文劍輝，黃俊生，曹遷永，李 靜

（1.韓山師范學(xué)院組織部，廣東潮州 521041；2.韓山師范學(xué)院旅游管理與烹飪學(xué)院，廣東潮州 521041；3.南昌大學(xué)化學(xué)系，江西南昌 330031；4.韓山師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院，廣東潮州 521041）

基于微課的化學(xué)綜合設(shè)計實驗教學(xué)模式探索
——以天然色素的提取、提純及表征實驗教學(xué)為例

文劍輝1，黃俊生2，曹遷永3，李 靜4

（1.韓山師范學(xué)院組織部，廣東潮州 521041；2.韓山師范學(xué)院旅游管理與烹飪學(xué)院，廣東潮州 521041；3.南昌大學(xué)化學(xué)系，江西南昌 330031；4.韓山師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院，廣東潮州 521041）

以天然色素的提取、提純及表征實驗教學(xué)為例，探討微課理念下的大學(xué)化學(xué)綜合設(shè)計實驗的教學(xué)模式及其評價方法.具體做法是：首先教師將實驗的具體要求、實驗所用到的儀器操作方法、原理、規(guī)范及實驗關(guān)鍵點錄制成一個個不超過10分鐘的微課，并發(fā)布在微信上；學(xué)生根據(jù)教師的要求設(shè)計實驗內(nèi)容，與教師討論并優(yōu)化實驗方案；最后按優(yōu)化的實驗方案實驗.這翻轉(zhuǎn)了以往的實驗教學(xué)模式，使得學(xué)生在課堂外就能很容易完成實驗設(shè)計和基本的技能知識儲備；而實驗室變成了師生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動交流并最終完成實驗的場所.這種模式與傳統(tǒng)的綜合設(shè)計實驗教學(xué)相比，有四大優(yōu)點：一是通過微課微信師生交流互動方便快捷；二是有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；三是實驗質(zhì)量更有保障；四是方便管理.總的來說，微課理念下的化學(xué)綜合設(shè)計實驗教學(xué)模式更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和提高實驗教學(xué)質(zhì)量.

微課；化學(xué)教學(xué)；綜合設(shè)計實驗；實踐教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂

當(dāng)某大二學(xué)生被SN2（雙分子親核取代）的立體化學(xué)難住時，她沒有去請教任何人，而是通過手機(jī)觀看了網(wǎng)易公開課網(wǎng)站上一段“可汗老師”講解SN2的立體化學(xué)的視頻，反復(fù)翻看了幾遍，就理解了.整個過程既方便又快捷，而且沒花她一分錢.這或許是以后學(xué)習(xí)的一種方式.

微課程、MOOC（massive open online courses，大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程）、翻轉(zhuǎn)課堂、可汗學(xué)院等新興事物已經(jīng)成為教育研究領(lǐng)域的重要關(guān)注對象.這種“微課”教學(xué)模式不同于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，學(xué)生可以通過手機(jī)、電腦等網(wǎng)絡(luò)途徑去學(xué)習(xí)大量優(yōu)質(zhì)的教育資源，不再單純地依賴教師教授知識；而教師的角色也發(fā)生了變化，其更多的責(zé)任是去幫助學(xué)生解決問題和引導(dǎo)學(xué)生運用課本知識.基于中國知網(wǎng)以“微課”為關(guān)鍵詞檢索結(jié)果表明，2010-2014年間發(fā)表的關(guān)于“微課”的論文數(shù)量分別為1、9、19與332篇，微課教學(xué)模式越來越引起廣大教育教學(xué)工作者的關(guān)注，已被用于一些相關(guān)課程教學(xué)中，且取得了良好的教學(xué)效果.而關(guān)于化學(xué)微課教學(xué)，尤其是基于微課的化學(xué)實驗教學(xué)，還尚未見文獻(xiàn)報道.基于微課的化學(xué)綜合設(shè)計實驗教學(xué)模式如何建設(shè)？通過微課學(xué)生是否可以輕松掌握更多的知識和技能，通過微課教師是否可以實現(xiàn)化學(xué)綜合設(shè)計實驗的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式呢？本文嘗試對這些問題做探討.

