徐先燕

（韶關(guān)學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 韶關(guān)512005）

微課或微課程，是一類在10分鐘以內(nèi)，有明確教學(xué)目標(biāo)，為集中說明一個問題的短小可視化視頻課程。它是現(xiàn)今信息技術(shù)高速發(fā)展使教育與信息技術(shù)相互融合的產(chǎn)物，具有時長較短（5～10分鐘）、內(nèi)容精煉（有確定的知識點或明確的主題）、多樣化（類型、素材、制作方法豐富）、易于傳播（文件?。┑忍攸c［1］。在課堂前、課堂中、課堂后恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用微課，可以助力教學(xué)。“無機(jī)及分析化學(xué)”是在生物科學(xué)、生物工程、動物科學(xué)、園藝、食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全等近化學(xué)類專業(yè)中，新生入校的第一門專業(yè)課，其教學(xué)效果將直接影響學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。

微課作為新型的教學(xué)資源，為教師教學(xué)及知識交流提供了機(jī)會和平臺。國內(nèi)微課始于2010年，其相關(guān)研究自2011年起逐年增多。筆者以“微課”為主題在中國知網(wǎng)（CNKI）全文數(shù)據(jù)庫檢索，2011年到2018年間共有24 574條檢索記錄?？梢?，國內(nèi)學(xué)者越來越關(guān)注微課的研究。如李慧娟等就微課中的問題連續(xù)體進(jìn)行了設(shè)計并結(jié)合案例加以說明，以助力微課教學(xué)應(yīng)用研究［2］。楊茵提出微課教學(xué)可以作為信息化手段與教育教學(xué)相融合的橋梁，將其作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充，可以更好地為學(xué)生學(xué)習(xí)服務(wù)［3］。江偉認(rèn)為微課可以應(yīng)用在課前、課間或課后，但關(guān)鍵在于找到微課的最佳切入點［4］。陳媛對微課在化學(xué)概念原理知識教學(xué)中的應(yīng)用展開了研究［5］。陳曉姣等基于首要教學(xué)原理，以聚焦問題為原則，展示了碘量法測定維生素C含量的微課的模塊化設(shè)計，并探討了微課的教學(xué)評價及存在的問題［6］。他們提出微課的制作一定要精，需要教師投入大量精力和時間。筆者近年擔(dān)任“無機(jī)及分析化學(xué)”教學(xué)，考慮到微課的成效，為提高教學(xué)效果，緩解課時與內(nèi)容的矛盾，在2018年度秋季學(xué)期開始嘗試在教學(xué)過程中有針對性的設(shè)計并應(yīng)用微課，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。此次教學(xué)選用了焦琳娟主編的《無機(jī)及分析化學(xué)》第二版為教材。

一、“無機(jī)及分析化學(xué)”教學(xué)現(xiàn)狀

作為近化學(xué)類專業(yè)化學(xué)學(xué)科知識體系搭建的基石，“無機(jī)及分析化學(xué)”的教學(xué)效果對后續(xù)專業(yè)課程如有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、食品化學(xué)、食品分析等的學(xué)習(xí)具有重要的影響。“無機(jī)及分析化學(xué)”課程內(nèi)容融合了關(guān)聯(lián)度較大的“無機(jī)化學(xué)”和“分析化學(xué)”兩門課程，在較全面地介紹化學(xué)基本原理的同時，又兼?zhèn)淞朔治龌瘜W(xué)的實用性，其教學(xué)能較完整地體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的整體知識體系和學(xué)科思維。然而，正因其覆蓋了無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)的主要內(nèi)容，“無機(jī)及分析化學(xué)”表現(xiàn)出內(nèi)容繁多，涉及面廣，抽象復(fù)雜，各章獨立性強(qiáng)，且要求掌握的知識點很多等特點，因此課程教學(xué)難度及學(xué)習(xí)難度偏大。

“無機(jī)化學(xué)”和“分析化學(xué)”的融合使得“無機(jī)及分析化學(xué)”學(xué)時一般壓縮到64到48不等，教學(xué)課時有限［7-10］。要在有限課程學(xué)時內(nèi)將知識面面俱到，往往會疏忽知識點的深化，使課程教學(xué)流于表面，學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)不夠，久而久之學(xué)生學(xué)習(xí)興趣索然，教學(xué)效果不佳［11］。因此，如何在緊張的課時下，加深學(xué)生對“無機(jī)及分析化學(xué)”的理解，提高其化學(xué)綜合素養(yǎng)就十分重要。

