互聯(lián)網(wǎng)+”背景下大學化學實驗教學模式探索與創(chuàng)新

“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下大學化學實驗教學模式探索與創(chuàng)新

林    覓，孟慶博，李    輝，崔俊碩，許    旭

（遼寧大學化學院，遼寧沈陽    110036）

摘   要 ：遼寧大學化學院基礎實驗教學中心利用中國大學慕課、微信公眾號 moolsnet、移動虛擬實驗室 Mlabs 等優(yōu)質(zhì)線上教學資源，不斷探索、優(yōu)化、完善實驗課教學模式與課程設計，采用雨課堂 + 騰訊會議模式展開線上網(wǎng)絡教學，構建了多元化、立體化、高效化的化學基礎實驗課程。

關鍵詞 ：有機化學實驗 ；線上教學 ；虛擬實驗

中圖分類號 ：O6-4 ；G642.423 文獻標志碼 ：A 文章編號 ：1003–6490（2020）12–0103–02

Exploration and Innovation of University Chemistry Experiment Teaching Mode Under the Background of“Internet+”

Lin Mi，Meng Qing-bo，Li Hui，Cui Jun-shuo，Xu Xu

Abstract ：The Basic Experimental Teaching Center of the School of Chemistry of Liaoning University uses high-quality online teaching resources such as the China University MOOC，WeChat public account moolsnet，and mobile virtual laboratory Mlabs to continuously explore，optimize and improve the experimental teaching mode and curriculum design，and adopt Rain Classroom+Tencent conference mode launches online teaching and constructs a diversi?ed，three-dimensional and ef?cient chemical basic experiment course.

Key words ：organic chemistry experiment ；online teaching ；virtual experiment

2020 年春季學期伊始，突如其來的一場新冠病毒所引發(fā)的疫情打亂了各所高校的教學安排，阻斷了學子歸校的腳步， 給教學活動帶來巨大挑戰(zhàn)。

為響應國家號召，做好防疫期間“在學不在校”線上教學工作，遼寧大學化學院基礎實驗教學中心基于以往虛擬實驗建設經(jīng)驗，及時更新在線課程建設，努力做到“三變?nèi)?/span>變”。但由于實驗類課程的特殊性，僅僅通過線上講授理論部分，并不能替代線下的實踐操作，學生對實驗內(nèi)容缺乏切身體會。而以前通常作為預習手段的虛擬實驗，在這個特殊時期大顯身手，發(fā)揮了巨大作用[1-2]。但是如何能更加有效的利用、整合線上教學資源，激發(fā)學生興趣，更好地培養(yǎng)學生科研創(chuàng)新精神，這就迫切需要對實驗課教學模式進行創(chuàng)世新探索與改革，以便于更加適應現(xiàn)代化、智慧化教學需求。

1 概 論

隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等科學技術的快速發(fā)展，能夠充分利用中國大學 MOOC（慕課）平臺、微信公眾號 moolsnet、移動虛擬實驗室 Mlabs 和國家虛擬仿真實驗教學共享平臺的優(yōu)質(zhì)在線教學資源。通過不斷豐富和完善教學資源，遼寧大學化學院基礎實驗教學中心優(yōu)化教學設計，采用雨課堂 + 騰訊會議“雙截棍”模式展開線上網(wǎng)絡教學，力爭“停課不停教， 停課不停學”。

這些豐富的線上資源，包含實驗基本原理和操作的講解， 有課件、有視頻、有測試，更有虛擬仿真實驗來助力?；瘜W院基礎實驗教學中心一共開設了28 個虛擬實驗，包含無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗、物理化學實驗和綜

了疫情期間實驗課具體的教學設計和教學開展過程。

教學資源整合，教學方案優(yōu)化

一個完整的實驗過程包括 ：實驗操作，現(xiàn)象觀察，數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)分析，實驗報告和課后思考與討論 [2]。實驗過程最核心的環(huán)節(jié)就是實踐操作這一步驟，這是線上教學無法替代的，但卻受時間和地域限制。同時，線上教學具有不受時間、空間限制 ；學生對于重點、難點可以反復聆聽 ；形式新穎，教學更為直觀、立體等特點。要想將二者有機結合在一起， 彌補各自不足，揚長避短，就要對線上線下教學資源進行科學整合，精心設計教學環(huán)節(jié)。

