翻转课堂在有机化学实验的应用

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摘要:《有机化学》是医药学专业学生的基础课程,具有承上启下的重要作用,有机化学实验课作为本课程不可或缺的一部分,能够将理论与实际紧密结合,有利于提升学员的基本实验技能并培养学员解决问题的能力。为了提高我校有机化学实验课程的教学质量,以乙酰水杨酸的制备及精制为例,探索了翻转课堂模式在有机化学实验教学中的应用。结果表明,翻转课堂模式大大提高了学员的学习兴趣及自主学习能力,培养了学员良好的实验习惯,并促进了学员创新能力的提升。

关键词:有机化学实验;翻转课堂;实验教学;乙酰水杨酸的制备

《有机化学》是医学专业本科生的重要专业必修课,它包括理论教学及实验教学两部分,二者侧重点有所不同,但重要性相当[1]。其中,有机化学实验更多注重学员的动手能力及对实验操作的掌握情况,并对后续医学专业课程的学习具有重要作用[2]。然而,传统的有机化学实验教学一般都是按照“教师讲授,学生模仿”的讲学模式,虽然学生能学会操作方法,但也存在较多的弊端,比如机械的重复实验操作不能激发学员的学习兴趣,也不能真正提升学生的动手能力,更不能培养同学们思考解决问题的能力;此外,灌输式的课程讲解不能使同学们真正理解每一步实验操作的意义,减少了师生及生生之间的交流,不能发挥实验教学的应有效果,达不到既定目标,同时严重影响教学及人才培养的质量。

1翻转课堂教学模式及特点

翻转课堂(flippingclassroom,FC)[3]是近年来比较流行的一种教学模式,它是指利用现代的技术手段,把获取知识的过程放在课堂外,由被动灌输式学习变为自主学习,从而确保学员在课前能够做到真正的深入学习,同时通过重新分配课堂内外的时间,将学习的主动权交还给学员,课堂时间主要用于同学与老师之间的沟通与交流,针对不同观点进行激烈讨论,更加深入的思考问题,真正达到自主学习的目的。早在2000年,美国学者就已经开始将翻转课堂模式应用于课堂教学,学生可随时在家看录制好的视频进行学习,在课堂上老师主要进行问题的解答,给学员提供可能的帮助[4]。近期特别是疫情发生以来,线上授课的教学模式变得越来越流行,这也使得翻转课堂有了更为广泛的应用。翻转课堂模式做到了转换师生角色的目的,以学员自主学习为主,老师监督为辅,提高学员学习的主动性;其次,该模式解决了传统教学在空间与时间上受限的问题,提高学员学习的灵活性;最后,通过借助现代科学技术手段,可为学员提供图片、视频等较为生动的教学资源,对于自己感兴趣的研究方向可以了解的更加深入,大大激发了学员的学习兴趣。

2翻转课堂的实践探索

2.1实验内容的选择

翻转课堂的目的是为了提高学员的自主学习、分析解决问题的能力,因此需要学员具备一定的学习能力,海军军医大学作为国家“世界一流学科建设高校”,生源质量较高,且临床医学专业是我校的王牌专业,因此选择临床医学专业学生作为授课对象较为合适。同时,他们上学期刚刚学习了基础化学实验,具有较为扎实的基础知识及基本操作储备,具有较强的动手能力,可以开展一些创新性实验。我校临床专业学员开展的有机化学实验课程内容主要包括:液液萃取与萃取剂的选择、常压蒸馏及沸点的测定、重结晶技术及溶剂的选择、有机化合物的熔点测定、糖类化合物的旋光度测定、生物碱的提取和升华、乙酰水杨酸的制备及精制、各类有机化合物的性质鉴定等。因此,我们选择了危险性较低、具有一定难度但又具有一定区分度的乙酰水杨酸的制备及精制这一实验进行翻转课堂的探索。