二、微課的設(shè)計及應(yīng)用

張一春教授曾提出“微課”是指為使學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)獲得最佳效果，經(jīng)過精心的信息化教學(xué)設(shè)計，以流媒體形式展示的圍繞某個知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)［12］。而筆者認(rèn)可“有生命”的課堂是建立在師生交互配合，交流溝通，共同完成的［8］15。教學(xué)活動包含師生間問答、討論、練習(xí)、反饋等互動環(huán)節(jié)，是師生間情感交流、心理互換的過程。完整性教學(xué)必是以溝通為目的的教學(xué)。所以，筆者將微課作為課堂教學(xué)的輔助和補(bǔ)充，所設(shè)計的微課是基于對學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀實時診斷的結(jié)果而制作，主要是有針對地拓展關(guān)聯(lián)知識點，或幫助學(xué)生消化課堂中某些難以理解的知識點，或解答學(xué)生解題過程的困惑。顯然，這些微課的知識點都是碎片化的，且與課堂教學(xué)緊密結(jié)合的，它自身并不是完整的知識體系，具有針對性、選擇性，一旦脫離原教學(xué)班級，其微課內(nèi)容需重新調(diào)整。

（一）利用微課延伸課堂教學(xué)知識

溶液pH值計算的教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生掌握溶液pH值計算方法。溶液pH計算公式的記憶及其應(yīng)用很簡單，然而這對學(xué)生獨立探索并解決問題能力的培養(yǎng)不利。知識學(xué)習(xí)有記憶、理解、應(yīng)用、分析、判斷和創(chuàng)新等多個等級，課堂教學(xué)不應(yīng)只停留在知其然不知其所以然。所以，筆者在溶液pH值計算的課堂教學(xué)中都會詳細(xì)講解一元強(qiáng)酸、一元弱酸溶液pH值的計算方法的推導(dǎo)過程。由于一元強(qiáng)堿、一元弱堿溶液pH值的計算思路與一元強(qiáng)酸、一元弱酸溶液pH值的計算相同，課堂教學(xué)過程通常一筆帶過。但據(jù)筆者多年教學(xué)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，高達(dá)70%的同學(xué)無法借鑒一元強(qiáng)酸、一元弱酸溶液pH值計算方法來掌握一元強(qiáng)堿、一元弱堿溶液pH值的計算。因此，針對這一情形，筆者在講解完一元強(qiáng)酸、一元弱酸溶液pH值的計算方法后會與學(xué)生強(qiáng)調(diào)一元強(qiáng)堿、一元弱堿溶液pH值的計算方法也很重要，由于公式的推導(dǎo)過程相同，課堂不再講解，由同學(xué)們課后自學(xué) “一元強(qiáng)堿溶液pH值的計算”、“一元弱堿溶液pH值的計算”兩次微課，并告知下一節(jié)課會進(jìn)行關(guān)于“一元強(qiáng)堿、一元弱堿溶液pH值計算”知識點的小測驗，同時強(qiáng)調(diào)小測驗是平時成績的一部分，回答正確的加分，回答錯誤的扣分，督促學(xué)生自學(xué)。在此，以“一元強(qiáng)堿pH值的計算”進(jìn)行微課設(shè)計說明，其設(shè)計思路，如圖1所示，所涉及關(guān)鍵信息列于表1。

圖1 微課“一元強(qiáng)堿pH值的計算”設(shè)計思路

“一元強(qiáng)堿pH值的計算”微課詳細(xì)過程如下：

表1 濃度為 c mol·L-1的一元強(qiáng)酸（HCl）、一元強(qiáng)堿（NaOH）溶液pH值計算的相關(guān)信息

（1）回顧一元強(qiáng)酸溶液pH值的計算，建立一元強(qiáng)酸溶液與一元強(qiáng)堿溶液的關(guān)系，引入一元強(qiáng)堿溶液pH值的計算。

因一元強(qiáng)堿溶液與一元強(qiáng)酸溶液pH值的計算首先都需準(zhǔn)確理解溶液中的零水準(zhǔn)物質(zhì)，再基于零水準(zhǔn)物質(zhì)的得失質(zhì)子守恒，正確寫出質(zhì)子條件式。如濃度為c mol·L-1的HCl溶液中的零水準(zhǔn)物質(zhì)為 H2O和H+，濃度為 c mol·L-1的 NaOH 溶液的零水準(zhǔn)物質(zhì)為H2O和OH-，這兩種溶液的質(zhì)子條件式分別為：

