基于智慧树平台的翻转课堂教学探索与实践

黑晓明 邢殿香 刘金华 谭学杰 田燕

[摘 要] 将翻转课堂教学模式引入基础有机化学实验，即把实验理论知识的讲解、实验操作的演示放在线上，实验操作、实验结果的分析讨论放在线下，既可有效缓解学时削减与教学内容之间的矛盾，又可以高阶性为目标活化课堂内容，培养学生自己构建知识的能力，提高课堂教学质量。

[关键词] 翻转课堂;智慧树在线平台;基础有机化学实验

[课题项目] 齐鲁工业大学（山东省科学院）教学改革研究项目“翻转课堂教学模式在基础有机化学实验教学中的应用”（201819）;“基于成果导向的现代材料分析测试技术教学团队建设实践”（2019zd01）

[作者简介] 黑晓明（1974—），女（回族），山东临清人，博士，副教授，研究方向为有机光化学合成;邢殿香（1972—），女，山东人，博士，教授，研究方向为有机合成;刘金华（1973—），男，山东高密人，博士，副教授，研究方向为无机非金属材料。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）39-0247-02    [收稿日期] 2020-04-27

基础有机化学实验是我校轻化工类专业的一门专业基础课，包括薄层色谱等七个必修实验和正溴丁烷的合成等七个选修实验。其设置的目的：一方面，通过实验验证所学的有机化学理论知识，使学生建立清晰而准确的概念;另一方面，通过实验训练学生的基本操作技能，培养学生严谨的、实事求是的科学态度，训练学生自己动手、独立工作的能力。

有机化学实验的特点是耗时长、步骤繁琐，如薄层色谱实验仅薄层色谱板的制备一步就需耗时1h以上，且对实验操作规范的要求很高，需要教师进行详细的讲解和操作示范。薄层色谱和蒸馏、重结晶等实验不同，对大部分学生来说几乎是全新的概念，需要系统的学习和理解。近年来随着教学大纲的不断修订更新，基础有机化学实验课学时也在削减，如薄层色谱实验目前仅有4个实验学时，急需教师进行教学模式改革，有效缓解学时削减与教学内容之间的矛盾。

将翻转课堂教学模式引入基础有机化学实验，即把实验理论知识的讲解、实验操作的演示放在线上，实验操作、实验结果的分析讨论放在线下可有效解决上述问题。Mark Frydenberg指出翻转课堂教学模式节省了传统课堂中的概念讲解时间，教师可充分利用课堂增加师生互动交流[1]。Clyde Freeman Herreid和Nancy A.Schiller提出翻转课堂的优势还包括通过学生观看视频后的练习检测、问题反馈，教师能够更加准确地把握学生的疑惑，并在课堂上进行针对性指导[2]。我校与智慧树在线平台合作，已为有机化学实验录制、制作在线课程，其中包括实验安全知识及22个实验教学视频。

一、线上教学设计

（一）教师线上教学活动

教师依托有机化学实验在线课程，在智慧樹平台建立自己的翻转课程。课程平台包括学习任务、学习资源、问答讨论、作业考试、学情数据等九个栏目。教师首先上传实验学习资源，包括实验讲义、PPT等资料，然后发布学习任务，在问答讨论平台进行答疑解惑，并通过学情数据检查学生的视频观看进度和资源下载情况，及时进行督促。

为检查学生的自主学习效果，教师可在作业考试栏目发布自主学习检测题并进行批阅。如在薄层色谱实验中，可设计如下问题：薄层色谱实验原理和哪种物理性质有关、怎样测量Rf值并利用其判断分离效果、菠菜中常见色素及极性大小、用混合溶剂提取菠菜色素的原因、色点出现拖尾现象的原因及解决办法等。教师可根据平台成绩分析数据掌握学生的知识盲点，在线下课程中查缺补漏，进行针对性讲解。由于突破了学时的限制，教师还可以在学习资源中补充一些实验拓展资料，将科学性、知识性和趣味性相结合，激发学生对有机化学实验的兴趣。

（二）学生线上学习活动

学生通过扫描课程二维码加入翻转课程后可在电脑端或手机APP进行自主学习，手机APP学习方式可以充分利用碎片时间，满足随时随地学习的需要。学生观看实验教学视频学习实验原理、熟悉实验流程及操作规范，并完成自主学习检测题，学习中的疑惑可以在问答平台与老师同学交流，从而完成自主构建知识的过程。

