黎奕斌，李 琳，路新衛(wèi)

(南方醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院教學(xué)中心， 廣州 510515)

基礎(chǔ)化學(xué)實驗是醫(yī)學(xué)院?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、中藥學(xué)、醫(yī)學(xué)檢驗、公共衛(wèi)生等專業(yè)學(xué)生必修的一門實驗課程[1]。本課程的知識目標是通過實驗使學(xué)生深化理解所學(xué)的基本知識和基本理論；能力目標是通過訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能，培養(yǎng)學(xué)生運用知識、學(xué)會獨立觀察、分析實驗現(xiàn)象并做出結(jié)論的能力；素質(zhì)目標是教會學(xué)生科學(xué)實驗和思維方法，初步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而為學(xué)生今后從事專業(yè)實驗研究和相關(guān)工作打好基礎(chǔ)[2]。然而，我們在實際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)目前的實驗教學(xué)方式難以達到課程培養(yǎng)目標[3]。

教師講解、學(xué)生模仿操作的傳統(tǒng)教學(xué)模式嚴重忽視了學(xué)生的主體地位。學(xué)生過度依賴教師，實驗過程缺乏自主思考，預(yù)習與實驗報告撰寫也多流于應(yīng)付，學(xué)生的自主學(xué)習能力、實驗技能、科學(xué)思維能力均難以得到培養(yǎng)與鍛煉[3，4]。以問題為基礎(chǔ)的(problem-based learning，PBL) 教學(xué)法是以問題為導(dǎo)向，設(shè)計問題情境，通過小組深究問題而進行學(xué)習的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法[5，6]。翻轉(zhuǎn)課堂(flipped classroom)是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習的決定權(quán)從教師中釋放出來轉(zhuǎn)移給學(xué)生[7，8]。對于基礎(chǔ)化學(xué)實驗課，PBL教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習，充分鍛煉了學(xué)生不斷思考、探索、創(chuàng)造的能力，展現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習的個體性。翻轉(zhuǎn)課堂模式可以把更多時間留給學(xué)生，教師不再是知識灌輸和傳授的中心，而學(xué)生是學(xué)習的推動者，增強師生間互動性，激發(fā)自身的潛在興趣和能力。PBL與翻轉(zhuǎn)課堂相融合有利于調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，有效促進學(xué)生自學(xué)以提高分析問題和解決問題的能力，同時，增強師生互動，以提升課堂教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的學(xué)習興趣[9]。

針對基礎(chǔ)化學(xué)實驗傳統(tǒng)教學(xué)模式過程存在的不足和問題，本文通過設(shè)計PBL與翻轉(zhuǎn)課堂相融合的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)思路和方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習能力和科學(xué)思維能力，提高學(xué)生的學(xué)習興趣與實驗綜合能力，提升實驗課堂教學(xué)質(zhì)量，從而達到課程的知識、能力與素質(zhì)目標。

1 PBL與翻轉(zhuǎn)課堂相融合的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計思路

根據(jù)基礎(chǔ)化學(xué)實驗課的教學(xué)大綱，我們結(jié)合相應(yīng)理論課的知識要求及人才培養(yǎng)目標進行教學(xué)設(shè)計。經(jīng)過基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)團隊多年探索，我?；A(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容主要是基礎(chǔ)化學(xué)理論課中的溶液部分、滴定分析和儀器分析部分，一共包含4個實驗，涉及與醫(yī)學(xué)較為相關(guān)的各類溶液配制、酸堿滴定法、制備實驗及可見分光光度法的知識。具體實驗內(nèi)容分別是：常用玻璃儀器的洗滌及溶液的配制、中和滴定、硫酸亞鐵銨的制備、分光光度法測定水中鐵的含量?；A(chǔ)化學(xué)實驗內(nèi)容互不重復(fù)，常用玻璃儀器的洗滌及溶液的配制為基礎(chǔ)操作，而中和滴定、硫酸亞鐵銨的制備和分光光度法測定水中鐵的含量為綜合性實驗。因此，我們在第一次基礎(chǔ)性實驗采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，重點講解實驗安全、實驗要求、實驗規(guī)范等，為后續(xù)開展PBL與翻轉(zhuǎn)課堂相融合的教學(xué)方法提供基礎(chǔ)。3個綜合實驗采用PBL與翻轉(zhuǎn)課堂相融合的教學(xué)方法。具體PBL教學(xué)法與翻轉(zhuǎn)課堂相融合的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計思路如圖1所示。

圖1 PBL與翻轉(zhuǎn)課堂相融合教學(xué)設(shè)計思路

課前：開課前2周，教師針對實驗內(nèi)容提出3-5個問題，問題涵蓋實驗原理、實驗操作、知識擴展等多維度。學(xué)生自主學(xué)習，同時借助教材、網(wǎng)絡(luò)資源和文獻等多種渠道找到問題答案。開課前1周，教師發(fā)布實驗教學(xué)視頻；學(xué)生提前觀看視頻熟悉實驗流程，掌握規(guī)范操作，完成預(yù)習報告并上交。