其次，強(qiáng)調(diào)強(qiáng)酸強(qiáng)堿都是強(qiáng)電解質(zhì)，可以完全解離，因此，如濃度都為 c mol·L-1的 HCl溶液、NaOH溶液中分別存在ceq(Cl-)≈c，ceq(Na+)≈c。再將其代入質(zhì)子條件式，并聯(lián)合水的離子積，可整理獲得H+、OH-濃度的精確式，分別為式（3）、式（4）。

當(dāng)溶液濃度c≥10-6mol·L-1時，溶液中水解離后對H+、OH-濃度的貢獻(xiàn)可以忽略，此時溶液中的H+、OH-濃度的貢獻(xiàn)幾乎全部分別來源于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，所以ceq(H+)=c，ceq(OH-)=c。此為一元強(qiáng)堿溶液與一元強(qiáng)酸溶液pH值計算的最簡式。

（2）例題講解。設(shè)計以下例題，加深對知識點的理解。

例1 請計算濃度分別為0.1 mol·L-1、2.0×10-7mol·L-1的NaOH溶液的pH值。

解 ①濃度為0.1 mol·L-1的NaOH溶液因OH-濃度大，因此可以忽略水解離對OH-濃度的貢獻(xiàn)，此時，采用最簡式進(jìn)行計算。

ceq(OH-)=c=0.1 mol·L-1，即 0.1 mol·L-1的 NaOH溶液的pH值為13。

②濃度為2.0×10-7mol·L-1的NaOH溶液， 因c＜10-6mol·L-1，則需同時考慮水的解離對OH-濃度的貢獻(xiàn)，因此，采用精確式進(jìn)行計算：

由 c=2.0×10-7mol·L-1，得 ceq(OH-)=2.4×10-7mol·L-1，pOH=6.62，則 pH=14-pOH=7.38。

（3）微課要點總結(jié)：這一內(nèi)容難點在于學(xué)生對①質(zhì)子條件式；②強(qiáng)酸強(qiáng)堿都是強(qiáng)電解質(zhì)，可以完全解離，是否理解到位。這是建立求解溶液pH值等式的關(guān)鍵。通過微課呈現(xiàn)一元強(qiáng)酸、一元強(qiáng)堿的對比，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固了一元強(qiáng)酸溶液pH值的計算方法，又延伸了一元強(qiáng)堿溶液pH值的計算方法，加深了學(xué)生對強(qiáng)酸（堿）溶液pH值計算所涉及的化學(xué)方法學(xué)的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)方法論思維。

（二）利用微課強(qiáng)化課堂知識難點

課堂教學(xué)畢竟是面對幾十名學(xué)生的班級教學(xué)，解決大部分同學(xué)的基本問題，然而學(xué)習(xí)者存在個體差異性，在難度較大的知識點的理解中這種差異性更為突出。其次，課堂教學(xué)可能會存在無意識的重點要點疏漏，這也會使得知識點理解難度加大。因此，基于課堂實際情況，可以利用微課補(bǔ)充疏漏的重點要點，強(qiáng)化知識點的理解。在此，以“配合物的價鍵理論”為例進(jìn)行微課設(shè)計。

“配合物的價鍵理論”微課設(shè)計背景：配合物的價鍵理論是配位化合物理論的重要組成部分，可以用于解釋配合物的成鍵和結(jié)構(gòu)。由于價鍵理論比較抽象、概括性強(qiáng)，課堂教學(xué)時發(fā)現(xiàn)學(xué)生難以理解。在進(jìn)行配合物價鍵理論的學(xué)習(xí)時，學(xué)生已掌握了共價鍵理論和雜化軌道理論的相關(guān)知識。筆者通過微課呈現(xiàn)難點內(nèi)容，強(qiáng)化難點理解，其設(shè)計思路，如圖2所示。

圖2 微課“配合物的價鍵理論”設(shè)計思路

“配合物的價鍵理論”微課詳細(xì)過程如下：

（1）直接介紹配合物成鍵的常用解釋理論，引入配位化合物的價鍵理論，呈現(xiàn)價鍵理論要點。第一，成鍵主體——中心原子（空的軌道）與配位原子（孤對電子）；第二，成鍵方式——中心原子所提供的空軌道先雜化，形成數(shù)目相等、能量相同、具有一定空間伸展方向的雜化軌道，然后與配位原子的孤對電子沿鍵軸方向重疊成鍵；第三，配合物的空間構(gòu)型——中心原子雜化軌道的空間取向決定了配體在中心原子周圍的排布方式，決定了配合物的空間構(gòu)型。