传统的实验教学模式一般要求学生实验前完成预习报告，大多数学生的预习报告是机械抄袭实验课本、千篇一律，缺乏对实验原理的深入思考和对实验过程的系统认识，做实验时需要做一步翻看一次课本，照方抓药，收效甚微。线上自主学习可以引导学生独立思考，高质量地完成实验预习。

二、线下教学设计

（一）针对性讲解与课堂讨论相结合

平台对学生自主学习检测题的成绩分析可以清楚地反映出学生的知识缺陷，问答平台则反映出学生存在的疑惑，教师收集以上两方面的数据进行分析整理，在课堂上进行针对性讲解。如在薄层色谱实验中重点讨论Rf值与极性、分离效果的关系、点样的操作规范、色点拖尾现象及解决办法、薄层色谱板的制作要领等，鼓励学生积极发言，大胆发表意见，从而有效活化课堂，避免灌注式讲解。

（二）差异化指导与独立操作相结合

线上学习节省了大量的课堂时间，教师可以有比较充裕的时间观察每个学生的实验操作，进行针对性指导，实现差异化教学。为充分锻炼学生的动手能力，切实提高学生的实验操作技能，我校的基础有机化学实验是单人单组，从原料的量取、仪器的安装，实验过程的统筹安排到产品的转移处理，学生都必须独立完成。学生在理论知识上的缺陷、操作技能中的薄弱环节都将在实验中反映出来。

薄层色谱实验的第一步是用研磨的方法从菠菜中提取色素，学生得到的色素溶液颜色差别较大，甚至个别出现油水分离现象。差异化指导可以让教师及时发现问题，帮助学生分析原因，指出实验操作中的问题与不足。色素溶液颜色深说明研磨比较充分;颜色浅的溶液中仍然可以看到菠菜叶片，说明研磨不充分或操作不规范，没有掌握研磨的操作要领，以捣代磨，动静很大，效果不佳;油水分离现象则说明操作出现失误，菠菜表面的水分没有吸干，溶剂中带进较多的水，水和石油醚不互溶以致出现分层。薄层色谱板的铺制是实验中的重要环节。铺好的薄层色谱板需要晾干24小后活化才能使用，因此实验中的薄层色谱板只能循环使用。色谱板的质量不仅可以检验本次实验的学生是否掌握操作要领，又关系到下一次学生实验的成败。通过线上的视频学习，学生已经基本熟悉色谱板的制备流程，但在实际操作过程中还会遇到一些问题。如羧甲基纤维素钠溶液的制备要求用脱脂棉过滤，学生操作时发现由于溶液粘度较大，过滤速度很慢。此时教师可鼓励学生寻找改进办法，大胆尝试。学生或使多个漏斗并及时更换脱脂棉、或用抽滤、或改用研磨，教师均给予指导并进行评价。这样的针对性指导既可以规范学生的实验操作，又可充分调动学生的积极性，锻炼学生独立分析解决问题的能力。

（三）实验结果的讨论与分析

实验结果的讨论与分析是对知识的理解升华过程，笔者多年的教学经验发现很多学生并没有认识到这一环节的重要性。实验报告中只有结果没有讨论，或讨论时不知所云。在翻转课堂教学模式中，我们增加了“实验总结课”，如在薄层色谱实验中，对薄层色谱板的色点出现的几种现象：色点圆而清晰、色点圆但不清晰、色点清晰但不圆，有拖尾现象、色点连成一条线且不清晰，教师引导学生从色素溶液颜色差别、薄层色谱板的厚度、均匀度、点样的次数等角度进行分析，通过对比、讨论，学生可以更深刻地体会到菠菜的充分研磨、薄层色谱板的质量、点样的规范操作对实验结果的重要性，从而掌握薄层色谱实验的操作要领。“实验总结课”既可以加强师生交流，活跃课堂气氛，又能切实提高学生综合分析问题的能力。

以智慧树在线平台为媒介的翻转课堂教学模式有效打通内外课堂，既可以充分利用线上资源的丰富性、线上学习的自主性，使移动终端成为移动课堂，又能结合传统课堂的诸多优势，弥补线上学习在实验课方面的先天不足[3]，以高阶性为目标，将基础有机化学实验打造成一门“金课”。

参考文献

[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]费跃农，孙忠梅.基于MOOC的混合教学模式在理工科专业课教学中的应用.工业和信息化教育，2016.8：28-31.