基于智慧樹(shù)平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)探索與實(shí)踐

黑曉明 邢殿香 劉金華 譚學(xué)杰 田燕

[摘 要] 將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，即把實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的講解、實(shí)驗(yàn)操作的演示放在線上，實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論放在線下，既可有效緩解學(xué)時(shí)削減與教學(xué)內(nèi)容之間的矛盾，又可以高階性為目標(biāo)活化課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生自己構(gòu)建知識(shí)的能力，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 翻轉(zhuǎn)課堂;智慧樹(shù)在線平臺(tái);基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

[課題項(xiàng)目] 齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）教學(xué)改革研究項(xiàng)目“翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用”（201819）;“基于成果導(dǎo)向的現(xiàn)代材料分析測(cè)試技術(shù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)實(shí)踐”（2019zd01）

[作者簡(jiǎn)介] 黑曉明（1974—），女（回族），山東臨清人，博士，副教授，研究方向?yàn)橛袡C(jī)光化學(xué)合成;邢殿香（1972—），女，山東人，博士，教授，研究方向?yàn)橛袡C(jī)合成;劉金華（1973—），男，山東高密人，博士，副教授，研究方向?yàn)闊o(wú)機(jī)非金屬材料。

[中圖分類號(hào)] G642 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）39-0247-02 ? ?[收稿日期] 2020-04-27

基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我校輕化工類專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，包括薄層色譜等七個(gè)必修實(shí)驗(yàn)和正溴丁烷的合成等七個(gè)選修實(shí)驗(yàn)。其設(shè)置的目的：一方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)的有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)，使學(xué)生建立清晰而準(zhǔn)確的概念;另一方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、?shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，訓(xùn)練學(xué)生自己動(dòng)手、獨(dú)立工作的能力。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是耗時(shí)長(zhǎng)、步驟繁瑣，如薄層色譜實(shí)驗(yàn)僅薄層色譜板的制備一步就需耗時(shí)1h以上，且對(duì)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范的要求很高，需要教師進(jìn)行詳細(xì)的講解和操作示范。薄層色譜和蒸餾、重結(jié)晶等實(shí)驗(yàn)不同，對(duì)大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)幾乎是全新的概念，需要系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和理解。近年來(lái)隨著教學(xué)大綱的不斷修訂更新，基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)也在削減，如薄層色譜實(shí)驗(yàn)?zāi)壳皟H有4個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，急需教師進(jìn)行教學(xué)模式改革，有效緩解學(xué)時(shí)削減與教學(xué)內(nèi)容之間的矛盾。

將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，即把實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的講解、實(shí)驗(yàn)操作的演示放在線上，實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析討論放在線下可有效解決上述問(wèn)題。Mark Frydenberg指出翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式節(jié)省了傳統(tǒng)課堂中的概念講解時(shí)間，教師可充分利用課堂增加師生互動(dòng)交流[1]。Clyde Freeman Herreid和Nancy A.Schiller提出翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢(shì)還包括通過(guò)學(xué)生觀看視頻后的練習(xí)檢測(cè)、問(wèn)題反饋，教師能夠更加準(zhǔn)確地把握學(xué)生的疑惑，并在課堂上進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)[2]。我校與智慧樹(shù)在線平臺(tái)合作，已為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)錄制、制作在線課程，其中包括實(shí)驗(yàn)安全知識(shí)及22個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻。

一、線上教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）教師線上教學(xué)活動(dòng)

教師依托有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在線課程，在智慧樹(shù)平臺(tái)建立自己的翻轉(zhuǎn)課程。課程平臺(tái)包括學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)資源、問(wèn)答討論、作業(yè)考試、學(xué)情數(shù)據(jù)等九個(gè)欄目。教師首先上傳實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)資源，包括實(shí)驗(yàn)講義、PPT等資料，然后發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，在問(wèn)答討論平臺(tái)進(jìn)行答疑解惑，并通過(guò)學(xué)情數(shù)據(jù)檢查學(xué)生的視頻觀看進(jìn)度和資源下載情況，及時(shí)進(jìn)行督促。