（2）舉例分析。配合物根據(jù)成鍵過程是否改變中心離子的電子結(jié)構(gòu)分為外軌型配合物和內(nèi)軌型配合物，因內(nèi)軌型配合物與外軌型配合物理解過程類似，在此以［Ag(NH3)2］+為例來詳細(xì)說明配位鍵的形成過程，成鍵過程，如圖3所示。［Ag(NH3)2］+是通過 Ag+和NH3中的N原子形成配位鍵，配位鍵中的共用電子對來自于N原子的孤對電子對，而Ag+是提供了可接受電子對的空軌道，即在成鍵時Ag+要提供2個空軌道來分別接受來自2個N原子的各一對孤對電子。由于Ag+的價電子層結(jié)構(gòu)為4d10，4d軌道排滿10個電子，基于能量最低原理，以能量較低的5s和5p軌道作為接受孤對電子的空軌道。所以Ag+的一個5s空軌道和一個5p空軌道首先發(fā)生sp雜化，形成兩個sp雜化軌道，由于sp雜化軌道為直線型軌道，在接受來自與N原子的孤對電子后所形成的配離子也是直線型。從［Ag(NH3)2］+中配位鍵的形成過程可以發(fā)現(xiàn)，配位鍵的形成并未對Ag+的價電子層結(jié)構(gòu)造成干擾，所以此類配合物為外軌型配合物。

圖 3 ［Ag(NH3)2］+中配位鍵的形成

（3）基于內(nèi)外軌型配合物的成鍵講解，引出影響外軌型配合物、內(nèi)軌型配合物形成的因素，深化對價鍵理論的理解。

內(nèi)外軌型配合物的形成原因主要取決于配位原子的電負(fù)性，次要原因是中心離子的電子構(gòu)型。當(dāng)配位原子電負(fù)性大如F，則在成鍵時不易給出電子，因此難以干擾中心離子的價電子結(jié)構(gòu)，所以一般形成外軌型配合物，如配合物［FeF6］3-；當(dāng)配位原子電負(fù)性小如C，則在成鍵時易給出電子，干擾中心離子的價電子結(jié)構(gòu)，所以一般形成內(nèi)軌型配合物，如配合物［Ni(CN)4］2-。

（4）設(shè)計習(xí)題，鞏固知識點。習(xí)題：請依據(jù)價鍵理論分析［Fe(H2O)6］2+和［Fe(CN)6］4-的空間構(gòu)型。

此微課的要點在于，首先要求學(xué)生能理解配位鍵形成是中心離子提供空軌道接受來自于配位原子的孤對電子。其次，能依據(jù)配位原子的電負(fù)性和中心離子的價電子層結(jié)構(gòu)判斷配合物屬于外軌型配合物還是內(nèi)軌型配合物，由此找出中心離子中發(fā)生雜化的空軌道，空軌道發(fā)生雜化后再接受配體提供的孤對電子，形成配位鍵。

（三）利用微課解答重點習(xí)題

由于課時受限，課堂教學(xué)只能對基本知識點進(jìn)行講解，知識點的應(yīng)用拓展相對不多，因此，學(xué)生對知識點的靈活應(yīng)用能力較差，這可從作業(yè)中得到體現(xiàn)。為不受限緊張的課時，又能加深知識點的理解，筆者以微課形式解答習(xí)題。在此，以氧化還原反應(yīng)中氧化物、還原物、氫離子等在溶液中濃度的改變對電對的電極電勢、原電池的電動勢的影響為例進(jìn)行說明。

學(xué)生即使在課堂教學(xué)中表現(xiàn)出對氧化還原反應(yīng)中氧化物、還原物、氫離子等在溶液中濃度的改變對電對的電極電勢、原電池的電動勢的影響這一知識點的理解較好，然而，80%以上的同學(xué)在完成作業(yè)時卻無法正確的應(yīng)用所學(xué)能斯特方程來計算非標(biāo)準(zhǔn)濃度、標(biāo)準(zhǔn)壓力條件下的電對電極電勢、原電池的電動勢，為此特地制作了關(guān)于電極電勢、電動勢計算的習(xí)題（教材184頁習(xí)題9）講解微課，其設(shè)計思路如圖4所示。

圖4 微課“電極電勢、電動勢的計算”設(shè)計思路

以教材184頁習(xí)題9為例：計算298 K時下列電池的電動勢 (-)Pb|Pb2+(0.1 mol·L-1)||Cu2+(0.5 mol·L-1)|Cu(+)。

