毛全興，張渝陽，婁振寧，王月嬌，許旭，劉琳

遼寧大學(xué)化學(xué)院，沈陽 110036

分析化學(xué)實驗是化學(xué)類專業(yè)的主干課程，也是藥學(xué)、生命科學(xué)、生物工程、環(huán)境工程等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。分析化學(xué)實驗課程的教學(xué)目標是通過實驗鞏固理論知識，加深對分析化學(xué)基本原理的理解與掌握；通過對基本實驗方法與實驗技能的練習(xí)，提升學(xué)生的動手、觀察、思維、表達等各方面的能力；并由此培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和學(xué)以致用的學(xué)習(xí)精神。

當(dāng)下的分析化學(xué)實驗教學(xué)方法普遍為：學(xué)生課前預(yù)習(xí)并撰寫預(yù)習(xí)報告，教師課堂講解實驗原理、學(xué)生操作、教師巡視并糾正學(xué)生的不當(dāng)操作，學(xué)生課后撰寫實驗報告。盡管這種教學(xué)方法在培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能方面起到了積極作用，但隨著社會的發(fā)展以及學(xué)生知識背景、學(xué)習(xí)方式與學(xué)習(xí)習(xí)慣的變化，現(xiàn)有的實驗教學(xué)方式需要完善。具體體現(xiàn)在：(1) 預(yù)習(xí)效果不理想。預(yù)習(xí)資料與內(nèi)容不夠豐富，預(yù)習(xí)方式單調(diào)，沒有充分利用分析化學(xué)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用、與日常生活息息相關(guān)這一特點。難以調(diào)動學(xué)生預(yù)習(xí)的積極性，導(dǎo)致學(xué)生缺乏對實驗的思考，機械地抄寫實驗原理與實驗步驟。(2) 課堂教學(xué)效果有待提高，課堂上教師講得多、學(xué)生說的少，學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位體現(xiàn)得不夠充分，對學(xué)生主觀能動性的調(diào)動不足，學(xué)生在實驗過程中往往不加思考地、機械地按照課本步驟進行操作，對于實驗每一個步驟的目的和意義理解不足，在實驗過程中出現(xiàn)了問題不能自發(fā)解決，對教師的依賴程度過重。(3) 實驗課后無反饋，學(xué)生學(xué)習(xí)效果缺乏溝通與交流。現(xiàn)有的分析化學(xué)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)止步于“學(xué)生撰寫報告，教師批改報告”，學(xué)生對于實驗操作中遇到的問題以及所撰寫的實驗報告質(zhì)量如何都是一頭霧水。而受限于課程時長的設(shè)置，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗報告的問題，也很難在下次實驗課中對所有同學(xué)的報告進行點評分析。

2018年，教育部在《關(guān)于狠抓新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神落實的通知》中提出了建設(shè)“金課”的戰(zhàn)略目標，要求大學(xué)課程應(yīng)當(dāng)具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，要求教學(xué)內(nèi)容由知識傳授向知識、能力、素質(zhì)相結(jié)合轉(zhuǎn)變，要求教學(xué)形式應(yīng)具有先進性、互動性，能培養(yǎng)學(xué)生主動探究的能力。這就要求我們探索更為適當(dāng)?shù)膶嶒灲虒W(xué)方法，進一步提高教學(xué)質(zhì)量。

案例分析教學(xué)法(CBL)由哈佛大學(xué)首創(chuàng)，通過設(shè)計典型案例再現(xiàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生運用理論知識綜合分析，既加深對理論知識的理解，又培養(yǎng)學(xué)生對理論知識靈活運用的能力[1,2]。在課程中融入案例分析教學(xué)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建立師生之間的良性互動[3,4]。翻轉(zhuǎn)課堂是教師通過合理安排課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)內(nèi)容，組織學(xué)生進行學(xué)習(xí)、討論與講授的教學(xué)方式。翻轉(zhuǎn)課堂以教師對課程內(nèi)容的精心設(shè)計與教學(xué)課堂的恰當(dāng)組織為核心，以學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和分析討論為主要組織形式，改變了傳統(tǒng)課堂“滿堂灌”的局面，充分體現(xiàn)出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量[5,6]?；旌鲜浇虒W(xué)是當(dāng)前高校教學(xué)改革中普遍采用的方式[7]。新冠疫情以來，微信、釘釘、騰訊會議等即時通訊軟件結(jié)合雨課堂以及超星、中國大學(xué)慕課等網(wǎng)絡(luò)資源平臺為混合式教學(xué)拓展了新的形式。國內(nèi)多所高校已利用線上學(xué)習(xí)平臺開展了豐富多彩的混合式教學(xué)改革實踐，在調(diào)動學(xué)習(xí)興趣、增強師生交流、落實教學(xué)反饋、提升教學(xué)質(zhì)量等方面取得了良好效果[8-10]。

