无机化学实验微课的设计制作与应用_陈建军.pdf

广 东 化 工 2023 年 第 6 期 240 第 50 卷 总第 488 期 无机化学实验微课的设计制作与应用无机化学实验微课的设计制作与应用 陈建军，毛海荣，王鑫，李永宇，陈燕敏，刘琳(郑州师范学院 化学化工学院，河南 郑州 450044)摘 要传统无机化学实验教学中，学生很难有更多时间进行科学素养和实验技能的培养，导致教学成效低。基于此，将微课引入到无机化学实验教学中，以期弥补传统教学方式的不足，提高无机化学实验教学效果。首先以水的净化离子交换法实验为例，介绍了微课的设计制作过程；然后以两个平行班做为研究对象，将微课应用到无机化学实验教学中。研究结果表明：与传统教学方式相对比，微课教学不仅使学生的学习兴趣和学习主动性提高，而且学习效果也有了明显改善。关键词微课；无机化学实验；微课设计；应用；教学效果 中图分类号G4 文献标识码A 文章编号1007-1865(2023)06-0240-03 Designing,Making and Application of Inorganic Chemistry Experiment Micro-course Chen Jianjun,Mao Hairong,Wang Xin,Li Yongyu,Chen Yanmin,Liu Lin(School of Chemistry and Chemical Engineering,Zhengzhou Normal University,Zhengzhou 450044,China)Abstract:In traditional inorganic chemistry experiment teaching,it is difficult for students to have more time to develop scientific literacy and experimental skills,resulting in low teaching effectiveness.Based on this,micro-course was introduced into inorganic chemistry experiment teaching,in order to make up for the shortcomings of traditional teaching methods and improve the effect of inorganic chemistry experiment teaching.Firstly,taking the experiment of water purification and ion exchange method as an example,the design and manufacture process of the micro-course is introduced.Then,taking two parallel classes as the research objects,micro-course was applied to inorganic chemistry experimental teaching.The results show that compared with the traditional teaching method,micro-course teaching not only improves students learning interest and initiative,but also improves the learning effect significantly.Keywords:micro-course；inorganic chemistry experiment；micro-course design；application；teaching effect 1 传统的无机化学实验教学现状传统的无机化学实验教学现状 化学是一门以实验为基础的学科，但是中学化学实验教学往往采用播放实验影像或教师演示实验的方式，很多学生在进入大学前很少有机会亲自动手做实验；另一方面，高中阶段化学实验教学中，不同高中的实验条件、学时安排有一定的区别，导致大一新生的动手能力和实验技能参差不齐，这就要求大学老师在无机化学实验课中讲授很多在高中阶段就需要掌握的基础知识。