課中：教師先把學(xué)生按4-6人進行分組。小組圍繞課前問題分組討論10 min，分享自學(xué)所得知識。教師隨機分配問題給各小組，要求小組針對該問題深入討論5 min。期間，教師到學(xué)生中聽取學(xué)生討論結(jié)果并適當引導(dǎo)，此外組內(nèi)輪流選派學(xué)生代表為全班學(xué)生講解問題。學(xué)生代表為全班學(xué)生講解并交流20 min。教師根據(jù)學(xué)生講解情況，進行補充并擴展知識。學(xué)生共同觀看實驗教學(xué)視頻，教師指出實驗重點、難點以及注意事項。學(xué)生開始單獨完成實驗，教師在實驗過程中觀察學(xué)生操作指出操作問題，嚴格規(guī)范所有學(xué)生的操作。此外，教師針對實驗現(xiàn)象，提出問題引導(dǎo)學(xué)生邊做實驗邊思考。實驗完成后，師生進行10 min的總結(jié)討論。

課后：學(xué)生整理實驗結(jié)果并進行組內(nèi)討論分析，同時針對實驗過程出現(xiàn)問題進行分析，最后總結(jié)實驗經(jīng)驗，完成實驗報告撰寫。教師進行教學(xué)反思與改進完善教學(xué)方法。

實驗成績評價：實驗成績由預(yù)習報告、實驗操作和實驗報告三部分組成，每項總分100，按照3∶4∶3比例折算最終的實驗成績。預(yù)習報告根據(jù)學(xué)生課前對問題掌握程度和知識擴展程度給分，實驗操作根據(jù)學(xué)生討論參與度和實驗操作規(guī)范情況給分，實驗報告根據(jù)學(xué)生對實驗結(jié)果的討論與問題分析的深度給分。

2 PBL與翻轉(zhuǎn)課堂相融合的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)案例

分光光度法測定水中鐵的含量是一項綜合性實驗，實驗內(nèi)容涉及溶液配制、分析化學(xué)和儀器分析等內(nèi)容。同時在開展實驗項目時，理論課未學(xué)習到此章節(jié)的內(nèi)容，因此教師更需要通過實驗幫助學(xué)生掌握此章節(jié)知識點。教師提前拍攝溶液配制和分光光度計儀器的使用視頻，并配上字幕方便學(xué)生理解，同時教學(xué)團隊根據(jù)實驗內(nèi)容的知識、能力和素質(zhì)目標提煉問題。

課前：教師在開課前2周發(fā)布分光光度法測定水中鐵含量的實驗項目的學(xué)習任務(wù)：什么是朗伯比爾定律？溶液配制時為什么需要加入緩沖溶液？分光光度計測量時，為什么以試劑為空白而不以蒸餾水作空白？為什么需要制作溶液的吸收曲線？開課前1周，教師發(fā)布分光光度法測定水中鐵含量的實驗教學(xué)視頻，并要求學(xué)生完成預(yù)習報告。學(xué)生通過文獻查閱找到相關(guān)知識點回答問題，通過觀看實驗視頻熟悉實驗流程，掌握操作步驟，并形成預(yù)習報告上交。教師根據(jù)上交的預(yù)習報告擬定課堂教學(xué)重難點與知識擴展。

課中：教師將24名學(xué)生分成4組。小組針對課前問題開展討論，各自分享自主學(xué)習成果。小組交流完畢后，教師隨機給各小組分配深入討論的問題。然后，小組圍繞該問題進行深入討論，總結(jié)討論結(jié)果并推選學(xué)生代表為全班學(xué)生講解。期間教師引導(dǎo)學(xué)生討論。如“什么是朗伯比爾定律”的小組在討論中，大部分學(xué)生照書本解讀朗伯比爾定律，此時，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)定義去理解分光光度計的原理及其應(yīng)用。再如“溶液配制時為什么需要加入緩沖溶液”的討論中，學(xué)生能從實驗原理磺基水楊酸與鐵離子在不同pH生產(chǎn)有色配合物的角度解析該問題，此時，教師引導(dǎo)學(xué)生延伸思考什么是配合物以及配合物的特點。交流完畢后，學(xué)生代表作為小老師講解問題。待學(xué)生代表講解完后，其他學(xué)生可以舉手提問或者分享其不同看法或補充的知識點。教師對學(xué)生的講解給予肯定并在此基礎(chǔ)上擴展知識。如在學(xué)生講解完“什么是朗伯比爾定律”后，教師可以借此介紹分光光度計的原理，進而引出分光光度計的結(jié)構(gòu)與工作原理。待所有問題交流之后，教師與學(xué)生一起觀看教學(xué)視頻。此時，教師強調(diào)溶液配制過程中移液管和容量瓶操作，進一步規(guī)范學(xué)生操作，如引導(dǎo)學(xué)生使用分光光度計時，為減少儀器誤差，強調(diào)每次測量時儀器的透光率均需要進行0或100%校正。知識點講授完畢后，學(xué)生獨立開展實驗時，教師深入學(xué)生中，觀察學(xué)生實驗操作并做好登記作為操作成績的依據(jù)。同時，教師要及時糾正學(xué)生的不規(guī)范操作。如移液管使用時候，大部分學(xué)生使用大拇指堵上口；學(xué)生在拿比色皿時候沒有注意比色皿的透光面與磨砂面。此外，教師基于實驗現(xiàn)象提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考。如在溶液配制過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己配制過程與其他學(xué)生溶液顏色變化不一樣，有些學(xué)生的溶液為橙褐色，而有些學(xué)生的溶液先是紅褐色，然后變?yōu)槌群稚４藭r，教師引導(dǎo)學(xué)生從鐵離子與磺基水楊酸顯示原理解析。通過適當引導(dǎo)，學(xué)生很快可以理解是由于在溶液配制過程中加液順序不一樣導(dǎo)致溶液pH值發(fā)生改變，這也是為什么溶液需要加入緩沖溶液維持溶液穩(wěn)定pH，以保證溶液生產(chǎn)穩(wěn)定配合物，確保分析結(jié)果的可靠與穩(wěn)定。所有學(xué)生做完實驗后，教師就實驗過程中出現(xiàn)的問題以及學(xué)生提問最多的問題進行講解與總結(jié)，學(xué)生就本次實驗分享各自的心得體會。