線下資源

重新篩選實驗內(nèi)容，盡量選擇有與之對應虛擬實驗、慕課資源的實驗題目，便于線上線下結合。制作多媒體課件，教學內(nèi)容要注重對實驗興趣、科研思維與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。精心設計課堂教學，對學生的基本情況進行分析，正確判斷學生對理論基礎知識掌握程度，有意識的啟發(fā)、引導學生，使被動學習向主動學習轉變，注重知識內(nèi)化與遷移?？梢詫⑵?/span>時無法通過板書所展現(xiàn)的素材，以圖形、動畫、視頻等形式加入多媒體課件中。通過微信公眾號 moolsnet 建立課程、項目、操作規(guī)則、測試題庫。每個實驗的測試題庫及操作標準全是化學院結合自身教學特色獨自制定和建設的，真正體現(xiàn)了移動實驗平臺的標準化、規(guī)范化、便捷化和特色化，表1 為微信平臺蒸餾乙醇測試題庫（節(jié)選）。

表1 微信平臺蒸餾乙醇測試題庫（節(jié)選）

type（0

合化學實驗。這些虛擬仿真實驗內(nèi)容豐富，涵蓋化學實驗的

Question

answer right answer

判斷 1 單

Score

（問題）

（答案）（正確答案）

（分數(shù)）

基礎操作和大型儀器的使用，更有綜合型遼寧省級虛擬仿真實驗 ：1,3- 癸二烯的制備與表征、催化加氫制備對苯二胺。將多種元素、不同形態(tài)與教學手段相結合，呈現(xiàn)了一個更為立體的、開放的教學模式，不但提高了學生學習的積極性與趣味性，還鍛煉了學生的實驗能力，拓寬了他們的視野，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新精神。本文以有機化學實驗課為例，詳細介紹

收稿日期 ：2020–09–14

基金項目 ：遼寧省教育廳 2018 年無水無氧條件下 1，3- 癸二烯的合成及表征移動虛擬仿真實驗項目 ；遼寧省教育廳 2019 年易

燃易爆類對苯二胺合成催化加 ；遼寧大學 2018 年教改項目與創(chuàng)新思維相結合的研究型實驗教學模式的改革和實踐

（JG2018ZC52）。

作者簡介 ：林覓（1985—），女，遼寧黑山人，實驗師，主要從事有機化學實驗教學工作。

選 2 多選）

如果液體有恒定的沸點，就是純物質(zhì) yes、no    no    0    1

蒸餾時，冷凝管水流方向為從高到低 yes、no    no    0    1

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2020年12月    Chemical Teaching    Chemical Engineering Design Communications

線上資源

教師通過中國大學 MOOC（慕課）平臺搜集相關課程， 從中挑選適合本院校學生的基礎實驗課，實驗內(nèi)容和所用儀器設備盡量與本校一致。學生可以通過實驗操作視頻，詳細了解整個實驗過程裝置的搭建，反應特有現(xiàn)象，產(chǎn)品的性狀。整個教學過程更為直觀立體，彌補了以前線下課堂講授的不足。通過視頻教學，學生能更好地領會實驗課的重點、難點和注意事項，這對于規(guī)范實踐操作、提高實驗產(chǎn)率、降低實驗風險有著重要意義。

為了彌補線上實驗課不能實地操作的缺點，還可以采用虛擬實驗 [3]。同時，由于有機化學實驗的一些特點，比如試劑毒性大、不環(huán)保，反應條件苛刻、要求無水無氧環(huán)境，反應具有一定危險性、易燃易爆等，很多有機實驗無法在教學中開展， 因此在這個特殊時期，開展虛擬實驗意義格外重大。虛擬實驗既能彌補無法實地操作的不足，又能讓學生拓展視野、學識。除了開展常規(guī)基礎虛擬實驗，比如蒸餾、回流、乙酰苯胺合成、咖啡因提取等實驗，還開設了無水無氧1,3- 癸二烯的制備及表征和易燃易爆類對苯二胺合成催化加氫實驗兩個綜合實驗。通過 Mlabs 移動仿真虛擬實驗平臺對無水無氧、催化加氫反應過程進行模擬。使用多種表征手段，既涉及手套箱、薄層色譜、旋轉蒸發(fā)儀、減壓蒸餾等操縱訓練，還有大型儀器設備氣相色譜紅外、核磁操作訓練。虛擬實驗可以幫助學生掌握 Grignard 反應、Claisen 酯縮反應、高壓催化加氫等反應的實驗原理，補齊實驗條件限制導致的實驗教學短板，在達到教學大綱所要求的教學效果的同時降低實驗成本和危險性。在虛擬實驗教學過程中提高學生的自主學習能力，激發(fā)學生的科研探索精神，促進學生綜合素質(zhì)的同時注重個性發(fā)展，提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量，圖1 為 Mlabs 蒸餾虛擬仿真實驗界面。