“電極電勢、電動勢的計算”微課詳細(xì)過程如下：

（1）首先引導(dǎo)同學(xué)回顧原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)、負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。

（2）依據(jù)正、負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)類型，正確表達(dá)正、負(fù)極的電極反應(yīng)方程式。

（3）引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注習(xí)題中的已知條件，即Cu2+濃度為 0.5 mol·L-1，Pb2+濃度為 0.1 mol·L-1。 顯然這不是標(biāo)準(zhǔn)濃度，因此，應(yīng)使用能斯特方程先計算出正極與負(fù)極此條件下的電極電勢。再根據(jù)E=φ+-φ-求出電動勢。

（4）解題。

這次微課設(shè)計源于學(xué)生對非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下電極電勢的理解不到位，所以是直截了當(dāng)?shù)刂v解習(xí)題，強(qiáng)化學(xué)生對非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)電極電勢的理解。微課對習(xí)題的講解有利于學(xué)生以化學(xué)方法論來認(rèn)識化學(xué)問題，提高其解決問題的能力。

三、微課應(yīng)用效果

筆者于2017年與2018年先后擔(dān)任2017級與2018級園藝、動物科學(xué)專業(yè)的“無機(jī)及分析化學(xué)”教學(xué)。2017級園藝、動物科學(xué)專業(yè)學(xué)生數(shù)分別為37、43，2018級園藝、動物科學(xué)專業(yè)學(xué)生數(shù)分別為37、30。兩個年級的學(xué)生都是剛跨入大學(xué)校門的新生，他們都對即將開始的高校生活充滿好奇和熱情，對課程知識充滿興趣，他們年輕，可塑性強(qiáng)，但大部分同學(xué)自控力較差，易受周圍環(huán)境的影響。在經(jīng)歷初高中的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生基本有過初高中化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，對無機(jī)化學(xué)實驗的相關(guān)知識有基本的理解。而且，兩個年級兩個專業(yè)的培養(yǎng)方案對 “無機(jī)及分析化學(xué)”的教學(xué)要求基本不變，“無機(jī)及分析化學(xué)”課程標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生掌握課程知識和能力方面的要求也一致，課程考核方式一樣，都由30%平時成績和70%期末考試成績構(gòu)成。作為任課教師，筆者在兩個年級中展開常規(guī)的課堂教學(xué)，以PPT課件呈現(xiàn)課堂講授主內(nèi)容，以章節(jié)作業(yè)鞏固課堂教學(xué)，但在2018級學(xué)生中引入微課輔助教學(xué)。所以，筆者認(rèn)為兩個年級的“無機(jī)及分析化學(xué)”考試成績能從一定程度上反映微課應(yīng)用的成效。

2017級與2018級園藝、動物科學(xué)專業(yè)學(xué)生“無機(jī)及分析化學(xué)”考試成績顯示，2017級園藝、動物科學(xué)專業(yè)低分區(qū)間（＜50分）的比例分別為27.78%、23.36%，而2018級低分區(qū)間（＜50分）的比例分別為5.4%、16.66%；2017級兩個專業(yè)學(xué)生考試成績平均分都低于60，而2018級園藝、動物科學(xué)專業(yè)的平均分分別為65.51、67.43，表明與2017級相比，2018級大部分同學(xué)對知識點有了更好的掌握。2018級園藝、動物科學(xué)專業(yè)的及格率也分別由2017級的55.56%、30.23%提高到 67.57%、73.33%。與此同時，2018級園藝、動物科學(xué)專業(yè)的優(yōu)良率分別由2017級的8.33%、0%提高到10.81%、23.33%，其中2018級動物科學(xué)專業(yè)的優(yōu)良率提高顯著?？梢姡c2017級相比，2018級園藝、動物科學(xué)兩個專業(yè)在平均分、及格率、優(yōu)良率都有了提高。這說明2018級學(xué)生對知識的掌握和應(yīng)用總體上比2017級更好，一定程度上體現(xiàn)出微課作為課堂教學(xué)的輔助，對教學(xué)效果有一定的促進(jìn)作用。

四、結(jié)語

本文的微課顯然沒有高超的多媒體技術(shù)的堆疊，可以說是簡單的內(nèi)容呈現(xiàn)，但其針對性強(qiáng)，它是為補(bǔ)充課堂教學(xué)而存在，延伸課堂教學(xué)、強(qiáng)化難點理解、深化知識點應(yīng)用，從而促進(jìn)課程教學(xué)。