如果对这些内容一一进行详解，不仅导致讲解时间过长，练习时间太短，使学生失去对实验本身的兴趣，而且对于基础知识扎实的学生来说是时间上的浪费；若侧重讲解实验技能，学习根基不牢的学生就会掉队。另外传统的无机化学实验教学常常采取一对多教学，实验过程中很难对每一个学生进行一对一的指导，这就导致教师在实验课中不能及时发现学生错误的操作并纠正。2 微课在无机化学实验教学中应用现状及意义微课在无机化学实验教学中应用现状及意义 表表 1 国内微课研究文献数量国内微课研究文献数量 Tab.1 Number of research literatures on micro-course in China 年份 微课论文数量/篇“无机化学实验+微课”论文数量/篇 2016 4309 4 2017 4983 2 2018 4955 2 2019 5075 2 2020 4197 3 2021 2585 1 2022 1154 0 微课作为互联网与教育教学相融合的一种形式，自 2011年在美国教育界风行以来，便迅速地在中国刮起一场风暴，在国内教育领域引起了一场新的变革1-5。国内许多研究者对于微课有不同的阐述。胡铁生认为：微课，又称微课程，是针对学科知识点和教学环节而开发，以教学短视频为载体的一种视频课程资源6。刘红霞等人认为微课是微课程中国本土化后的称谓7。焦建利为了将微课程与微课的概念区分开来，认为微课是为了阐述某一知识点而采用小视频的形式，录制以学习或教学应用为主要目的的教学视频8。之后众多的在线网络教育网站兴起，如：凤凰微课、优课网、微课网等；此外，微课的诞生还引起了教育部门以及各个院校的重视，至今已多次举办地区性或区域性的微课比赛9。截至 2022 年 9 月，在知网(外文名称 HowNet)上搜索“无机化学实验+微课”共有论文 14 篇，具体分布情况如表 1 所示，从表 1 中可以看出，自微课的概念在国内提出以来，关于微课的研究日渐火热，发表的研究文献数量也是直线上升，但是直到 2015 年，微课才刚刚开始应用于无机化学实验教学中，且研究文献数目非常少。基于微课的优点，将微课引入到无机化学实验教学中有以下几点意义：(1)对于一些学习基础较差的学生，通过微课可以反复学习，直到掌握为止。(2)将实验的基本操作和注意事项制作成微课，学生可以在实验前提前观看，熟悉细节，最后在实验课上规范自己的操作。(3)微课可以避免教师浪费时间。每个学期，可以节省大量时间用来教学备课，因为教师仅仅需要在新学期修改完善微课视频，便可以应用在教学中10。(4)微课的“视频短小、情境生动、简明扼要、使用方便”的特点不仅可以激发学生的学习兴趣、提高学习效率，而且可以解决地方高校化学实验室由于资金、建设不足而导致的仪器设备短缺问题。3 基于微课的无机化学实验教学案例设计基于微课的无机化学实验教学案例设计 3.1 微课设计流程 笔者主要以教材中水的净化离子交换法为研究核心进行微课设计，微课设计的流程如图 1 所示。收稿日期 2022-09-25 基金项目 郑州师范学院教学改革研究项目(JXGGYB-211601，JXGGYB-001211393)作者简介 陈建军(1982-)，男，河南长葛人，博士，讲师，主要研究方向为新型光催化材料的制备。2023 年 第 6 期 广 东 化 工 第 50 卷 总第 488 期 241 选题，分知识点 教学内容设计 制作课件 录制微课 练习设计 编写教案 后期制作 教学反馈 图图 1 微课设计流程图微课设计流程图 Fig.1 Micro-course design flow chart 教材选取：本研究的微课设计主要依据的教材是 无机化学实验(第 4 版，高等教育出版社，赵新华主编)，并参考了表 2 中的教材，研究对象为化学一班和二班。表表 2 参考的教材参考的教材 Tab.2 Textbook for reference 教材 出版社 主编 无机化学实验 东南大学出版社 毛海荣 无机化学实验第三版 高等教育出版社 北京师范大学无 机化学教研室编 基础化学实验与技术 化学工业出版社 宋毛平、何占航 基础化学实验教程 科学出版社 天津大学化学系 唐向阳、余莉萍 基础化学实验 I 科学出版社 陈三平、崔斌 基础化学实验 I 无机化学实验 浙江大学出版社 浙江台州学院医 药化工学院组编 3.2 微课开发模式 按照开发方式分类，可以将微课分为拍摄型微课、PPT型微课、录屏型微课、手写板型微课、混合型微课 5 种类型。