1 微課與化學(xué)綜合設(shè)計實驗

1.1 微課的定義與特點

微課的定義尚未有定論.百度百科中“微課”定義為以視頻為主要載體，記錄教師在課堂內(nèi)外教育教學(xué)過程中圍繞某個知識點（重點、難點、疑點）或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展的精彩教與學(xué)活動全過程.“微課”的核心組成內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻（課例片段），同時還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測試及學(xué)生反饋、教師點評等輔助性教學(xué)資源，它們以一定的組織關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同“營造”了一個半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用“小環(huán)境”.教育部在第一屆中國微課大賽中給出了微課的定義：微課全稱是微型視頻課程，是以教學(xué)視頻為主要呈現(xiàn)方式，圍繞學(xué)科知識點、例題、習(xí)題、疑難問題、實驗操作等進(jìn)行的教學(xué)過程及相關(guān)資源之有機(jī)結(jié)合體.

雖然微課目前還沒有一個統(tǒng)一的定義，但從各家的表述上，還是可以看到微課的一些特點：小——知識點；全——知識點可以匯聚成一個完整的教學(xué)過程；快——制作快捷簡單，只要有一臺電腦加上簡單的設(shè)備（攝像頭、錄音麥克風(fēng)等），傳播快，在線傳播，尤其是手機(jī)微信傳播，更是方便快捷；廉——因設(shè)備簡單、制作方便等因素，微課的制作費用較少.微課小、全、快、廉的特點無疑與當(dāng)今的微潮流緊密貼合，這也是微課給人耳目一新感覺的來源[1-6].

1.2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法

翻轉(zhuǎn)課堂是與微課相伴生的一種教學(xué)模式.與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式不同，“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式是學(xué)生在家完成知識的學(xué)習(xí)，而課堂變成了教師學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動的場所，達(dá)到更好的教育效果.由于信息技術(shù)的普及，人人都有手機(jī)的時代已經(jīng)到來，BYOD（讓每一個同學(xué)自帶信息設(shè)備來上課）終將成為現(xiàn)實，學(xué)生可以隨時隨地使用自己的手機(jī)等通訊設(shè)備學(xué)習(xí)原來在課堂上由教師教授的學(xué)習(xí)內(nèi)容；教師可以改變自己的教學(xué)方式，將課堂講授的內(nèi)容（教材的重難點、關(guān)鍵點）制作成“微視頻”讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，課堂上則幫助學(xué)生解決不懂的問題，師生互動討論，或者給予學(xué)生個性化的輔導(dǎo)，這種近乎理想化的教學(xué)模式極大地激發(fā)了追求教育改革的人們的濃厚興趣.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法也為實驗教學(xué)注入了新的力量，教師們大可以將以往經(jīng)常重復(fù)講的、每臺儀器的使用方法、操作步驟和學(xué)生經(jīng)常會遇到的問題，以微課的形式設(shè)計、制作保存下來，再通過微信平臺，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，為減少實驗室負(fù)擔(dān)、保證教學(xué)質(zhì)量保駕護(hù)航.

