李志鋒，姚霞玲，雷志敏，孫云霞

（天水師范學(xué)院 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741001）

1 引言

翻轉(zhuǎn)課堂又稱顛倒課堂、反轉(zhuǎn)課堂或反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂最早由J.Wesley Baker于2000年提出，其基本涵義是“時序重構(gòu)”課堂內(nèi)外時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)及自主權(quán)從教師轉(zhuǎn)移至學(xué)生，實現(xiàn)“深度學(xué)習(xí)”。正如比爾·蓋茨所言，翻轉(zhuǎn)課堂“預(yù)見了教育的未來，引領(lǐng)了一場革命”。[1]翻轉(zhuǎn)課堂作為對傳統(tǒng)教學(xué)模式的“破壞性創(chuàng)新”，[2]徹底顛覆了“先教后學(xué)”的教學(xué)方式，將教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”。翻轉(zhuǎn)課堂弱化了“教”，強調(diào)了“學(xué)”，突出了“做”，[3]課前學(xué)生自行下載學(xué)習(xí)視頻等資料并自主學(xué)習(xí)，與同學(xué)及教師在線交流，課上時間主要用于學(xué)生實驗操作、問題解答、交流討論。[4]2012～2015年間翻轉(zhuǎn)課堂得到了快速發(fā)展，人們對翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)注點已從教學(xué)形式的轉(zhuǎn)變過渡到教學(xué)內(nèi)涵的提升，翻轉(zhuǎn)課堂也已從學(xué)生的知識和技能學(xué)習(xí)為主（翻轉(zhuǎn)課堂1.0）逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)和創(chuàng)造性思維能力、實現(xiàn)創(chuàng)造驅(qū)動的智慧學(xué)習(xí)新型教學(xué)范式（翻轉(zhuǎn)課堂2.0）。[5-7]

自2012年傳入我國以來，經(jīng)過近十年的發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂在我國高等及中等教育中均有大量的具體實踐，翻轉(zhuǎn)課堂不僅徹底引發(fā)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)時空的重新配置與組合，更深刻改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)、流程，[1]學(xué)生的個性化、自主化學(xué)習(xí)能力在翻轉(zhuǎn)課堂中均得到了提升，教學(xué)成績斐然。[8-16]

化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，大學(xué)分析化學(xué)實驗課是教育部化學(xué)類專業(yè)指導(dǎo)委員會推薦開設(shè)的專業(yè)必修課，實驗內(nèi)容主要涉及酸堿、配位、氧化還原與沉淀四大滴定。筆者長期從事分析化學(xué)理論及實驗課程的教學(xué)工作，與分析化學(xué)理論課相比，分析化學(xué)實驗課既涉及專業(yè)知識，又要掌握實驗儀器操作方法，傳統(tǒng)的“講授”型實驗教學(xué)效果較差，不利于提高學(xué)生的實驗操作能力，更談不上對學(xué)生創(chuàng)造性驅(qū)動的智慧學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。比如在“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”實驗中，學(xué)生對金屬指示劑及其變色原理理解得不透徹；用Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定EDTA溶液時，學(xué)生對實驗操作要領(lǐng)掌握不到位；對實驗中滴加氨水、Mg2+－EDTA溶液、NH3－NH4Cl緩沖溶液的作用，學(xué)生并不是十分清楚等。即使教師在課堂上對此類問題進(jìn)行深入講解，在課堂短暫的時間內(nèi)學(xué)生也很難理解、消化，不利于學(xué)生實驗操作?；诖耍覀儑L試將翻轉(zhuǎn)課堂模式引入到分析化學(xué)實驗教學(xué)中，以實驗“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”為例進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計，探索新的分析化學(xué)實驗教學(xué)模式，以期達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)及解決問題的能力。[17]