圖1 Mlabs 蒸餾虛擬仿真實驗界面

教學開展過程

教學前期準備

有機化學基礎實驗室在學院和領導的指導下，早在2018 年就率先將移動虛擬實驗室這一新技術應用于實踐教學當中。通過移動實驗、線上學習等優(yōu)質(zhì)教學資源的共享，虛擬仿真與實踐操作相結合的教學手段，實現(xiàn)了有機化學實驗的信息化改革。有機化學實驗員和公司技術員根據(jù)以往經(jīng)驗，制作moolsnet 平臺和 Mlabs 虛擬實驗軟件操作指南?；瘜W院基礎實驗中心推廣有機實驗教學成果，為教師開展培訓，其他實驗教學小組學習在 moolsnet 平臺上的課程創(chuàng)建與管理，構建習題庫和操作標準。

為了確保實驗課線上教學的順利展開，各個實驗小組在開課半個月前就開始積極備戰(zhàn)，不斷完善教學預案。各個實驗小組根據(jù)不同學情，精心挑選比對虛擬實驗 ；建立了不同專業(yè)（包括環(huán)境、生命、制藥、食品專業(yè)和留學生）的學生QQ 群和微信群，核對名單確保每名學生全部進群，教師上傳電子版教材和慕課資源。建立班級后，教師利用雨課堂和微

信群發(fā)布公告，上傳學習資料，告知學生每節(jié)課要求，需要掌握的知識點，帶領學生熟悉虛擬實驗操作。

學生則根據(jù)教師發(fā)布的內(nèi)容提前做好功課，熟悉雨課堂、微信平臺和移動仿真實驗室的使用流程，通過虛擬實驗對實驗操作進行預習。教師和學生通過騰訊會議和微信群關于各大平臺使用和虛擬實驗展開熱烈討論 ；教師利用小視頻講解、指導學生如何操作。極大地培養(yǎng)了學生自主學習能力，激發(fā)學生興趣，提高了預習效果。

開展線上線下混合教學

在實驗課程方面，教師按照教學計劃，通過雨課堂和騰訊會議開展線上教學 [4-5]。教師提前在微信群里發(fā)布二維碼，學生掃碼簽到，按時進入網(wǎng)上課堂。學生在微信公眾號 moolsnet 平臺進行測試，只有測試達到一定分數(shù)才合格，允許通過。每名學生測試時，試題都是從題庫隨機抽選自動生成，同時測試小程序還有防止截屏、防止退出系統(tǒng)查找答案功能，均起到防作弊功能。

教師通過網(wǎng)課講解實驗原理、要點、應注意的問題，拓展每個實驗關聯(lián)的知識，更加注重啟發(fā)式、互動式教學。學生通過測試和虛擬預習后，知道自身不足，帶著問題上課， 師生之間充分互動，教學效果更勝從前。實驗操作視頻教學， 打破傳統(tǒng)實驗課僅靠板書和教師講解的局限性，學生不僅能提前看到裝置的搭建，更能觀察到實驗現(xiàn)象與結果，學生在動手操作時能做到心中有數(shù)，大大提高實驗的準確率。

教學反思

教學團隊并通過后臺查看數(shù)據(jù)，及時了解學生動態(tài)，掌握學生測試和虛擬完成情況，通過這種新型互動和智慧型教學模式，老師可以更好地掌握學生預習情況，授課更有針對性， 確保教學質(zhì)量，促進現(xiàn)代信息技術與教育教學的深度融合。

結束語

我院基礎實驗教學中心借助騰訊會議、雨課堂、中國大學慕課平臺、微信公眾號 moolsnet、移動虛擬實驗室 Mlabs， 構建了多元化、立體化、高效化的化學基礎實驗課程。教師借助線上平臺師生互動，通過電子信息化功能把控教學進度， 利用演示視頻和虛擬實驗進行有效補充，根據(jù)大數(shù)據(jù)報告進行整理、分析。但是由于實驗課程的特殊性，線上教學不能完全照搬線下教學內(nèi)容，線上教學不能取代實踐操作，學生返校后仍要進行操作訓練。想要取得更好的教學效果，“互聯(lián)網(wǎng) +”背景下大學化學實驗教學模式仍然需要進行更多的探索與創(chuàng)新。

參考文獻

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