1.3 化學(xué)綜合設(shè)計實驗

化學(xué)綜合設(shè)計實驗是學(xué)生學(xué)完基礎(chǔ)化學(xué)理論知識及基礎(chǔ)化學(xué)實驗后進(jìn)行的實驗.它強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰εc實驗設(shè)計能力，尤其后者是綜合設(shè)計實驗的重點內(nèi)容.它是檢驗學(xué)生是否能將所學(xué)知識加以歸納、分析、綜合的一種有效實驗載體[7-14].為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實驗技能及實驗設(shè)計能力，各個高等院校在近幾年明顯加大了綜合設(shè)計實驗的比例[15-25].但化學(xué)綜合設(shè)計實驗在現(xiàn)實教學(xué)中，因其內(nèi)容涉及的知識面較寬、又需要學(xué)生自學(xué)設(shè)計方案，單個實驗耗時特別長，使得學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒；且隨著時間的推移師生之間的互動和溝通往往顯得不足，使得實驗教學(xué)質(zhì)量大打折扣；采用常規(guī)的實驗教學(xué)方法，將難以收到應(yīng)有的教學(xué)效果.為了革除傳統(tǒng)化學(xué)實驗的弊端，改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，筆者探索了基于微課的化學(xué)綜合設(shè)計實驗，經(jīng)過多次實驗，筆者發(fā)現(xiàn)微課可以點燃學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，有效提升實驗教學(xué)的質(zhì)量.

2 天然色素的提取、提純及表征實驗教學(xué)內(nèi)容與基于微課的組織教學(xué)

常規(guī)傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式是教師在實驗室布置實驗內(nèi)容，再讓學(xué)生做設(shè)計并實施.而基于微課的實驗教學(xué)具體做法是：首先教師將實驗的具體要求、實驗所用到的儀器操作方法、原理、規(guī)范及實驗關(guān)鍵點錄制成一個個不超過10分鐘的微課，并發(fā)布在微信上.然后學(xué)生根據(jù)教師的要求設(shè)計實驗內(nèi)容，與教師討論并優(yōu)化實驗方案，最后按優(yōu)化的實驗方案實驗.這翻轉(zhuǎn)了以往的實驗教學(xué)模式，使得學(xué)生在宿舍完成實驗設(shè)計和基本的技能知識儲備，而實驗室變成了師生之間和生生之間互動交流的平臺并最終完成實驗的場所.

2.1 天然色素的提取、提純及表征實驗教學(xué)內(nèi)容

天然色素的提取、提純及表征實驗的內(nèi)容包括：一是選取一種天然植物或動物原料，通過各種方法（常規(guī)浸提、酶法、超臨界萃取、微波萃取、超聲波輔助等）提取其色素；二是對該種天然色素進(jìn)行提純（大孔樹脂、聚酰胺、色譜法等）；三是對該天然色素通過各種譜學(xué)手段（紅外、核磁、質(zhì)譜等）進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征.學(xué)生選取的植物或動物上的色素可以是未見文獻(xiàn)報道的，也可以是已經(jīng)報道但在方法上要加以改進(jìn)的；從學(xué)科知識上看，主要包括有機(jī)化學(xué)分析及儀器分析的知識；雖然實驗內(nèi)容只有短短的二百多字，但所有的原理、操作均是化學(xué)專業(yè)必須要掌握的內(nèi)容，本設(shè)計實驗不單可以起到系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生綜合實驗?zāi)芰Φ淖饔?，還能進(jìn)一步的培養(yǎng)起創(chuàng)新意識.

2.2 微課理念下的化學(xué)綜合設(shè)計實驗組織教學(xué)

2.2.1 錄制相關(guān)實驗內(nèi)容的微課視頻

在微課的理念下，學(xué)生通過教師預(yù)先設(shè)計好的微課視頻學(xué)會一些基礎(chǔ)的知識才能進(jìn)一步的設(shè)計實驗.本實驗預(yù)先錄制的微課內(nèi)容有如下8個：

微課1：首先是如何進(jìn)行文獻(xiàn)綜述，查找出尚未被報道（提?。┑奶烊簧鼗驁蟮懒耸欠裼懈倪M(jìn)提取方案的動植物樣品.

微課2：進(jìn)而是能夠簡單的分辨具體的色素結(jié)構(gòu)，常見的色素大多為卟啉系、類胡蘿卜素色素、多酚類衍生物（花青素、黃酮類）、酮類衍生物等化合物，學(xué)生需學(xué)會簡單的通過顏色、特征反應(yīng)、文獻(xiàn)等去初步辨別相應(yīng)的色素結(jié)構(gòu).