在本校的分析化學(xué)實驗教學(xué)實踐中，我們將案例分析教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合，充分發(fā)揮案例分析法理論結(jié)合實際的優(yōu)勢，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂以學(xué)生自主學(xué)習(xí)與分析討論為主的特點，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位。通過團隊學(xué)習(xí)的形式，提升學(xué)生的團隊協(xié)作能力與表達能力。建立線上交流平臺，實現(xiàn)課程通知、學(xué)習(xí)資料的發(fā)布以及課程學(xué)習(xí)效果的反饋，提高學(xué)生在課程預(yù)習(xí)與撰寫實驗報告中的表現(xiàn)。此外，我們還設(shè)計了側(cè)重于能力考查的考評方法。通過實踐基于案例分析與翻轉(zhuǎn)課堂的分析化學(xué)實驗混合式教學(xué)，提升了分析化學(xué)實驗的教學(xué)效果和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

1 基于案例分析與翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)方法

1.1 基于案例分析與翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)方法的設(shè)計

依據(jù)建設(shè)“一流課程”的目標與要求，我們對實驗課程的教學(xué)方法進行了重新設(shè)計。在新的教學(xué)方法中，利用互聯(lián)網(wǎng)線上學(xué)習(xí)平臺，增加師生互動機會，突出學(xué)生的主觀能動性，注重對能力與素質(zhì)的培養(yǎng)。教學(xué)方法設(shè)計如下。

(1) 教師精選案例并設(shè)計分析任務(wù)，學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)。教師選擇時事新聞、生活現(xiàn)象或其他與實驗課程內(nèi)容聯(lián)系緊密的事件作為案例，依據(jù)案例設(shè)計3-4個層層遞進的問題。教師在課前將設(shè)計好的案例發(fā)布在學(xué)習(xí)通或雨課堂等平臺。學(xué)生分組，以案例為主要內(nèi)容進行自主學(xué)習(xí)。學(xué)生預(yù)習(xí)應(yīng)實現(xiàn)由生活現(xiàn)象到實驗現(xiàn)象的理解，以及由實驗現(xiàn)象到化學(xué)本質(zhì)的概括。

(2) 學(xué)生分析討論案例，教師糾偏查漏補缺。學(xué)生以組為單位(每組2-3名同學(xué))輪流作為主講進行案例分析，其他同學(xué)進行提問和補充。教師需認真聽取，并在學(xué)生講完之后對學(xué)生準備的內(nèi)容做出評價。尤其是糾正學(xué)生講解過程中出現(xiàn)的知識錯誤、邏輯錯漏，并補充相應(yīng)的背景知識。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中盡量體現(xiàn)學(xué)生的課堂主體地位。

(3) 學(xué)生操作實驗，教師針對性輔導(dǎo)。學(xué)生按照步驟進行實驗操作，教師巡視，發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作中出現(xiàn)的問題及時開展針對性輔導(dǎo)。

(4) 學(xué)生完成并上傳實驗報告，教師評閱并給出反饋意見。線下實驗課程結(jié)束，學(xué)生整理實驗數(shù)據(jù)并按照要求完成實驗報告，將報告上傳至線上平臺。教師評閱實驗報告，指出學(xué)生報告中實驗步驟與現(xiàn)象描述、實驗數(shù)據(jù)處理、結(jié)果與討論中的疏漏與謬誤，并將評價意見提交到線上平臺，學(xué)生查閱參考。如實驗報告問題較嚴重，要求其修改之后重新提交。以上環(huán)節(jié)可以概括為圖1。