為檢查學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效果，教師可在作業(yè)考試欄目發(fā)布自主學(xué)習(xí)檢測(cè)題并進(jìn)行批閱。如在薄層色譜實(shí)驗(yàn)中，可設(shè)計(jì)如下問(wèn)題：薄層色譜實(shí)驗(yàn)原理和哪種物理性質(zhì)有關(guān)、怎樣測(cè)量Rf值并利用其判斷分離效果、菠菜中常見(jiàn)色素及極性大小、用混合溶劑提取菠菜色素的原因、色點(diǎn)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象的原因及解決辦法等。教師可根據(jù)平臺(tái)成績(jī)分析數(shù)據(jù)掌握學(xué)生的知識(shí)盲點(diǎn)，在線下課程中查缺補(bǔ)漏，進(jìn)行針對(duì)性講解。由于突破了學(xué)時(shí)的限制，教師還可以在學(xué)習(xí)資源中補(bǔ)充一些實(shí)驗(yàn)拓展資料，將科學(xué)性、知識(shí)性和趣味性相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。

（二）學(xué)生線上學(xué)習(xí)活動(dòng)

學(xué)生通過(guò)掃描課程二維碼加入翻轉(zhuǎn)課程后可在電腦端或手機(jī)APP進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，手機(jī)APP學(xué)習(xí)方式可以充分利用碎片時(shí)間，滿足隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的需要。學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、熟悉實(shí)驗(yàn)流程及操作規(guī)范，并完成自主學(xué)習(xí)檢測(cè)題，學(xué)習(xí)中的疑惑可以在問(wèn)答平臺(tái)與老師同學(xué)交流，從而完成自主構(gòu)建知識(shí)的過(guò)程。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式一般要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前完成預(yù)習(xí)報(bào)告，大多數(shù)學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告是機(jī)械抄襲實(shí)驗(yàn)課本、千篇一律，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的深入思考和對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，做實(shí)驗(yàn)時(shí)需要做一步翻看一次課本，照方抓藥，收效甚微。線上自主學(xué)習(xí)可以引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，高質(zhì)量地完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。

二、線下教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）針對(duì)性講解與課堂討論相結(jié)合

平臺(tái)對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)檢測(cè)題的成績(jī)分析可以清楚地反映出學(xué)生的知識(shí)缺陷，問(wèn)答平臺(tái)則反映出學(xué)生存在的疑惑，教師收集以上兩方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，在課堂上進(jìn)行針對(duì)性講解。如在薄層色譜實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)討論Rf值與極性、分離效果的關(guān)系、點(diǎn)樣的操作規(guī)范、色點(diǎn)拖尾現(xiàn)象及解決辦法、薄層色譜板的制作要領(lǐng)等，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言，大膽發(fā)表意見(jiàn)，從而有效活化課堂，避免灌注式講解。

（二）差異化指導(dǎo)與獨(dú)立操作相結(jié)合

線上學(xué)習(xí)節(jié)省了大量的課堂時(shí)間，教師可以有比較充裕的時(shí)間觀察每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)。為充分鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，我校的基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是單人單組，從原料的量取、儀器的安裝，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的統(tǒng)籌安排到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移處理，學(xué)生都必須獨(dú)立完成。學(xué)生在理論知識(shí)上的缺陷、操作技能中的薄弱環(huán)節(jié)都將在實(shí)驗(yàn)中反映出來(lái)。