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計

2.1 學(xué)情分析

教育的本質(zhì)是使學(xué)生得到全面發(fā)展，教學(xué)活動貴在因材施教。翻轉(zhuǎn)課堂模式只有在教學(xué)實踐過程中與學(xué)生的學(xué)情正向“耦合”，以“同頻”求得“共振”，學(xué)生在教學(xué)活動中的主體性功用才能最大程度凸顯，才能達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。高校的化學(xué)化工類專業(yè)一般在大二或大三開設(shè)分析化學(xué)實驗課程，學(xué)生的學(xué)情涉及理論基礎(chǔ)和操作技能兩個方面。

在進(jìn)行“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”實驗之前，學(xué)生已在無機化學(xué)理論課中學(xué)習(xí)了配位反應(yīng)的相關(guān)知識，在分析化學(xué)理論課中學(xué)習(xí)了誤差與實驗數(shù)據(jù)的處理、標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定、滴定分析中的計算、酸堿緩沖溶液、配位滴定等基礎(chǔ)知識。尤其是在“配位滴定”章節(jié)中已經(jīng)學(xué)習(xí)過EDTA及其二鈉鹽的性質(zhì)，EDTA為質(zhì)子化的六元酸，能與大多數(shù)金屬離子形成穩(wěn)定的1:1型配位化合物，而且反應(yīng)速率也比較快，通常使用的為其二鈉鹽（用Na2H2Y表示），酸效應(yīng)是影響配位滴定最主要的因素之一，在實驗時應(yīng)當(dāng)控制其大小。在學(xué)習(xí)配位滴定指示劑時，以EDTA滴定Mg2＋（pH＝10），用鉻黑T（EBT）作指示劑為例，講述了金屬指示劑的變色原理。[8]配位滴定理論知識的學(xué)習(xí)，為翻轉(zhuǎn)課堂模式在“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”實驗中的具體實踐提供了“理論”支撐。

在前期的無機化學(xué)及分析化學(xué)相關(guān)實驗中，學(xué)生初步接觸了滴定的基本裝置——酸式及堿式滴定管，了解了電子天平的構(gòu)造及稱量原理，掌握了固定質(zhì)量稱量和遞減稱量（差減法）兩種稱量方法。通過前期的酸堿滴定練習(xí)，已經(jīng)掌握了酸式及堿式滴定管的操作方法及滴定實驗的操作技巧，能夠比較熟練地使用滴定管、移液管及吸量管等儀器，這為“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”實驗中融入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)范式打下了“技能”基礎(chǔ)。

2.2 教學(xué)流程設(shè)計

基于翻轉(zhuǎn)課堂理念及其內(nèi)涵特點，對“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”教學(xué)流程從課前、課中和課后三部分進(jìn)行了設(shè)計，[13]實驗總時180分鐘。課前主要為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和線上交流討論，課中教師主要檢查學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況、精講疑難知識和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗，課后教師跟學(xué)生交流討論、反思、總結(jié)，具體教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 分析化學(xué)實驗“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)流程

2.3 教學(xué)活動的實施

2.3.1 課前

分析化學(xué)實驗教材主要介紹了利用Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液對EDTA溶液進(jìn)行標(biāo)定的方法。[18]翻轉(zhuǎn)課堂課前教學(xué)活動的主要內(nèi)容是：（1）教師在課前根據(jù)分析化學(xué)實驗室的具體情況和自身的教學(xué)特點錄制教學(xué)講解視頻和操作視頻，制作教學(xué)PPT，并利用現(xiàn)代多媒體信息技術(shù)合成既有音頻又有視頻的教學(xué)課件，通過班級微信群或QQ群等媒介發(fā)放給學(xué)生；（2）學(xué)生通過觀看教學(xué)課件，查閱資料自助學(xué)習(xí)完成“自學(xué)菜單”（表1），根據(jù)表2實驗內(nèi)容繪制好實驗數(shù)據(jù)記錄表。教師在課中環(huán)節(jié)通過設(shè)置相關(guān)問題了解和掌握學(xué)生的“課前”自學(xué)狀況，達(dá)到實現(xiàn)“課前”監(jiān)控的目的，確實提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)的效果。