圖1 基于案例分析和翻轉(zhuǎn)課堂的分析化學(xué)實驗混合式教學(xué)方法

1.2 新考評方法的設(shè)計

依據(jù)建設(shè)“一流課程”的要求，新的教學(xué)方式在評價學(xué)生表現(xiàn)時更注重學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和探究、專業(yè)水平提升、能力與素質(zhì)的提升等。在評價過程中，我們確定了“3種能力+2個水平”的考評目標。即，表達能力、邏輯思維能力、團隊協(xié)作能力，實驗操作水平和整潔水平。各考評目標對應(yīng)的具體考評標準及相應(yīng)賦分值見表1。其中，團隊協(xié)作能力的考評由學(xué)生互評和教師評價共同組成，學(xué)生根據(jù)承擔(dān)主要責(zé)任及參與團隊內(nèi)部討論情況互相做出評價，教師就課堂討論形式與效果進行評價。

表1 分析化學(xué)實驗課程的具體考評標準

2 課堂實踐舉例

2.1 案例的選擇與問題的設(shè)計

2018年12月1 日，《人民日報》報道了廣州警方打掉一個生產(chǎn)銷售“毒雞腳”的黑作坊的新聞。黑作坊用雙氧水對變質(zhì)的原材料進行漂白處理，制作出的雞爪具有食品安全隱患。最終，黑作坊被查封，“毒雞爪”被銷毀。

1) 你知道視頻中的毒雞爪為什么要用過氧化氫處理嗎？

2) 如果你是技術(shù)檢測人員，你會怎么設(shè)計方案測定過量的過氧化氫？測定原理是什么？

3) 如果食品中存在其他能夠讓高錳酸鉀褪色的物質(zhì)，該如何解決這一問題？

4) 國家標準方法是如何測定食品中過量的過氧化氫的？實驗課本上的方法與國家標準方法有什么區(qū)別？

2.2 學(xué)生預(yù)習(xí)

在實驗課程開始前一周，將案例新聞視頻及以上4個問題發(fā)布至線上平臺。由學(xué)生自由分組進行預(yù)習(xí)。在預(yù)習(xí)過程中，每組同學(xué)需要圍繞4個問題完成相關(guān)資料搜集、共同討論分析、提出解決方案、制作課件等任務(wù)。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂及相關(guān)考評

在課堂上，首先由學(xué)生進行案例分析，教師在此過程中觀察、記錄所有學(xué)生的表現(xiàn)，就學(xué)生討論分析時的語言表達、邏輯思維、團隊協(xié)作進行考評。

通過查閱資料，學(xué)生都能了解雙氧水具有較強的氧化性，能將變質(zhì)雞爪中的色素氧化清除從而實現(xiàn)漂白，這是黑作坊使用過氧化氫處理“毒雞爪”的原因。因此，檢測過量的過氧化氫，能幫助判斷食品是否安全。學(xué)生共找到3種檢測過氧化氫的方法。第一種是高錳酸鉀法。利用高錳酸鉀在稀硫酸溶液中與過氧化氫發(fā)生定量氧化還原反應(yīng)的原理測定過氧化氫。第二種方法是碘量法。食品中的強氧化劑在稀硫酸中使碘化鉀氧化，產(chǎn)生定量的碘，生成的碘以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定間接測出強氧化劑含量。加入過氧化氫酶分解去除試樣中的過氧化氫，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定去除過氧化氫后的其他氧化劑含量。兩次滴定結(jié)果之差可計算得到樣品中過氧化氫的含量。第三種方法是鈦鹽比色法。過氧化氫在酸性溶液中與鈦離子生成穩(wěn)定的橙色絡(luò)合物，絡(luò)合物在430 nm處的吸光度與過氧化氫含量成正比，用比色法測定樣品中過氧化氫的含量。通過對三種方法檢測原理的分析，得出結(jié)論：碘量法和鈦鹽比色法具有更好的選擇性和抗干擾能力，而高錳酸鉀法則具有操作簡單的優(yōu)勢。

接下來，將學(xué)生分成A、B兩大組。A組同學(xué)用三種方法分析市售雙氧水中過氧化氫的含量，B組同學(xué)用三種方法分析市售泡椒鳳爪樣品(由實驗人員提前準備)中過氧化氫的含量。在實驗過程中，教師及時糾正學(xué)生的錯誤實驗操作，并在學(xué)生需要的時候提供必要指導(dǎo)，完成對學(xué)生實驗操作水平的評價。

