助視頻以及課外補充資料等組成。核心視頻由老師錄制，根據(jù)實驗覆蓋面及難度錄制23個視頻，每個視頻時間為1015分鐘;可根據(jù)實驗?zāi)康摹⒃砑爸仉y點，實驗任務(wù)清單和重點操作演示及本卷須知逐

10、層深化，以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)節(jié)奏。輔助視頻那么是針對某一項內(nèi)容展開介紹，補充知識，如儀器、化學(xué)史、化學(xué)科學(xué)家介紹等，不限時長。課外補充材料主要是與本實驗相關(guān)的科技文獻、科技報道等電子文檔。后兩者供學(xué)生選擇查看，拓寬學(xué)生視野、激發(fā)學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生將疑問及時推送到公共信息交互平臺上，此平臺會將信息即時推送到老師或同學(xué)們的客戶端，老師和同學(xué)可以第一時間給予回復(fù)，使知識信息有了更好的時效性。最后，進入課前網(wǎng)上預(yù)約、測試及派位階段。學(xué)生根據(jù)自己的時間和任課老師實際情況，通過交互平臺提交預(yù)約選課表，系統(tǒng)會在五秒內(nèi)生成隨機網(wǎng)上測試題，測試時間為10分鐘，總分20分。系統(tǒng)設(shè)置預(yù)習(xí)準入派位門檻為

11、成績大于12分，否那么就需要重新測試。只有通過預(yù)習(xí)準入派位門檻的學(xué)生才可以獲得進入實驗室進展正式實驗的資格。交互平臺會對學(xué)生自學(xué)進展跟蹤，包括線上學(xué)習(xí)時長、成績、題目錯誤率、交流互動流量和反響信息等進展統(tǒng)計，可通過大數(shù)據(jù)分析對學(xué)生的自學(xué)效果進展評價。2課中交互模塊在實驗的教與學(xué)過程中，為了實現(xiàn)師生在過程與方法、情感態(tài)度與價值觀更高層次的互動交流，設(shè)置大學(xué)化學(xué)實驗翻轉(zhuǎn)課堂中的靈魂即交互模塊。通過預(yù)習(xí)準入派位門檻的學(xué)生，進入實驗室，經(jīng)過老師簡要介紹原理、本卷須知和講解學(xué)生預(yù)習(xí)中錯誤率高的題目后，直接進展實驗操作。在操作過程中如有疑問，可隨時向任課老師請教。老師可有針對性地進展個別指導(dǎo)，促進學(xué)生對實

12、驗知識的消化吸收和記憶理解。實驗完畢后，學(xué)生整理數(shù)據(jù)、現(xiàn)象等信息，交由老師審核，老師對實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題進展總結(jié)點評。學(xué)生完本錢次實驗考核記錄，刷卡退出實驗室。時間充裕時，學(xué)生可將實驗數(shù)據(jù)信息直接輸入個人客戶端，展示自己的實驗結(jié)果，并于課后形成電子實驗報告，上傳至交互平臺供老師評閱。通過這種探究式的實驗教學(xué)活動，使學(xué)生充分參與實驗過程，體驗科學(xué)研究的樂趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣;進而培養(yǎng)科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度和嚴謹?shù)闹螌W(xué)方法，促進傳統(tǒng)教學(xué)方式的改革。3課后評閱模塊課后評閱模塊包括考察和反響兩個層次。此模塊是為了使學(xué)生站在更高的才能層次和操作方法層次上去純熟、靈敏地解決在實驗過程中遇到的相關(guān)問題。老師在

13、課前利用管理員的身份，將本次實驗正確數(shù)據(jù)錄入到相應(yīng)的模塊，并設(shè)置數(shù)據(jù)相應(yīng)的浮動范圍。學(xué)生提交電子實驗報告后，老師根據(jù)設(shè)置的數(shù)據(jù)對學(xué)生提交的實驗報告進展評分。每次實驗分數(shù)都會存入學(xué)生個人實驗成績統(tǒng)計模塊中，作為期末成績的參考根據(jù)。整個實驗課的成績組成包括:課前預(yù)習(xí)占總成績的30%、實驗操作占總成績30%、實驗室紀律占總成績10%和實驗報告占總成績30%。另外，學(xué)生每次實驗之后可在交互平臺的反響模塊，對此次實驗學(xué)習(xí)和理論中的各個環(huán)節(jié)提出建議，供老師參考，改進教學(xué)設(shè)計。在期末考試前，老師向?qū)W生提供幾個具有代表性的實驗題目，以供學(xué)生備考。通過一個實驗的實際操作測試，反映學(xué)生掌握實驗過程及相關(guān)知識的程度

14、和理論動手才能程度。學(xué)生進入實驗室后，隨機抽取考試題目進展實驗操作，在限定時間內(nèi)完成實驗并提交簡要電子版實驗報告。老師對實驗成績進展記錄統(tǒng)計，按比例折合進學(xué)生期末考試成績。學(xué)生通過實驗操作測試，既訓(xùn)練了個人的動手才能，又能將本學(xué)期的教學(xué)效果反響給老師。二大學(xué)化學(xué)實驗的翻轉(zhuǎn)理論教學(xué)根據(jù)實驗教學(xué)優(yōu)化構(gòu)造方案的構(gòu)建思路，將實驗教學(xué)的詳細安排盡可能地與化學(xué)理論教學(xué)協(xié)調(diào)配合，充分利用化學(xué)理論資源為實驗教學(xué)效勞。下面以大學(xué)化學(xué)實驗課乙酸解離常數(shù)的測定為例，引入翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計，對實驗教學(xué)構(gòu)造進展優(yōu)化。交互平臺界面針對該實驗設(shè)置多個欄目，包括:實驗原理及方法、預(yù)習(xí)測試、討論與反響、實驗報告。老師和學(xué)生在交互平臺

