问题导向的《有机化学实验》"翻转课堂”教学模式探究

教师：王群、孙玉希、潘文慧、李婷

单位：绵阳师范学院

1. 课程概况

《有机化学实验》是面向生物类专业本科生开设的化学类专业基础课程，是《有机化学》课程的实践环节，是后续《生物化学》、《食品化学》等课程的基础。通过本课程的学习，掌握有机化学实验基本操作技能，学会合成制备纯化有机化合物的方法，加深对有机化学基本理论和基础知识的理解和应用，具备探究设计和独立开展有机化学实验的能力。通过实验操作训练，提升动手能力和科学思维能力，养成良好的实验习惯；通过文献资料查阅、数据分析与处理及实验报告撰写，锻炼提出问题、分析和解决问题的能力，养成严谨求实的科学态度。

2. 课程目标

课程围绕立德树人根本任务，致力于培养服务区域经济社会发展需要的高素质复合型人才。该课程教学目标如下：

知识目标：掌握有机化学实验的基础理论知识和基本操作技能；加深对有机化学基本概念和理论的理解；熟悉萃取、蒸馏、制备、纯化等有机化学中的基本操作；能够准确记录实验现象、合理处理实验数据、熟练规范撰写实验报告。

能力目标：使学生具有有机化学实验综合操作、设计和分析研究、探索实验的能力，较强的分析问题、解决问题以及团队协作的能力。

价值目标：培养学生生态环境保护意识、安全意识，辩证唯物主义的世界观，质疑的创新精神，实事求是的作风和严谨的科学态度。

3. 教学痛点

有机化学实验是生物类专业大学一年级学生的专业基础类课程，规范化的实验操作和良好实验习惯的培养对学生分析问题、解决实际问题和创新能力的提升以及具有良好的生态环境保护意识等都有重要的推动作用。传统的实验教学教师占主体地位，对实验知识讲解面面俱到，以致于学生的实验预习只流于形式，学生实验操作也只是简单地复制，这种教学形式对学生各种能力的培养非常不利。而且，在教学过程中也缺乏思政元素的引导，专业课程与思想政治教育的协同作用发挥得不够充分等。

4. 教学模式的创新

针对以上教学痛点，《有机化学实验》的课程教学团队进行了教学模式的改革创新，开展了问题导向的线上线下相结合的翻转课堂教学模式。此教学模式分为三个教学阶段，课前预习阶段、课堂实验阶段以及课后总结阶段。

课前预习阶段，教师学习通平台发布教学的实验视频和教案，学生根据具体的问题进行预习，写出预习报告并提出预习中发现的问题，查阅资料自行解决问题，培养学生的创新思维能力。然后学生团队小组讨论，分工合作制作翻转课堂的实验讲解PPT，培养学生的团队协作意识。

课堂实验阶段，学生线下实验室讲解实验原理、操作过程、实验注意事项、实验中发现的问题以及与生活相关的问题，教师根据学生的讲解采用问题的形式引导学生讨论和解答，充分调动学生的参与度，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力以及语言表达能力。学生在每个实验过程中认真观察，对实验过程和现象拍照，为实验现象的描述和结果分析做好准备。

课后总结阶段，课后在总结实验报告中学生根据实验过程和现象进行详细描述，对实验结果进行认真分析，讨论实验过程中的不足和成功之处。对实验过程中碰到的问题查阅资料提出解决方法，培养学生观察能力和解决问题的能力以及严谨的科学精神。

