微課預(yù)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革探索

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［摘要］近年來“通才教育”理念受到越來越多的關(guān)注，許多高校開始實(shí)施按專業(yè)大類招生。立足于化工與制藥類專業(yè)大類招生背景下的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，文章提出將微課用于實(shí)驗(yàn)課程預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，并以“混合堿的組成及各組分含量的測(cè)定”章節(jié)為例，探討了基于微課預(yù)習(xí)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)。

［關(guān)鍵詞］大類招生；化工與制藥類專業(yè)；化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)課程；微課

為了提升高等教育質(zhì)量、滿足社會(huì)對(duì)人才多樣化的需求，近年來許多高校要求考生按院系大類填報(bào)志愿，并開始按專業(yè)大類招生。學(xué)生入校后，經(jīng)過1～2年的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，再根據(jù)興趣和雙向選擇原則進(jìn)行專業(yè)分流［1－2］。華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院從2019級(jí)本科生開始實(shí)行化工與制藥類專業(yè)大類招生，大一不分專業(yè)，大二開始前讓學(xué)生根據(jù)自身興趣并結(jié)合大一學(xué)年課程成績(jī)等選擇進(jìn)入應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、能源化學(xué)工程或制藥工程專業(yè)。此舉有利于學(xué)生在選擇志愿時(shí)減少盲目性，同時(shí)也能打破專業(yè)界限。在低年級(jí)打基礎(chǔ)的階段，學(xué)校便可以依據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平組合班級(jí)，有針對(duì)性地根據(jù)目標(biāo)組織教學(xué)，實(shí)現(xiàn)因材施教。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是化工與制藥類專業(yè)本科生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，是將分析化學(xué)理論知識(shí)和實(shí)際操作應(yīng)用相聯(lián)系的橋梁［3］。通過分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生不僅可以加深對(duì)分析化學(xué)基本概念和基本理論的理解，掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作技能，養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度，而且可以提高分析問題、解決問題的能力和自主創(chuàng)新能力［4］。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的掌握直接影響實(shí)驗(yàn)的成敗，而課前預(yù)習(xí)有利于學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握相關(guān)操作細(xì)節(jié)。為了解決該課程預(yù)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，我們?cè)O(shè)計(jì)、制作了微課視頻用于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以期提高課前預(yù)習(xí)效果，進(jìn)而強(qiáng)化課程教學(xué)效果。

一、大類招生背景下分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀

學(xué)生按大類招生進(jìn)入學(xué)校后，經(jīng)過1年的學(xué)習(xí)，將接受大類分流（分專業(yè)）培養(yǎng)。針對(duì)大類分流，高校較為普遍的做法是根據(jù)學(xué)生入學(xué)后的學(xué)習(xí)成績(jī)或?qū)W分績(jī)點(diǎn)排名，設(shè)定一定比例進(jìn)行分流。這樣的分流方式會(huì)導(dǎo)致學(xué)生將主要精力用于學(xué)習(xí)學(xué)分占比較高的理論課程，而輕視學(xué)分占比較低的實(shí)驗(yàn)課程。當(dāng)前，高校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中往往只強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)本身的規(guī)范性、準(zhǔn)確性，缺乏具體實(shí)例的介紹，與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)，這不利于激發(fā)學(xué)生的興趣。學(xué)生在專業(yè)分流時(shí)，也傾向于扎堆選擇“熱門專業(yè)”。另外，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)方式是閱讀講義，學(xué)生難以充分理解較為抽象的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。例如，滴定分析實(shí)驗(yàn)中的顏色突變現(xiàn)象是判定滴定終點(diǎn)的重要依據(jù)，然而顏色突變過程“轉(zhuǎn)瞬即逝”，學(xué)生通過學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義很難理解顏色突變過程中的“中間態(tài)”顏色。

二、微課應(yīng)用于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程課前預(yù)習(xí)的優(yōu)勢(shì)分析

微課又名“微型課程”，是指按照教學(xué)要求和課程標(biāo)準(zhǔn)，以視頻為主要載體記錄的教師針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)（重點(diǎn)、難點(diǎn)或疑點(diǎn)等）或教學(xué)環(huán)節(jié)開展的教學(xué)活動(dòng)的全過程［5－6］。將微課應(yīng)用于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的課前預(yù)習(xí)，能夠幫助學(xué)生充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、提高實(shí)驗(yàn)效率，符合大類招生模式下高校實(shí)用型、技術(shù)型、應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。在微課制作過程中，教師可以根據(jù)化工與制藥類專業(yè)本科生的興趣特點(diǎn)與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，合理地將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工業(yè)問題相結(jié)合。如針對(duì)化學(xué)工程與工藝專業(yè)“培養(yǎng)能在化工、冶金、能源、材料、輕工等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人員”的培養(yǎng)目標(biāo)，微課中可以適當(dāng)介紹化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)對(duì)于工程領(lǐng)域的重要性（如“造紙過程中紙漿的pH值對(duì)于紙張質(zhì)量的影響至關(guān)重要”［2，7］），以提高學(xué)生的工程意識(shí)。再如針對(duì)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)“培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和實(shí)踐能力，能夠在應(yīng)用化學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和管理等工作的專門人才”的培養(yǎng)目標(biāo)，微課制作時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生圍繞“雙指示劑法中選擇指示劑的依據(jù)是什么”等問題進(jìn)行發(fā)散性思考，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。此外，由于微課時(shí)間較短，相比理論知識(shí)的講授，形象生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過程演示與結(jié)果對(duì)比更有利于吸引學(xué)生的注意力，給學(xué)生留下深刻印象，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。教師還可以在課堂上利用“互聯(lián)網(wǎng)＋”技術(shù)（如“雨課堂”）設(shè)置若干與微課視頻內(nèi)容有關(guān)的問題，鞏固學(xué)生預(yù)習(xí)的效果。微課既能夠清晰闡述相關(guān)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和原理，又能夠演示具體的儀器操作，有助于學(xué)生掌握儀器分析研究方法及與儀器相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)與技能，從而達(dá)到提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和分析與解決問題能力的目的。