表1 “EDTA溶液的配制與標(biāo)定”實驗自學(xué)菜單

2.3.2 課中

自學(xué)檢查。教師將學(xué)生分為A、B兩組對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況進(jìn)行分組檢查，每組10分鐘，總共20分鐘。為了能讓教師充分了解每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，學(xué)生與教師更好地交流，以及避免學(xué)生在由于人數(shù)過多在稱量實驗藥品時出現(xiàn)“打架”的情況，先B組同學(xué)稱量藥品，A組同學(xué)回答問題，并與教師交流討論。之后A、B兩組的學(xué)生交換流程，B組的學(xué)生回答問題，A組的同學(xué)稱量藥品。根據(jù)表1自學(xué)菜單提問的問題可設(shè)為：

（1）實驗?zāi)康氖鞘裁矗?/p>

（2）EDTA作為最常用的配位滴定試劑的依據(jù)？為什么要用基準(zhǔn)物質(zhì)對EDTA溶液進(jìn)行標(biāo)定？鉻黑T和二甲酚橙指示劑各自的作用原理和適用條件是什么？

（3）滴定過程中溶液中發(fā)生的反應(yīng)？

（4）酸式滴定管和移液管的正確使用方法和洗滌方法？

交流探討。交流與探討主要圍繞以下三個問題進(jìn)行：第一，滴定為什么要在緩沖溶液中進(jìn)行？第二，在實驗中為什么要加入Mg2+－EDTA溶液？第三，EDTA或本次實驗在生活中有什么應(yīng)用？

知識精講。教師根據(jù)學(xué)生的自學(xué)情況，重點對共性問題進(jìn)行講解。具體實踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生存在對加入Mg2+－EDTA不甚理解，滴定終點的判斷能力還有待于提高等問題。

進(jìn)行實驗。經(jīng)過“自主學(xué)習(xí)”“自學(xué)檢查”“交流探討”和“知識精講”環(huán)節(jié)，學(xué)生進(jìn)一步掌握了“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”的相關(guān)理論知識，實驗中所需藥品也稱量完畢，實驗環(huán)節(jié)開始（表2）。實驗環(huán)節(jié)單人單組進(jìn)行，在實驗的過程中學(xué)生要專心致志，教師要指導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，判斷滴定終點，準(zhǔn)確記錄實驗數(shù)據(jù)，及時糾正學(xué)生的不當(dāng)操作、引導(dǎo)學(xué)生對出現(xiàn)的異常現(xiàn)象進(jìn)行探究。

表2 “EDTA溶液的配制與標(biāo)定”實驗內(nèi)容

2.3.3 課后

交流與討論。學(xué)生之間通過對比實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)實驗過程中的不當(dāng)操作。比如，通過對比滴定終點溶液顏色的深淺程度，滴定過程中消耗EDTA溶液的用量，反思總結(jié)實驗中藥品的滴加量是否合理，Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法是否正確，濃度是否準(zhǔn)確等問題。最后教師對學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行查看并簽字，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)指導(dǎo)其反思總結(jié)。

書寫實驗報告。簡要書寫實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗藥品和儀器、實驗步驟等內(nèi)容，重點對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對實驗結(jié)果進(jìn)行評估。

2.4 教學(xué)實踐反思

基于“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”實驗的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計，初步將翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用于了“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”的實驗教學(xué)?？傮w來說，學(xué)生掌握了EDTA溶液的配制與標(biāo)定方法，教學(xué)效果良好。較傳統(tǒng)教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂新模式在實驗中表現(xiàn)出以下優(yōu)勢。