薄層色譜實(shí)驗(yàn)的第一步是用研磨的方法從菠菜中提取色素，學(xué)生得到的色素溶液顏色差別較大，甚至個(gè)別出現(xiàn)油水分離現(xiàn)象。差異化指導(dǎo)可以讓教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，幫助學(xué)生分析原因，指出實(shí)驗(yàn)操作中的問(wèn)題與不足。色素溶液顏色深說(shuō)明研磨比較充分;顏色淺的溶液中仍然可以看到菠菜葉片，說(shuō)明研磨不充分或操作不規(guī)范，沒(méi)有掌握研磨的操作要領(lǐng)，以搗代磨，動(dòng)靜很大，效果不佳;油水分離現(xiàn)象則說(shuō)明操作出現(xiàn)失誤，菠菜表面的水分沒(méi)有吸干，溶劑中帶進(jìn)較多的水，水和石油醚不互溶以致出現(xiàn)分層。薄層色譜板的鋪制是實(shí)驗(yàn)中的重要環(huán)節(jié)。鋪好的薄層色譜板需要晾干24小后活化才能使用，因此實(shí)驗(yàn)中的薄層色譜板只能循環(huán)使用。色譜板的質(zhì)量不僅可以檢驗(yàn)本次實(shí)驗(yàn)的學(xué)生是否掌握操作要領(lǐng)，又關(guān)系到下一次學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成敗。通過(guò)線上的視頻學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本熟悉色譜板的制備流程，但在實(shí)際操作過(guò)程中還會(huì)遇到一些問(wèn)題。如羧甲基纖維素鈉溶液的制備要求用脫脂棉過(guò)濾，學(xué)生操作時(shí)發(fā)現(xiàn)由于溶液粘度較大，過(guò)濾速度很慢。此時(shí)教師可鼓勵(lì)學(xué)生尋找改進(jìn)辦法，大膽嘗試。學(xué)生或使多個(gè)漏斗并及時(shí)更換脫脂棉、或用抽濾、或改用研磨，教師均給予指導(dǎo)并進(jìn)行評(píng)價(jià)。這樣的針對(duì)性指導(dǎo)既可以規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，又可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，鍛煉學(xué)生獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力。

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與分析是對(duì)知識(shí)的理解升華過(guò)程，筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這一環(huán)節(jié)的重要性。實(shí)驗(yàn)報(bào)告中只有結(jié)果沒(méi)有討論，或討論時(shí)不知所云。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，我們?cè)黾恿恕皩?shí)驗(yàn)總結(jié)課”，如在薄層色譜實(shí)驗(yàn)中，對(duì)薄層色譜板的色點(diǎn)出現(xiàn)的幾種現(xiàn)象：色點(diǎn)圓而清晰、色點(diǎn)圓但不清晰、色點(diǎn)清晰但不圓，有拖尾現(xiàn)象、色點(diǎn)連成一條線且不清晰，教師引導(dǎo)學(xué)生從色素溶液顏色差別、薄層色譜板的厚度、均勻度、點(diǎn)樣的次數(shù)等角度進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)比、討論，學(xué)生可以更深刻地體會(huì)到菠菜的充分研磨、薄層色譜板的質(zhì)量、點(diǎn)樣的規(guī)范操作對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要性，從而掌握薄層色譜實(shí)驗(yàn)的操作要領(lǐng)?！皩?shí)驗(yàn)總結(jié)課”既可以加強(qiáng)師生交流，活躍課堂氣氛，又能切實(shí)提高學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力。

以智慧樹(shù)在線平臺(tái)為媒介的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有效打通內(nèi)外課堂，既可以充分利用線上資源的豐富性、線上學(xué)習(xí)的自主性，使移動(dòng)終端成為移動(dòng)課堂，又能結(jié)合傳統(tǒng)課堂的諸多優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)線上學(xué)習(xí)在實(shí)驗(yàn)課方面的先天不足[3]，以高階性為目標(biāo)，將基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)打造成一門(mén)“金課”。

參考文獻(xiàn)

[1]Mark Frydenberg.Flipping Excel.Information Systems Education Journal [J].2013（1）：23-33.

[2]Clyde Freeman Herreid and Nancy A.Schiller.Case Studies and the flipped classroom[J].Journal of College Science Teaching，2013（5）：62-67.

[3]費(fèi)躍農(nóng)，孫忠梅.基于MOOC的混合教學(xué)模式在理工科專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用.工業(yè)和信息化教育，2016.8：28-31.