微课预习化学实验课程改革探索

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［摘要］近年来“通才教育”理念受到越来越多的关注，许多高校开始实施按专业大类招生。立足于化工与制药类专业大类招生背景下的学生培养目标，针对分析化学实验课程的特点，文章提出将微课用于实验课程预习环节，并以“混合碱的组成及各组分含量的测定”章节为例，探讨了基于微课预习的实验课程设计。

［关键词］大类招生；化工与制药类专业；化学分析实验课程；微课

为了提升高等教育质量、满足社会对人才多样化的需求，近年来许多高校要求考生按院系大类填报志愿，并开始按专业大类招生。学生入校后，经过1～2年的基础知识学习，再根据兴趣和双向选择原则进行专业分流［1－2］。华南理工大学化学与化工学院从2019级本科生开始实行化工与制药类专业大类招生，大一不分专业，大二开始前让学生根据自身兴趣并结合大一学年课程成绩等选择进入应用化学、化学工程与工艺、能源化学工程或制药工程专业。此举有利于学生在选择志愿时减少盲目性，同时也能打破专业界限。在低年级打基础的阶段，学校便可以依据学生的实际水平组合班级，有针对性地根据目标组织教学，实现因材施教。分析化学实验课程是化工与制药类专业本科生的基础实验课，是将分析化学理论知识和实际操作应用相联系的桥梁［3］。通过分析化学实验教学，学生不仅可以加深对分析化学基本概念和基本理论的理解，掌握基本的实验操作技能，养成科学严谨的实验态度，而且可以提高分析问题、解决问题的能力和自主创新能力［4］。在实验过程中，学生对于实验细节的掌握直接影响实验的成败，而课前预习有利于学生提前了解实验内容，掌握相关操作细节。为了解决该课程预习过程中出现的问题，我们设计、制作了微课视频用于分析化学实验教学，以期提高课前预习效果，进而强化课程教学效果。

一、大类招生背景下分析化学实验课程现状

学生按大类招生进入学校后，经过1年的学习，将接受大类分流（分专业）培养。针对大类分流，高校较为普遍的做法是根据学生入学后的学习成绩或学分绩点排名，设定一定比例进行分流。这样的分流方式会导致学生将主要精力用于学习学分占比较高的理论课程，而轻视学分占比较低的实验课程。当前，高校实验课程教学过程中往往只强调实验本身的规范性、准确性，缺乏具体实例的介绍，与生产实际脱节，这不利于激发学生的兴趣。学生在专业分流时，也倾向于扎堆选择“热门专业”。另外，传统的实验预习方式是阅读讲义，学生难以充分理解较为抽象的实验现象。例如，滴定分析实验中的颜色突变现象是判定滴定终点的重要依据，然而颜色突变过程“转瞬即逝”，学生通过学习实验讲义很难理解颜色突变过程中的“中间态”颜色。

二、微课应用于分析化学实验课程课前预习的优势分析

微课又名“微型课程”，是指按照教学要求和课程标准，以视频为主要载体记录的教师针对某个知识点（重点、难点或疑点等）或教学环节开展的教学活动的全过程［5－6］。将微课应用于分析化学实验课程的课前预习，能够帮助学生充分了解实验内容、提高实验效率，符合大类招生模式下高校实用型、技术型、应用型、复合型人才培养目标的要求。在微课制作过程中，教师可以根据化工与制药类专业本科生的兴趣特点与专业培养目标，合理地将实验内容与工业问题相结合。如针对化学工程与工艺专业“培养能在化工、冶金、能源、材料、轻工等方面工作的高级工程技术人员”的培养目标，微课中可以适当介绍化学分析实验对于工程领域的重要性（如“造纸过程中纸浆的pH值对于纸张质量的影响至关重要”［2，7］），以提高学生的工程意识。再如针对应用化学专业“培养具有创新意识、竞争意识和实践能力，能够在应用化学及相关领域从事科学研究、技术开发和管理等工作的专门人才”的培养目标，微课制作时可以引导学生围绕“双指示剂法中选择指示剂的依据是什么”等问题进行发散性思考，以培养学生的创新能力。此外，由于微课时间较短，相比理论知识的讲授，形象生动的实验过程演示与结果对比更有利于吸引学生的注意力，给学生留下深刻印象，从而提高实验教学的效率。教师还可以在课堂上利用“互联网＋”技术（如“雨课堂”）设置若干与微课视频内容有关的问题，巩固学生预习的效果。微课既能够清晰阐述相关分析化学实验的方法和原理，又能够演示具体的仪器操作，有助于学生掌握仪器分析研究方法及与仪器相关的实验操作技术与技能，从而达到提高学生实验动手能力、创新能力和分析与解决问题能力的目的。