微課3：如何選擇合適的色素提取方法，具體選用哪種介質(zhì)，如何判別.

微課4：如何選擇合適的色素純化方式，其原理及儀器操作方式，色價、純度的測量方法.

微課5：如何對純化后的色素進(jìn)行表征，選擇那些方法.

微課6：紅外的原理及操作步驟.

微課7：核磁的原理及操作步驟.

微課8：質(zhì)譜的原理及操作步驟.

2.2.2 微信——微課共享的載體及師生、生生交流的平臺

在錄制完成后，將其放到微信群上，學(xué)生通過微信可以隨時隨地瀏覽相關(guān)內(nèi)容，并且還可以與教師隨時進(jìn)行互動交流，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的第一步——學(xué)生學(xué)到原先課堂上的大多數(shù)知識.

2.2.3 學(xué)生設(shè)計方案，并與教師討論修改方案

學(xué)生在完成相應(yīng)微課視頻的學(xué)習(xí)后，進(jìn)入方案設(shè)計階段；在方案的設(shè)計中仍然可以通過微信與教師或同學(xué)交流.在學(xué)生完成方案后，教師收集所有學(xué)生的設(shè)計方案，并批閱查找出存在的問題，個別問題個別討論，共性問題在實驗課堂上進(jìn)行解決.

2.2.4 學(xué)生按方案進(jìn)行實驗

在方案通過教師的審核后，學(xué)生進(jìn)入實驗室做實驗，并將實驗結(jié)果統(tǒng)計分析，形成實驗報告；再通過錄制微課的形式，匯報自己的實驗成果.

2.2.5 評價方法

常規(guī)的綜合設(shè)計實驗的評價方法是依據(jù)方案設(shè)計、實驗結(jié)果及實驗者的態(tài)度等做評判，筆者在這個實驗中是以學(xué)生能否在正式期刊上發(fā)表論文為評判標(biāo)準(zhǔn)，即達(dá)到發(fā)表在中文核心期刊上的學(xué)生獲“優(yōu)秀”等級，達(dá)到發(fā)表在省級刊物上的學(xué)生獲“良好”等級，實驗報告提交者就獲“中等”等級，以此類推，很好地刺激了學(xué)生的求知欲望.

3 反思

綜合設(shè)計實驗較常規(guī)實驗而言，在文獻(xiàn)調(diào)研、設(shè)計實驗方案、實驗過程、實驗結(jié)果分析與討論等方面均需增加教學(xué)投入，特別是實驗環(huán)節(jié)需要一個開放環(huán)境，這也給教學(xué)與管理帶來了一定的難度.尤其是實驗的安全管理.但毋庸置疑，綜合設(shè)計實驗對提高學(xué)生實驗?zāi)芰?、融匯所學(xué)知識、發(fā)展實驗設(shè)計能力是非常有裨益的，也日益受到教育工作者的肯定，相信隨著學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展和社會的不斷進(jìn)步，綜合設(shè)計實驗的比例將會越來越大，所以探索綜合設(shè)計實驗的教學(xué)模式，減輕教學(xué)負(fù)擔(dān)、實驗室管理負(fù)擔(dān)，提高教學(xué)質(zhì)量是非常有必要的.筆者通過實踐，進(jìn)行了反思，總結(jié)如下：

3.1 翻轉(zhuǎn)課堂是實驗類課程教學(xué)的利器

通過這次實驗設(shè)計，筆者進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的試驗，結(jié)果表明，實驗類課程比較適宜進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂模式教學(xué).首先是減輕了教師教學(xué)的負(fù)擔(dān)，教師在進(jìn)行實驗教學(xué)時，不再像以往一樣重復(fù)講一些內(nèi)容，比如某一個儀器的使用方法和技巧，教師更有精力投入到解決學(xué)生學(xué)習(xí)后所遇到的問題；其次是學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣更加濃郁，新興的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生感受到前所未有的新鮮，也為學(xué)習(xí)速度較慢的同學(xué)提供了再次學(xué)習(xí)的機(jī)會；最后是通過微信建立起來的微信討論群，很好地滿足了師生遠(yuǎn)程溝通學(xué)習(xí)與探討的需求，從而保證了學(xué)生在踏入實驗室之前，就掌握了實驗原理、文獻(xiàn)調(diào)研、實驗設(shè)計、儀器使用等知識與技能，為順利進(jìn)行實驗打下良好的基礎(chǔ).