同时在《有机化学实验》的全过程中，教师还会引入生态保护意识、社会安全意识以及辩证思维等思政教育，使专业知识与思政教育相互融合，努力把现代青年大学生培养成德才兼备的社会主义接班人。比如，在实验课程的第一讲实验室安全教育中，教师会把实验室近些年实验室安全事故的视频发布到学习通平台供学生自主学习。让学生观看形象、生动的视频可以更直观地意识到实验室安全无小事，也能让他们更加深刻地懂得做实验时规范操作的重要性和必要性。“工欲善其事，必先利其器”，进入实验室必须穿好实验服，取用有毒、腐蚀药品时戴好防护手套等，保护自身的人身安全。在实验操作过程中要引导学生规范化操作，原料避免浪费，比如，蒸馏实验操作中用几颗沸石就可以避免爆沸，不需要取用过量，否则就是一种浪费。实验药品根据计算结果合理取用，不能过多取用等。另外，教师也要以身作则，在实验准备过程中先使用保质期较近的药品。同时，废液和固体废弃物引导学生分类回收，严禁导入水槽中。通过这些举措培养学生“绿水青山就是金山银山”的生态环境保护意识。在萃取、蒸馏，连续回流等实验中要求学生探讨在实际生活、工业和科研中的应用，培养学生理论联系实际的能力。设计性实验让学生自己探索实验方案，设计实验过程，促使学生分析问题、解决实际问题的能力得到有效提升。同时，通过查阅文献资料，找寻科研前沿的实验方案等使得学生创新能力和创新意识得到有效增强。对实验报告的书写，教师也会要求学生对实验目的、实验原理，实验操作、实验现象及实验数据进行详细的记录。实验结果必须如实记录，不能弄虚作假。实验数据要认真分析，误差处理要计算准确等。通过实验报告的规范书写及实验结果的认真处理培养学生严谨的科学态度。在实验报告的总结过程中，思考实验的意义和应用，将课堂实验与实际应用联系起来，提出实验的不足和改进措施，培养学生创新审辨和分析问题的能力。

在教学模式进行改革之后，相应地教师团队也提出了多元化的教学评价方式。

传统的《有机化学实验》课程的评价往往根据考勤、实验报告的书写以及实验操作的考核来进行评价，缺乏学生创新思维和各种能力等方面的考核。而合理客观的《有机化学实验》成绩评价体系可以综合评价学生的实验水平和能力，激励学生的学习积极性，培养学生实事求是、严谨的科学态度。目前，团队主要采取线上线下相结合方式进行评价，主要包括线上实验预习的PPT成绩，实验视频的观看成绩，线下的实验原理、操作步骤等讲解的成绩，实验报告的成绩，以及实验操作考核成绩，设计性实验报告和设计性实验操作视频成绩等构成。这种考核方式增强了学业挑战度，为培养复合型人才奠定了良好的基础。

5. 教学成效

5.1 课程认同度大提高，学习积极性显增强

本项目将问题导向的翻转课堂教学模式应用于2023级生物技术专业学生的《有机化学实验》的教学后，对教学效果在学习通上进行了问卷调查，65个学生中，62个同学进行了参与， 参与率95.38%，问卷调查结果见表1所示。

表1 问卷调查结果

通过调查问卷发现，问题导向的“翻转课堂”教学收获非常大和较大的比率占比超过90%，这种教学模式在《有机化学实验》的课程教学中主要有以下几个方面的成效：

（1）提高了大部分学生分析问题、解决实际问题的能力。

（3）学生PPT制作能力、语言表达能力、团队协作能力也得到了提高。

（4）有效培养了学生严谨的科学精神、创新意识、生态环保理念等。

5.2 创新教学模式分享，赢得学院教师好评

当《有机化学实验》的翻转课堂教学模式顺利开展之后，团队主讲教师在学院对其进行了细致的分享。这一分享犹如一颗知识的种子，在众多老师的心田里生根发芽。不少老师认为收获颇丰，切实感受到了该教学模式的独特魅力与显著优势。他们认为这种教学模式既能巧妙地激发学生学习的浓厚兴趣，促使学生以更为积极主动投入学习中，又能全方位地培养学生的各类重要能力，比如团队协作能力、面对问题时的创新审辨能力以及独立思考时的自主学习能力等。基于此，诸多老师都萌生了强烈的意愿，希望能尽快在自己的课堂上开展这样的教学模式，从而为学生营造一个更加富有成效、更能激发潜能的学习环境。

图1 教学分享的新闻报道

6. 项目的成果

该项目顺利完成以下两项重要成果：

（1）精心设计出一套以问题作为导向、目标清晰的《有机化学实验》教案，为教学活动提供了清晰的框架与思路；

（2）学生分小组完成了一套开展翻转课堂教学时的PPT教案一套，此套PPT教案与前者紧密配合，进一步完善了《有机化学实验》的教学资源。

7. 教学总结

在《有机化学实验》教学中，教学团队主要采取了问题导向的翻转课堂模式进行教学，同时，在教学内容上引入了思政元素，日常生活和科学前沿等内容，体现课程的思政性、应用性和前沿性。学生积极性和参与度大大提高，而且学生自主学习、沟通合作和创新审辨等能力都得到了有效提升。