2.2翻转课堂应用案例———乙酰水杨酸的制备及精制

乙酰水杨酸的制备及精制实验依托海军军医大学药学系化学实验教学中心平台开展,该实验是我校临床专业本科生有机化学实验中最为重要的实验之一,具有一定的代表性。通过该模式的探索实践,有效改变了以往传统教学带来的盲目学习的问题,增加了师生之间的交流,激发了学员的学习兴趣和积极性,教学效率明显提升。下面以该实验为例,介绍翻转课堂在有机化学实验教学中的实践应用。2.2.1准备学习资料,学习任务乙酰水杨酸的制备及精制实验是在有机化学实验课程的后期开展,因此可在上次实验结束时给大家介绍一下本次实验内容,同时提出一些实验相关问题。然后对班级学员进行分组,共分为5组,每组5-6人,并根据课程实施计划制定出以下相关问题:【问题1】该反应是何种反应类型,反应机理是什么?乙酸酐的作用是什么,是否可以选择其他酰化剂,每种酰化剂的优缺点各是什么?【问题2】反应过程中用到了浓硫酸,其作用是什么?是否可以换成其他试剂?反应对于温度有无特定要求,为什么本次实验设定在85~90℃,温度过高是不是反应更快?温度过低又会对该反应有什么影响?【问题3】产物的的纯化方法都有哪些?本次实验采用了重结晶的方法,其原理是什么?操作过程中有何需要注意的事项,重结晶的溶剂该如何选择?如果重结晶实验过程中无晶体析出应如何处理?【问题4】该反应要求实验仪器和试剂都是干燥无水的,但是反应后又要加水,二者的目的分别是什么?【问题5】该实验用到三氯化铁溶液对产物的纯度进行检验,其原理是什么?实验过程中有什么注意事项?每个小组选出一名小组长,负责选择题目以及组内成员任务分工,如,哪些同学负责查阅文献及资料、哪些同学负责资料整理及PPT制作、哪些同学负责PPT汇报等。同时在准备过程中遇到难以解决的问题还可以通过QQ或者微信等线上方式联系老师,在线求助。2.2.2课堂教学活动的开展在翻转课堂模式的课堂教学中主要是师生及生生之间的交流互动。首先,由教员主持,做简单的开场介绍,然后每个小组有一名成员上台介绍本小组对于所提问题的解答,每组介绍时间5分钟,其他小组的同学进行提问。整个讨论过程非常激烈,如,第一小组的同学介绍了酰化反应的原理以及在酰化剂的选择时要充分考虑原料来源以及反应速率等问题;第二小组的同学认为硫酸是一种催化剂促使反应向正向进行,其他的质子酸也可以作为催化剂进行反应;第三小组的同学认为反应温度不能过高,否则副反应过多影响化合物收率;第四小组的同学详细介绍了化合物分离纯化的具体方法,并对重结晶如何进行溶剂筛选进行了详细介绍;第五小组的同学认为性质鉴定主要是通过酚羟基与三氯化铁溶液显紫色来实现的。在所有小组同学介绍完毕之后,由老师进行总结,并通过播放视频的方式向同学们直观生动的展示该次实验操作细节,让同学们在真正理解的基础上再去完成各项操作。在进行充分的讨论之后,学生按照分组进行实验操作,老师在实验室中巡查并观察学生的操作来进行打分,学员有问题时也可以及时指导,实验结束时老师根据实验操作情况进行总结。2.2.3课后总结与考核实验课结束后,教员根据本次实验的重点内容从布置的问题中选择3个作为课后思考题,让大家回去统一整理总结,将具体内容体现在实验报告上一并上交。例如思考题可设置为:(1)反应容器及溶剂为什么要求无水,若有水存在会对实验产生什么影响?(2)减压过滤操作需要注意哪些问题?(3)重结晶过程为什么要选择自然冷却析晶?通过对大家实验报告的分析发现,大部分学员都能对本次实验有了更加深刻的了解,对于课后思考题的回答也都能切入要点,比未开展翻转课堂模式的学员成绩有着明显的提高。

3翻转课堂教学效果评价

有机化学实验作为医学专业学生课程体系中的重要组成部分,通过开展翻转课堂模式,可使学员对于实验内容有更加深刻的理解。而且本次翻转课堂受到了广大学员的一致好评,为翻转课堂在后续其他实验课程中的开展提供了依据。通过对本次参与的学员进行问卷调查发现,高达百分之九十以上的学员都认为此次翻转课堂模式能有效提高学习的效率,而且真正意义上提高了自我的动手能力,增加了师生之间的深入交流,希望在以后的课程中还能继续开展翻转课堂教学模式。

4总结

在翻转课堂这种教学模式下,充分利用了现代先进的科学技术手段,构建了良好的更具个性化的学习环境,学生可以不再只是“填鸭式”的听老师的课堂授课,而可以更多地与老师同学之间展开更深入的交流。翻转课堂进一步突出了学生的自主学习,提升了学生对有机化学实验的兴趣,提高了学生发现解决问题的能力,对于学员科研思维的锻炼、学习效率的提升以及综合实力的改善都起到了至关重要的作用。当然翻转课堂模式在实际教学中也还面临一些问题,如需要同学们课下花费一定的时间进行充分的准备,个别学生不适应新的教学模式等,这就要求我们在教学实践中不断完善和发展新的翻转课堂模式,从而培养出更加优秀的医学专业毕业生。

参考文献

[1]谭晓红,董晓华,杨辉,等.药学专业有机化学实验教学的实践与思考[J].2017,33(2):54-56.

[2]王红,曾秀琼,刘秋平,等.基础化学实验翻转课堂教学模式的研究和实践[J].实验技术与管理,2015,32(5):196-199.

[3]张金磊,王颖,张宝辉,等.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012(4):46-51.

[4]王红,赵蔚,孙立会,等.翻转课堂教学模型的设计———基于国内外典型案例分析[J].现代教育技术,2013,23(8):5-10.

作者：陈树强 武善超 黄亚辉 董国强 涂杰 刘娜 盛春泉 单位：海军军医大学药学系