3.2 引入外部評價機(jī)制是激起學(xué)生創(chuàng)新意識的動力

在以往的實驗教學(xué)過程中，往往是以學(xué)生實驗的成功率、實驗的規(guī)范程度和認(rèn)真程度來衡量學(xué)生的實驗成績，教與評都為授課教師，這對基礎(chǔ)實驗是合適的，但在綜合設(shè)計類實驗教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)較難激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識，學(xué)生往往采取應(yīng)付式的學(xué)習(xí)態(tài)度，較難實現(xiàn)綜合設(shè)計類實驗的培養(yǎng)要求.為此，筆者通過引入“發(fā)表論文”外部評價機(jī)制，改變評價內(nèi)容與評價者，鼓勵學(xué)生投入學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識，真正發(fā)揮綜合設(shè)計實驗在人才培養(yǎng)中的作用.

3.3 減輕實驗室壓力能保證實驗教學(xué)質(zhì)量

通過微課實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法，在保證了學(xué)生實驗理論教學(xué)質(zhì)量的同時，為學(xué)生實現(xiàn)了虛擬實驗儀器設(shè)備操作教學(xué)微課，減少了以學(xué)生為主體的試誤性實驗，也就減少了不必要的實驗事故，減輕了實驗室壓力，保證了實驗教學(xué)質(zhì)量.

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A Microlecture-Based Exploration of the Teaching Mode of Chemistry Comprehensive Experiments——A Case Study of Extraction,Purification and Characterization of Natural Pigment

WEN Jian-hui1，HUANG Jun-sheng2，CAO Qian-yong3，LI Jing4
（1.Organization Department,Hanshan Normal University,Chaozhou，Guangdong,521041；2.School of Tourism Management and Culinary Arts,Hanshan Normal Univerysity,Chaozhou,Guangdong,521041; 3.College of Chemistry,Nan Chang University,Nanchang,Jiangxi,330031; 4.School of Education Science,Hanshan Normal Univerysity,Chaozhou,Guangdong,521041）

In this paper,the microlecture teaching method for comprehensive design experiments has been discussed.With the example of“extraction,purification and characterization natural pigment”,we first uploaded some 10-minutes short videos of this experiment via Wechat.Then students downloaded the videos, learned the principle and content of this experiment,and discussed the experiment scheme with teachers and other students outside the classroom via WeChat.At last,the students did the experiment in the lab by their modified scheme,and handed in the reports via internet.This teaching method flips the traditional teaching model,which is beneficial for quick communication between students and teachers,training the students’innovation ability,and enhancing the education quality.

microlecture;chemistry;comprehensive design experiments;practical teaching;flipped class model

O 6-4

：A

：1007-6883（2016）06-0067-05

責(zé)任編輯 朱本華 周春娟

2016-03-29

教育部人文社會科學(xué)研究一般項目（項目編號：14YJA880035）；廣東省哲學(xué)社會科學(xué)“十二五”規(guī)劃2015年度學(xué)科共建項目（項目編號：GD15XJY13）；廣東省2015年“創(chuàng)新強(qiáng)校工程”教育科研項目（項目編號：2015GXJK089）；江西省教學(xué)改革項目（項目編號：JXJG-08-1-21）；南昌大學(xué)教改項目（項目編號：JXJG-08-1-21）；潮州市哲學(xué)社會科學(xué)“十二五”規(guī)劃2015年度項目（項目編號：2015-A-09）.

文劍輝（1958-），男，廣東潮州人，韓山師范學(xué)院組織部副教授.