課后：學(xué)生整理數(shù)據(jù)，繪制溶液吸收曲線，建立溶液標準工作曲線，根據(jù)標準曲線得到水中鐵含量，或求得標準曲線的線性方程，通過線性方程計算水中鐵的含量，并計算線性方程的R2值，判斷自己建立的標準曲線是否合格。同時，學(xué)生需要對實驗過程中出現(xiàn)的問題展開分析，如通過溶液吸收曲線找到溶液的最大吸收波長，但發(fā)現(xiàn)組內(nèi)最大吸收波長不一致，又或標準工作曲線并不是一條線性方程等問題。

實驗成績評價：預(yù)習報告根據(jù)學(xué)生對四個問題回答情況進行給分。有學(xué)生在回答“什么是朗伯比爾定律”的問題時，除回答基本定義外，還依據(jù)定義方程分析影響溶液吸光度因素。教師對于有類似知識延伸的學(xué)生給予高分。實驗操作根據(jù)學(xué)生對移液管和容量瓶規(guī)范操作以及分光光度計使用掌握程度進行打分。除了依據(jù)學(xué)生的實驗結(jié)果考核實驗報告，教師更加注重學(xué)生對實驗結(jié)果分析與討論，如學(xué)生能否很好解釋組內(nèi)為什么溶液最大吸收波長不一樣，為什么標準工作曲線的線性差等問題。

3 PBL教學(xué)法與翻轉(zhuǎn)課堂相融合的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)實施效果

在基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)中引入PBL教學(xué)法與翻轉(zhuǎn)課堂相融合教學(xué)方法后，學(xué)生能夠更好地將實驗課所涉及的知識與理論課相結(jié)合，有利于掌握及理解知識，在理論課考試時，實驗相關(guān)知識的題目答對率明顯高于其他內(nèi)容。學(xué)生普遍反映其學(xué)習的主動性、積極性得到激發(fā)，師生互動顯著提高，對化學(xué)類課程的學(xué)習也有了興趣，動手操作能力和實驗教學(xué)質(zhì)量得到了提升。如在滴定實驗中每位學(xué)生均準確判斷滴定終點，而未實施此教學(xué)改革之前，學(xué)生需要重復(fù)多次才能判斷滴定終點，而且部分學(xué)生滴定終點均未成功。學(xué)生遇到問題不再一味依賴教師，而是會自己思考、探索解決辦法，同時對科學(xué)研究也有了初步的認識，既認識到科學(xué)嚴謹?shù)闹匾裕舱J識到實驗失敗并不可怕，要做的是從實驗失敗中分析原因并總結(jié)經(jīng)驗。

PBL教學(xué)法與翻轉(zhuǎn)課堂相融合作為一種創(chuàng)新教學(xué)方法，真正改變了師生關(guān)系，做到了以學(xué)生為中心的教學(xué)。PBL與翻轉(zhuǎn)課堂相融合教學(xué)法應(yīng)用于基礎(chǔ)化學(xué)實驗課教學(xué)實踐，促進了學(xué)生自主學(xué)習、自主探索和相互交流合作，培養(yǎng)其學(xué)習及動手興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，較好地達到基礎(chǔ)化學(xué)課程設(shè)立培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力與素質(zhì)目標。因此，該教學(xué)方法具有較好的應(yīng)用前景。

高校教師在實驗教學(xué)過程要堅持強化基本技能訓(xùn)練，重視能力培養(yǎng)，激發(fā)創(chuàng)新意識為指導(dǎo)思想，以培養(yǎng)創(chuàng)新型綜合人才為己任，不斷探索基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)方法，推動基礎(chǔ)實驗教學(xué)的不斷發(fā)展。