拍摄型微课主要采用 DV、手机现场拍摄，然后采用 Camtasia studio 后期制作；PPT 型微课主要使用 PowerPoint 和 Camtasia studio 一起制作；录屏型微课主要使用 Camtasia studio 对电脑屏幕进行录制，之后在剪辑；手写板型微课主要使用SmoothDraw 手写，Camtasia studio 进行录制和后期制作；混合型微课是以上几种方式综合运用。笔者采取手机录制实验视频，PPT 生成文字视频，之后采用 Camtasia studio 制作生成最终的微课视频，水的净化离子交换法微课封面如图 2 所示。图图 2 微课封面图微课封面图 Fig.2 Micro-course cover image 3.3 微课设计案例 这里以水的净化-离子交换法实验为例，说明如何在实验教学过程中引入微课。以下为教案设计：实验目的：了解纯化水的常用方法11；了解用离子交换法纯化水的原理；掌握水质检验的原理和方法；学会正确使用电导率仪。实验原理：高分子活性基团和水中杂质阴阳离子发生置换12。在交换过程中，水中的杂质离子运动到高分子活性基团内部，与活性基团中 H+或 OH-发生置换，被置换出来的 H+或 OH-扩散到溶液中相互结合而生成 H2O13。实验主要过程如图 3 所示。预处理 纯水浸泡4-8小时 5%盐酸浸泡4 h 5%氢氧化钠浸泡4 h 纯水洗至pH=3-4 纯水洗至pH=3-4 纯水浸泡备用 阴离子交换树脂 装柱 在三根离子交换柱中分别加入15 ml阳离子交换树脂、20 ml阴离子交换树脂、混合树脂（7 ml阳+14 ml阴）离子交换与水质检测 电导率：由电导率仪测定，应5.0S/cm(25)。pH的测定：可由广泛pH试纸测定得到。阴阳离子的检验：可将试样水分别滴2滴于点滴板的圆穴内，分别检验Ca2+、Mg2+、SO42+和Cl-。树脂的再生 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 盐酸溶液洗涤 氢氧化钠溶液洗涤 蒸馏水洗涤 流出液的pH6 流出液的pH78 阳离子交换树脂 图图 3 水的净化水的净化离子交换法实验流程图离子交换法实验流程图 Fig.3 Water purification-ion exchange method experimental flow char 在教学过程中通过下面步骤来完成的：第一，发布微课视频：将下次实验的实验目的、实验原理、实验步骤、基本操作、实验涉及到的仪器使用方法和注意事项做成微课，然后发布到“泛雅平台”，学生通过超星 APP 观看微课视频完成预习。第二，课前检查：检查学生的预习状况，进实验室前学生需要完成课前测试。第三，上课：任课老师通过提问题方式，让学生来表述本次实验的的重点内容，教师进行补充，从而启发学生积极地进行思考，有利于培养学生的发散思维14。第四，课后：检查学生的实验数据、实验现象记录情况，并进行课后测试。4 无机化学实验微课的效果及评价无机化学实验微课的效果及评价 在无机化学实验教学中，对同一年级的化学二班进行微课教学，一班作为平行班进行对比，两个班级共 99 人参加了测试，通过实施后，本研究进入到检验微课应用效果和对微课应用的评价阶段。对于微课应用的实际效果，本研究采用分析测试成绩的方法，对使用微课教学和传统教学的学生的课前和课后测试成绩进行比较分析，用来研究微课应用于无机化学实验教学的效果。对于微课应用于教学的评价，本研究采用问卷调查的形式进行。4.1 测验成绩分析 在教学效果评估中，课前和课后的测试题涉及的都是实验中的重难点、易错的知识点、仪器操作技能和实验中注意事项，以“泛雅平台”为媒介进行成绩收集，这样能更全面的反应学生的实验效果。实验的课前、课后平均成绩如表 3 和表 4 所示。表表 3 课前测试平均成绩课前测试平均成绩 Tab.3 Pre-class test average score 实验 水的净化 离子交换法 溶液的配制 碘化铅溶 度积的测定 1 班平均成绩 88.0 68.8 69.0 2 班平均成绩 83.6 84.5 73.9 广 东 化 工 2023 年 第 6 期 242 第 50 卷 总第 488 期 表表 4 课后测试平均成绩课后测试平均成绩 Tab.4 After-school test average score 实验 水的净化 离子交换法 溶液的配制 碘化铅溶 度积的测定 1 班平均成绩 67.4 80.4 79.3 2 班平均成绩 68.3 90.1 85.5 从表中可以看出，与一班相比，“溶液的配制和”和“碘化铅溶度积的测定”实验的课前和课后测试成绩，二班的平均分都有了大的提高。