分析化学网络教学系统的开发*

李德亮 常志显 张凌 贺月红

(河南大学化学化工学院环境与分析科学研究所 河南开封 475004)

分析化学课程是化学、化工、环境、医药、生命和材料等专业的必修基础课，具有信息量大、发展迅速、多学科交叉、应用广泛、学习者多等特点。为了满足社会发展的需求以及继续教育和函授教育的需要，有必要加强分析化学网络课程建设。同时，网络教学的创新型教学模式能弥补传统的 “教师讲授-学生学习”模式交流不足的缺点，既为学生提供了个性化的学习环境，又为协作化学习提供了强有力的支持，已逐步成为现代教育的重要组成部分[1]。据此，我们在原河南省分析化学精品课程的基础上，开发了河南大学分析化学网络教学系统，利用网络教学跨时空、大容量、共享性、交互性的特征，集网络化教学、多媒体教学、课件制作与研究性学习于一体，为学生创建了一个可供其自主学习的环境，以推动“以教师为中心向以学生为中心转变”的教学模式的改革[2]。

1 分析化学网络教学的现状和应用价值

分析化学网络教学在国外与我国情况类似，都是与本地区的网络发展趋势一致。发达国家特别是北美地区的分析化学网络教学发展较好。他们的研发比我国略早，其基本框架与我国的分析化学网络教学基本相同，一般都包括影音动画、讲义、电子教案、试卷库等部分，这些在学校的网页上一般都能找到。其教学内容和国内的分析化学网络教学也比较接近，但所提供的彩图、Flash动画和教学视频往往比国内略多一些；其教学语言通常比较规范，表现形式很丰富，值得学习。其发展趋势是向优质视频、丰富多彩页面、师生对话方面发展。

目前，我国一些高等院校(如：中山大学、大连理工大学、华南理工大学、广西中医大学等)已经开始研究和实施分析化学网络教育，开设了一些网络课程，但总体较少。很多院校的教师也正在积极探索校园网在高等教育中的应用模式，纷纷设立教学网站，让自己的课程上网，使得正在学习这门课程的学生可以在网上学习。然而，这些网络教育多是立足于本系或本校，以学习这门课程的学生为对象，以改进教学手段、提高教学效率为目标，故不同于远程教育的独立的网络课程，而是有自身的一些特点[3]。然而，对大多数已经工作的人而言，他们一方面希望能够再返回学校充电以弥补在工作中发现的不足，但另一方面他们因为工作忙碌而没有足够的时间来进行正规学校教育。网络教育最初正是从成人教育开始的。近年来，虽然成人教育招生规模有所增加，在校学生人数增多，但一般的成人教育院校仍旧运用传统的教学模式组织教学，而且受自身办学条件的限制，教学设施和资源往往显得过于紧张；这就使得管理者必须在硬件和软件上都要加大投入，寻求更广阔的办学空间，而建设现代远程教育中心，发展网络化教学是一条很有效的途径。

网络教学是一种以学生为主体的教学模式，强调对学生自主性和创造力的培养和以资源为基础的学习；具有个性化、支持协作、强调交互和反馈等特点，是不同于传统教学的新教学模式。它打破了传统教学模式在时空上的限制，采用先进的教学手段和教学方法，可以实现个性化教学，不仅可以提高教师、学生工作和学习的效率，降低教师的工作压力，减轻学生的学业负担，增强学生的自主学习积极性，发挥计算机和网络在教学中的作用，而且也有助于学习者及时了解自己的学习状况，重新调整学习计划。

2 分析化学网络教学系统的结构和特点

分析化学理论课的不少内容是抽象、概括的知识，对于这些内容，单靠语言和文字的描述让学生充分理解并留下深刻印象是比较困难的。采用网络教学能实现用传统教学方法效果不理想或难于达到的教学目的，把分析化学中的抽象问题形象化、动态化，充分调动学生的耳、眼、手等器官，提高学生学习的主动性和积极性[4]。关于分析化学方面的网络课程越来越多，各有特色，我们之所以开发这个系统，主要是为了弥补已有系统在内容上的不足(如大多数网络课程没有智能组卷及自我测试系统)，探索新的分析化学教学模式。

2.1 开发理念

我们的开发理念是：体现以学生为本，激发学生的学习兴趣，突出分析化学的实践性，实现资源共享。据此，我们坚持布局合理、风格简洁、构架大方、主次分明、重点突出、功能齐全、操作方便的原则。(1) 完善已有的分析化学多媒体教学课件；增加试题数据库；编写Web界面的网上学习程序，开发一个较完善、通用性较好的网络教学系统。(2) 建立了分析化学在线自学与自测系统，完善了该系统的教-学网络交互功能，使其既可作为学校发展远程教育的重要平台，又能使学生方便地通过校园网和Internet，对分析化学课程进行学习和自测，以达到辅助教学。(3) 建立一个开放的虚拟网络分析化学积件库，使分析化学工作者在使用本资源的同时也成为该资源的建设者，以实现多人辅导、丰富教学的现代网络化教学模式，优化教师资源配置。尽量使所开发的体系具有科学性和实用性。