三、基于微课预习的分析化学实验课程设计

分析化学实验包括化学分析实验与仪器分析实验。本文以笔者制作的化学分析实验精品系列微课（见图1）中的“混合碱的组成及各组分含量的测定”章节为例，探讨微课的设计。针对该章节，笔者录制了12分钟的微视频，主要包括以下几部分内容。（一）实验目的的讲解。该实验的目的包括：掌握HCl标准溶液的配制与标定；掌握双指示剂法测定混合碱组成及各组分含量的原理及方法；进一步练习滴定分析操作技能和正确判断滴定终点的方法。其中，双指示剂法是本节课程的重中之重［8－9］。实验目的讲解部分的时间约为1分钟。（二）实验原理的讲解。该实验的原理分为HCl标准溶液的配制与标定和混合碱的分析原理两部分。其中，前者在之前的章节已学习过，可以提问的形式进行介绍。双指示剂法的原理既是教学重点也是学习难点，可以利用图表、动画、化学方程式、语言解释等形式进行分析与介绍（见图2）。实验原理讲解部分的时间约为4分钟。（三）实验步骤的讲解。本实验的步骤包括0．1mol／LHCl标准溶液图2混合碱的分析实验原理微课界面的配制与标定和混合碱组成的测定两部分。HCl标准溶液的配制与标定过程中要利用减量法称取基准物质Na2CO3，且终点前需剧烈摇动溶液，以免终点提前到达。标定过程中利用甲基橙作为指示剂，到达滴定终点时溶液颜色由黄色变为橙色。混合碱组成的测定部分主要介绍双指示剂的滴加顺序及每个滴定终点下溶液的变色类型，以引导学生根据V1和V2判断混合碱组成并计算各组分含量及总碱度（见图3）。实验步骤讲解部分的时间约为3分钟。（四）操作视频及滴定终点演示。为了使学生在预习过程中对实验中的重要现象形成形象、具体的认识，笔者将实验操作视频引入微课，重点介绍化学滴定分析过程中的基本操作要点与HCl溶液标定、混合碱组成测定中第一滴定终点、第二滴定终点的指示剂颜色变化情况。为了控制视频的总时长，三步重要操作可以整合到同一个微课界面中展示（见图4），这样学生就可以根据自身需求反复观看。该部分的时间约为4分钟。

四、结语

为达成大类招生的培养目标，合理配置教学资源，提高学校的办学质量，推进合理的教学改革势在必行。分析化学实验课程对学生获得理论知识与实践操作技能非常重要。本文在分析该课程预习过程中存在的问题的基础上，以化学分析实验中的“混合碱的组成及各组分含量的测定”章节为例，探讨了基于微课预习的实验课程设计。将微课用于预习后，教师就不再需要在课堂上演示实验步骤，只需就重点内容提醒学生，这样学生就有更多时间进行实验操作。另外，当学生明晰了实验过程中的关键点（如滴定终点）后，出错率会明显下降，对于滴定终点的判断也会更准确。随着课程改革的不断深化和“以学生为本”的新教育理念的确立，微课的独特优势日益显著，其在实验课程教学中的应用必将越来越广泛。

参考文献：

［1］王宝军，茆雅凤．“双一流”建设与大类招生改革背景下南京大学地学人才培养思考［J］．中国地质教育，2018（4）：1－4．

［2］陈立钢，牛娜，孙明礼，等．高等院校工科专业分析化学教学改革与实践［J］．化工高等教育，2019（2）：76－79．

［3］冯晓苗．分析化学实验教学改革与大学生创新能力的培养［J］．中国电力教育，2009（18）：130－131．

［4］钟国清．滴定分析化学实验的小量化和减量化改革与实践［J］．实验室技术与管理，2013（10）：186－189．

［5］欧阳金波，熊国宣，周利民，等．基于微课的化工原理课程教学改革研究［J］．化工高等教育，2019（1）：64－66．

［6］王雪．高校微课视频设计与应用的实验研究［J］．实验技术与管理，2015，32（3）：219－222．

［7］曾健，陈克复，李伟伟，等．纸浆漂白前螯合预处理条件对金属离子去除的影响［J］．中国造纸学报，2009，24（2）：22－26．

［8］张朋．酸碱滴定分析实验教学总结［J］．科技视界，2018（30）：183－185．

［9］吴慕童．浅谈酸碱滴定中指示剂的选择对滴定终点的影响［J］．科技创新导报，2017，14（31）：134－135．

作者:陶佳 曹永海 余皓 单位:华南理工大学化学与化工学院