（1）節(jié)省了課堂教學(xué)時間。在傳統(tǒng)的分析化學(xué)實驗課堂中，教師要花大量時間對EDTA溶液標(biāo)定的實驗原理和實驗操作步驟進(jìn)行講解，而在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生根據(jù)教師發(fā)放的教學(xué)課件和查閱資料在課前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在課前進(jìn)一步掌握了EDTA的結(jié)構(gòu)式和性質(zhì)，配位滴定原理，鉻黑T指示劑的指示原理，NH3－NH4Cl緩沖溶液的作用等相關(guān)知識。教師在課堂將花很少的時間對每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行檢查，對學(xué)生還沒有掌握的知識進(jìn)行精講，這樣學(xué)生既可以很好地理解實驗原理，而且將有更多的時間進(jìn)行實驗操作，更好地和教師進(jìn)行討論和交流。

（2）增強了學(xué)生的自學(xué)能力。學(xué)生在EDTA溶液的配制與標(biāo)定實驗之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了配位滴定的相關(guān)知識。在本實驗的教學(xué)設(shè)計下，學(xué)生結(jié)合教師課前下發(fā)的相關(guān)資料，會積極主動地去復(fù)習(xí)配位滴定中的指示劑、EDTA及其二鈉鹽的性質(zhì)、金屬離子－EDTA配位化合物的特點等知識，能更好回答Mg2＋－EDTA提高終點敏銳度的原理，滴定在緩沖溶液中進(jìn)行的原因。在充分的理論知識指導(dǎo)下，學(xué)生能更好地理解并觀察EDTA標(biāo)定終點溶液由酒紅色變?yōu)樗{(lán)綠色的實驗現(xiàn)象。結(jié)合實驗實踐，學(xué)生對實驗中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象的探究能力進(jìn)一步增強。

翻轉(zhuǎn)課堂在具體實驗中的成功落地落實主要取決于兩個方面的因素。一是課前自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。在實驗中發(fā)現(xiàn)，少數(shù)學(xué)生的自覺性不高，課前沒有對教師下發(fā)的課程資源包進(jìn)行充分學(xué)習(xí)和探究，存在對實驗原理掌握得不夠透徹，電子天平，滴定管及移液管的操作不規(guī)范等情況，以至于教師在“自學(xué)檢查”環(huán)節(jié)花費大量時間，這既不利于教師翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動的展開，也不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高。比如，在實驗過程中，如果對配位滴定的原理理解不透徹，那么學(xué)生只會“照方抓藥”，敷衍了事，流于形式，這樣既不利于培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，也不利于養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。二是課程資源的質(zhì)量直接影響翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實施效果。課前課程教學(xué)資源是翻轉(zhuǎn)課堂實現(xiàn)的現(xiàn)實載體，教師要能夠制作出畫面精美、內(nèi)容豐富、契合學(xué)生學(xué)習(xí)需求的課前教學(xué)資料，就必須具備較高的信息技術(shù)處理能力，教師不僅要熟練掌握office軟件（比如word文檔，PPT課件等）的應(yīng)用，還需熟練掌握視頻錄制及剪輯合成與處理等軟件應(yīng)用技術(shù)。[11]由于教師信息處理技術(shù)水平所限，課前課程教學(xué)資源還不夠豐富、畫面還不夠精美、與學(xué)生的學(xué)習(xí)需求契合度還不夠高，課程教學(xué)資源對學(xué)生的課前自主學(xué)習(xí)動機的驅(qū)動引領(lǐng)作用還不夠強，這些因素也直接影響了教學(xué)效果。

3 結(jié)語

基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，以“EDTA溶液的配制與標(biāo)定”實驗為例進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計并初步進(jìn)行了實踐。較傳統(tǒng)的教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂模式的應(yīng)用增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動性，提高了學(xué)生的自學(xué)能力和獨立思辨能力，教學(xué)效果較為良好。針對實施中出現(xiàn)的問題，在后續(xù)工作中，分析化學(xué)實驗翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)在進(jìn)一步加強學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)、著力提升教師的現(xiàn)代信息技術(shù)素養(yǎng)及加強課程評價的同時，應(yīng)大力營造分析化學(xué)實驗翻轉(zhuǎn)課堂教與學(xué)新氛圍，為新時代打造“金課”、提高教學(xué)質(zhì)量、實施素質(zhì)教育創(chuàng)造條件。