實驗結(jié)束后，教師組織學(xué)生對實驗結(jié)果進行討論分析。組內(nèi)同學(xué)討論分析不同方法分析相同樣品的結(jié)果，組間同學(xué)對比相同方法分析不同樣品的實驗現(xiàn)象。最終得出結(jié)論：在分析市售雙氧水中過氧化氫含量時，三種方法的結(jié)果不存在顯著性差異；而在分析市售泡椒鳳爪樣品時，高錳酸鉀法因為選擇性不佳產(chǎn)生較大正誤差，碘量法與鈦鹽法的結(jié)果不存在顯著性差異。由此，引導(dǎo)學(xué)生認識到分析方法的適用范圍以及選擇性問題。同時，也讓學(xué)生切實認識到分析化學(xué)是一門具有廣泛應(yīng)用價值的學(xué)科，課堂中學(xué)到的知識具有很強的實用性，以此增加學(xué)生對分析化學(xué)實驗課程的興趣以及對學(xué)科學(xué)習(xí)的熱愛。最后，檢查學(xué)生實驗臺的整潔與值日情況，做出評分。

課程結(jié)束后，學(xué)生完成實驗報告并上傳至學(xué)習(xí)通平臺。教師線上評閱，并將報告中出現(xiàn)的問題進行標注和說明。學(xué)生查閱教師批閱后的報告，可對教師指出的問題進行一次修正。教師對學(xué)生的實驗報告進行評分。

3 對新教學(xué)方法的反思

在上一個分析化學(xué)實驗教學(xué)周期內(nèi)，我們在酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定法等3個專題共安排4次案例分析與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合的教學(xué)方法實踐。教學(xué)效果明顯優(yōu)于未進行新方法的教學(xué)課堂。主要體現(xiàn)在：(1) 學(xué)生預(yù)習(xí)有的放矢，參與學(xué)習(xí)的主動性更強，預(yù)習(xí)效果顯著提升；(2) 學(xué)生在課堂上積極發(fā)言討論，師生互動、生生互動增多，學(xué)生的課堂主體地位充分展現(xiàn)；(3) 團隊協(xié)作，分工查找、整合資料，分工配制溶液提高實驗效率等，提升了學(xué)生的團隊協(xié)作能力；(4) 學(xué)生敢于突破自我，選擇更具有挑戰(zhàn)性的課堂展示方式，例如有一組同學(xué)在講解鋅鉍混合溶液連續(xù)滴定時全程使用英語口述和英文板書，讓人印象深刻；(5) 學(xué)習(xí)效果有反饋，學(xué)生能夠知曉實驗報告中存在的問題，在后續(xù)的實驗報告撰寫中盡量避免，實驗報告的質(zhì)量有較大提升。在課后的調(diào)查中，多數(shù)同學(xué)表示這一教學(xué)方法能讓自己有更多收獲，期待未來的課程中能夠使用類似的教學(xué)方法。

然而，這一教學(xué)方法也存在不足。比如，有部分同學(xué)反映需要在課前查閱大量資料，無形之中增加了更多學(xué)習(xí)任務(wù)和壓力。在未來的教學(xué)實踐中，這可能需要教師凝練案例設(shè)計并分解預(yù)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生提高效率。另外，這一教學(xué)方法中需要對學(xué)生進行評價的項目太多，在只有一名教師授課的情況下，可能出現(xiàn)照顧不到所有學(xué)生的情況。在未來的教學(xué)實踐中，可以嘗試通過增加課堂教學(xué)環(huán)節(jié)教師數(shù)量的方法來解決。

4 結(jié)語

本文設(shè)計了基于案例分析與翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)方法，在分析化學(xué)實驗教學(xué)中進行了實踐。通過一個教學(xué)周期的觀察與比較，這一教學(xué)方法能夠解決傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法的不足，幫助提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生提升表達能力和實驗操作水平，還能夠激發(fā)學(xué)生挑戰(zhàn)高難度學(xué)習(xí)任務(wù)的熱情,具有一定的推廣借鑒價值。借助與新教學(xué)方法對應(yīng)的考評方法，實現(xiàn)了對學(xué)生能力表現(xiàn)的考評。目前這一教學(xué)方法還存在學(xué)生任務(wù)過多以及課堂教學(xué)中教師不足的問題，在未來的教學(xué)實踐中可通過分解學(xué)習(xí)任務(wù)、增加教師數(shù)量的方式解決。我們相信，在進一步完善現(xiàn)有問題的基礎(chǔ)之上，這一教學(xué)方式能夠更好地助力“一流課程”建設(shè)。