15、自由選擇欄目進展操作。以應(yīng)化卓越151班為實驗對象共36人，分34組不同時段進展實驗。學(xué)生可以借助24小時開放的網(wǎng)絡(luò)交互平臺，根據(jù)自己的時間選擇學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí)模塊，閱讀完本節(jié)知識點，掌握解離度和解離常數(shù)概念和測試原理，再觀看相應(yīng)的演示實驗視頻。演示實驗視頻有利于吸引學(xué)生注意力，加深學(xué)生對理論知識的理解。核心視頻主要內(nèi)容為:老師根據(jù)課程標準和教學(xué)目的，從弱電解質(zhì)的解離概念引入乙酸的解離和解離平衡HAc=H+Ac，重點講解pH計法測定乙酸解離度和解離常數(shù)的原理，介紹不同濃度的乙酸溶液的配制，演示和說明pH計的正確使用方法。視頻內(nèi)容要重點突出，思路明晰，語言嚴謹，具有啟發(fā)性和互動性。在輔助視頻和課外補

16、充材料內(nèi)，添加乙酸的性質(zhì)、用處、價值，pH的由來和提出、測試方法，pH測試設(shè)備，常規(guī)液體的pH范圍，丹麥生物化學(xué)家SorenPeterLauritzSorensen介紹，解離常數(shù)定義及測試與計算方法等。讓學(xué)生根據(jù)自己的情況自主選擇資源，豐富自己的知識體系。老師在交互平臺的后臺設(shè)置有關(guān)本節(jié)實驗課重、難點的假設(shè)干選擇題，供學(xué)生隨機抽取并進展學(xué)習(xí)程度測試。例如:1pH計法測定乙酸的解離度和解離常數(shù)的原理是什么?2使用pH計測定不同濃度的乙酸時需要注意哪些問題?3pH計為什么要用標準溶液校準?測試完畢后系統(tǒng)自動評分，通過測試成功者可以進入預(yù)約實驗派位系統(tǒng)，測試失敗者可以根據(jù)評分指南參考測試答案，反思后

17、進展再次學(xué)習(xí)與測試直至成功。測試完畢時，學(xué)生可查看每個題目在當(dāng)前時間學(xué)生人數(shù)下的錯誤率，這樣可引起學(xué)生對該題目的重視、反思學(xué)習(xí)。同時，在平臺上可設(shè)置部分考慮題，讓學(xué)生自主考慮。如:1燒杯是否需烘干，且還需怎樣處理?2不同濃度乙酸溶液解離度是否一樣，解離常數(shù)是否一樣?3測定pH時，測試溶液濃度按由稀到濃還是由濃到稀次序進展?學(xué)生可在交互平臺中對某一知識點進展深化討論，老師作為組織者參與其中，引導(dǎo)學(xué)生找到答案，如:1解離常數(shù)的測試方法還有哪些?2弱電解質(zhì)解離平衡是什么狀態(tài)?以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生自己去尋求答案，拓展眼界和知識面。另外，學(xué)生也可在反響模塊中提供建議，如增加補充材料或文獻資料等，經(jīng)

18、老師審核后提交至平臺。老師需高度重視學(xué)生課前的實驗預(yù)習(xí)，并將其在課前預(yù)習(xí)模塊中的預(yù)習(xí)時長、線上測試結(jié)果、交互平臺討論參與情況記錄分析，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，并對錯誤率高的題目進展整理總結(jié)，為課堂設(shè)計提供素材和根據(jù)。課中交互模塊以學(xué)生為中心展開，是以自主式、合作式、研究式為主的實驗教學(xué)和學(xué)習(xí)方法。課堂中老師幫助學(xué)生領(lǐng)會、吸收和應(yīng)用課前所學(xué)知識。部分學(xué)生可能僅僅依靠強行記憶通過了課前預(yù)習(xí)模塊的測試，也將存在的疑惑即時推送到交互平臺進展討論，但仍可能存在一些細節(jié)問題不能理解，而這些問題往往因人而異。例如:1界定乙酸溶液濃度的原因;2pH計測酸的內(nèi)在根據(jù)和如何校正;3弱酸解離常數(shù)的測試方法等。因此，在實驗開場

19、前設(shè)置10分鐘的學(xué)生向老師自由發(fā)問環(huán)節(jié)，老師做出初步答復(fù)并提供更深層次解決方案供學(xué)生探究，為學(xué)生拓寬知識面，激發(fā)學(xué)生的好奇心和主動性，開展初步的師生互動。老師簡要介紹乙酸解離常數(shù)實驗的重難點和本卷須知如燒杯需潤洗，并在對課前預(yù)習(xí)中出錯頻率高的題目給予講解后，學(xué)生分組進展實驗。鼓勵學(xué)生獨立操作，對于存在的困惑和不解，小組內(nèi)進展互相交流，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生自主、獨立的思維才能和團隊協(xié)作才能。主要實驗步驟:不同濃度的乙酸溶液配制;測定乙酸溶液的pH;計算解離度和解離常數(shù)。老師通過觀察、針對學(xué)生實際情況個別指導(dǎo)和點撥，如儀器的不正確使用及取送化學(xué)藥品的錯誤方式等進展個別糾正，協(xié)助學(xué)生完本錢次實驗。實驗完成后，學(xué)生通過數(shù)據(jù)整理，展示自己的成果并提交老師審核，也可上傳至交互平臺，展現(xiàn)實驗結(jié)果。同時可以分享在使用