其中，“溶液的配制”课前测试二班的平均成绩(84.5 分)比一班的平均成绩(68.8 分)高出了 15.7 分，这可能是因为该实验更多涉及的是移液管，容量瓶等仪器的操作，微课的形式更能吸引学生的兴趣，学生能重复的观看实验仪器的使用细节，而常规课堂上仪器的操作演示仅有一次，很多细节学生容易遗漏。“碘化铅溶度积的测定”实验二班的课前测试平均成绩(73.9 分)比一班的平均成绩(69.0 分)高出 4.9分，进一步表明微课对于提高学生的成绩有一定的帮助。在课后测试中，水的净化离子交换法、溶液的配制和碘化铅溶度积的测定三个实验，二班的平均成绩比一班的平均成绩分别高出了 0.9 分、9.7 分和 6.2 分，这说明通过微课学习的学生对于知识的理解和掌握能力明显高于传统教学模式下的学生。另外从表 3 中我们看到了一组特殊数据，“水的净化离子交换法”这个实验的课前测试，一班的平均成绩(88.0 分)高于二班的平均成绩(83.6 分)，这可能是学生刚开始对微课这种形式不适应，不重视以及教师督促不够造成的。总体上看，在忽略试题设计难易水平的前提下，微课教学还是对学生知识的理解能力有帮助的。4.2 研究评价 表表 5 “无机化学实验微课教学无机化学实验微课教学”调查问卷调查问卷 Tab.5 Questionnaire for“Micro-course Teaching of Inorganic Chemistry Experiment”调查项目 调查内容 你了解什么是微课吗 非常了解 比较了解 一般 不了解 完全不了解 你喜欢开设的无机化学实验微课吗 非常喜欢 比较喜欢 一般 不喜欢 完全不喜欢 微课可以提高我的学习效率 非常同意 同意 一般 不同意 完全不同意 微课有助于我的掌握实验原理和内容 非常同意 同意 一般 不同意.完全不同意 微课有助于提高化学学习成绩 非常同意 同意 一般 不同意 完全不同意 你观看一节微课视频的频率 3 次 4 次 2 次 1 次 0 次 若有机会，你愿意继续使用微课学习吗 非常愿意 愿意 一般 不愿意 完全不愿意 你认为微课设计合理，内容简洁、针对知识点 非常同意 同意 一般 不同意 完全不同意 微课的视频和声音 非常满意 满意 一般 不满意 完全不满意 本研究对参与微课教学的化学二班的学生进行了问卷调查(发放 50 份，收回 40 份)，具体的问卷调查内容如表 5。通过对问卷调查的结果统计分析可知，有 55%的学生比较了解微课，只有 5%的学生非常了解微课，说明微课在高校中并不普及，大家的认知度还较低。72.5%的学生认为微课的设计比较合理，内容简洁，能有效的针对知识点进行讲解；有 95%的学生认为微课的视频和声音清晰，非常满意微课制作的质量。87.5%的学生喜欢开设的无机化学实验微课，62.5%的学生愿意继续使用微课学习，说明微课在学生中的接受度还是挺高的。57.5%的学生认为微课可以提高学习效率和学习成绩，85%的学生认为使用微课有助于掌握实验原理和内容，说明在传统教学过程中使用微课教学有助于提高教学效果。大部分学生观看微课的次数在 12 次，观看微课 34 次的学生仅仅占有 7.5%，这可能是由于学生使用网络不是太方便，需要耗费大量的手机流量造成的。总的来说，学生普遍认为微课的教学方式很有效果，但是也有一些学生提出可采纳的建议，如：微课中增加一些典型习题的讲解；能够使师生线上互动；拓展一下课本外的知识等等。5 总结总结 微课作为一种新兴的教学形式，将其与传统教学相结合不仅顺应了时代的发展，而且是现代教育信息化改革的一种探索模式。通过微课在无机化学实验中的应用，发现微课确实能够提高学生的学习兴趣和成绩，更好的培养学生的科学素养和实验技能，更有利于创新人才的培养。参考文献参考文献 1孙家娟，范广，马占营微课在大学化学实验教学中的应用J西部素质教育，2015，11(1)：87-89 2胡铁生 微课：区域教育信息资源发展新趋势J 电化教育研究，2011，10：61-65 3梁乐明，曹俏俏，张宝辉微课程设计模式研究基于国内外微课程的对比分析J开放教育研究，2013，19(1)：65-73 4关中客微课程J中国信息技术教育，2011，17：14 5胡铁生，周晓清高校微课建设的现状分析与发展对策研究J现代教育技术，2014，24(2)：5-13 6胡铁生微课的内涵理解与教学设计方法J广东教育(综合版)，2014，4：33-35 7刘红霞，赵蔚，等基于“微课”本体特征的教学行为设计与实践反思J现代教育技术，2014，2：14-15 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