三、基于微課預(yù)習(xí)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)包括化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)與儀器分析實(shí)驗(yàn)。本文以筆者制作的化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)精品系列微課（見圖1）中的“混合堿的組成及各組分含量的測(cè)定”章節(jié)為例，探討微課的設(shè)計(jì)。針對(duì)該章節(jié)，筆者錄制了12分鐘的微視頻，主要包括以下幾部分內(nèi)容。（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡闹v解。該實(shí)驗(yàn)的目的包括：掌握HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定；掌握雙指示劑法測(cè)定混合堿組成及各組分含量的原理及方法；進(jìn)一步練習(xí)滴定分析操作技能和正確判斷滴定終點(diǎn)的方法。其中，雙指示劑法是本節(jié)課程的重中之重［8－9］。實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹v解部分的時(shí)間約為1分鐘。（二）實(shí)驗(yàn)原理的講解。該實(shí)驗(yàn)的原理分為HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定和混合堿的分析原理兩部分。其中，前者在之前的章節(jié)已學(xué)習(xí)過，可以提問的形式進(jìn)行介紹。雙指示劑法的原理既是教學(xué)重點(diǎn)也是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，可以利用圖表、動(dòng)畫、化學(xué)方程式、語言解釋等形式進(jìn)行分析與介紹（見圖2）。實(shí)驗(yàn)原理講解部分的時(shí)間約為4分鐘。（三）實(shí)驗(yàn)步驟的講解。本實(shí)驗(yàn)的步驟包括0．1mol／LHCl標(biāo)準(zhǔn)溶液圖2混合堿的分析實(shí)驗(yàn)原理微課界面的配制與標(biāo)定和混合堿組成的測(cè)定兩部分。HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定過程中要利用減量法稱取基準(zhǔn)物質(zhì)Na2CO3，且終點(diǎn)前需劇烈搖動(dòng)溶液，以免終點(diǎn)提前到達(dá)。標(biāo)定過程中利用甲基橙作為指示劑，到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)溶液顏色由黃色變?yōu)槌壬；旌蠅A組成的測(cè)定部分主要介紹雙指示劑的滴加順序及每個(gè)滴定終點(diǎn)下溶液的變色類型，以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)V1和V2判斷混合堿組成并計(jì)算各組分含量及總堿度（見圖3）。實(shí)驗(yàn)步驟講解部分的時(shí)間約為3分鐘。（四）操作視頻及滴定終點(diǎn)演示。為了使學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)中的重要現(xiàn)象形成形象、具體的認(rèn)識(shí)，筆者將實(shí)驗(yàn)操作視頻引入微課，重點(diǎn)介紹化學(xué)滴定分析過程中的基本操作要點(diǎn)與HCl溶液標(biāo)定、混合堿組成測(cè)定中第一滴定終點(diǎn)、第二滴定終點(diǎn)的指示劑顏色變化情況。為了控制視頻的總時(shí)長，三步重要操作可以整合到同一個(gè)微課界面中展示（見圖4），這樣學(xué)生就可以根據(jù)自身需求反復(fù)觀看。該部分的時(shí)間約為4分鐘。

四、結(jié)語

為達(dá)成大類招生的培養(yǎng)目標(biāo)，合理配置教學(xué)資源，提高學(xué)校的辦學(xué)質(zhì)量，推進(jìn)合理的教學(xué)改革勢(shì)在必行。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程對(duì)學(xué)生獲得理論知識(shí)與實(shí)踐操作技能非常重要。本文在分析該課程預(yù)習(xí)過程中存在的問題的基礎(chǔ)上，以化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)中的“混合堿的組成及各組分含量的測(cè)定”章節(jié)為例，探討了基于微課預(yù)習(xí)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)。將微課用于預(yù)習(xí)后，教師就不再需要在課堂上演示實(shí)驗(yàn)步驟，只需就重點(diǎn)內(nèi)容提醒學(xué)生，這樣學(xué)生就有更多時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。另外，當(dāng)學(xué)生明晰了實(shí)驗(yàn)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)（如滴定終點(diǎn)）后，出錯(cuò)率會(huì)明顯下降，對(duì)于滴定終點(diǎn)的判斷也會(huì)更準(zhǔn)確。隨著課程改革的不斷深化和“以學(xué)生為本”的新教育理念的確立，微課的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)日益顯著，其在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的應(yīng)用必將越來越廣泛。

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作者:陶佳 曹永海 余皓 單位:華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院