2.2 体系结构及主要特点

教学平台设计成一体化结构，在栏目设定上做到界面简洁、分类清晰、操作简单，使师生能容易地运用教学平台开展网上教学和学习。在系统设计和开发上确保性能稳定，注重资源安全保护[5]，运用模块优化结构，设计并提供不同功能的模块，让教师根据教学的需要选用。这些不同功能的模块能支持多种教学模式、多种媒体格式和多种课程开发工具，兼容性好，并采用通用文件存储格式，支持局部的更新和扩充。

我们开发的教学平台主要包括课程简介、教师简介、教学大纲(包括化学分析、仪器分析、化学分析实验和仪器分析实验教学大纲)、教学研究(包括教材与资料、教学改革和教研成果)、考试考核、教学效果、在线辅导和使用说明等8个栏目。学员可以通过这8个栏目访问平台的相关内容(图1)。

图1 分析化学网络教学平台层次结构图

通过平台首页的各个栏目，学员可选择自己想要进入的界面，对教学系统进行初步了解，以便有效地进行接下来的学习，如我校分析化学课程及教师简介、教学大纲、教学研究、考试考核及教学效果等。在线辅导则为教师和学生提供了交流平台，学生通过提出疑问，写出自己不明白或不理解的问题，由相关的教师来解答，从而营造了一个真实、互动的学习环境。

教学内容包括化学分析和仪器分析两大部分，各种分析方法既自成体系，又相互联系。在教学过程中，我们坚持以学生为本的理念，以教育理论为指导，以激发学生学习兴趣为切入点，以培养人才为目标，以计算机技术为辅助手段，以科技的发展及社会需求为动力，使学生通过对本课程的学习，掌握分析化学的基本原理和测定方法，建立起严格的量的概念和创造性思维方法，为后续课程的学习和工作奠定了基础。

分析化学网络教学系统构建的功能模块主要有：电子教案、网络课件、视频教学、实验教学、课件素材、习题解答、试题库与模拟试题等(图2)，几乎包括了分析化学课程的整个教学过程，因此可以辅助分析化学的教学，帮助学生完成学习任务。

图2 分析化学网络教学模块层次结构图

(1) 电子教案和网络课件涵盖了所有理论教学内容。电子教案相当于课本内容的再现，通过选择所要学习的章节，学员可以自由学习；网络课件则采用PPT形式，将课本内容展示给学生，重难点突出且清晰明了；在PPT的左侧设有目录栏，可以选择相应条目进行学习。化学分析部分包括：绪论、定量分析概述、酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定、重量分析与沉淀滴定法、吸光光度法、分析化学中的数据处理、常用的分离与富集方法、定量分析的一般步骤；仪器分析部分包括：引言、气相色谱分析、高效液相色谱分析、电位分析、极谱分析、电解分析和库仑分析、原子发射光谱分析、原子吸收光谱分析、紫外吸收光谱分析、红外吸收光谱分析、质谱分析、核磁共振波谱分析。

(2) 视频教学和实验教学能生动形象地展示教学的整个过程。这个模块是按教学大纲规定的理论教学和实验内容来设计的。每个实验都有实验原理、实验操作、实验视频，有些实验还有动画模拟。这些能为学生自学提供很大的方便。分析化学实验的模拟教学比单纯的课堂讲解更能给学生留下深刻的印象，具有丰富的表现力、良好的交互性，有助于提高学生兴趣，帮助学生掌握重点难点知识。

(3) 习题解答、试题库和模拟试题都设有多种题型，分别用于检测和巩固学生的基础知识。在习题解答中，每一章节的每一道习题都有相应答案，有助于学生在线学习。在试题库(智能组卷)中，学生可以自由选择练习的类型题库，提交后就可及时检查答案是否正确；这样学生可以很方便地检测自己对所学内容的掌握情况，及时调整自己的学习方法和进度。另外，对于检验教学效果和教学质量也能起到积极作用。

试题库(智能组卷)是我们设计的分析化学网络教学系统有别于其他教学平台的突出特点。由于试题库建设是一项工作量大、专业性强、复杂而又繁琐的工作，所以大部分教学平台缺乏此项内容。首先，我们积极组织教师共同商讨考试大纲的制定，对于知识点的覆盖进行全面探讨；其次，根据学生对于知识点练习题的掌握情况，进行试题库试题的编写制作；最后给出合理的评价方案。目前我们的智能组卷收集了国内主要高校使用的化学分析、仪器分析教材和习题集，共收集整理习题8000余个，其中化学分析和仪器分析各约占一半，基本涵盖了目前分析化学教学的各类题目。

为了让学生循序渐进地掌握各章的重点和难点，教师在讲好每堂课的前提下，组织力量完善每章的题目，按章节、题型、知识点的深度、难易程度等组建试题库。这样既能综合考察学生的基础知识、创新意识和综合能力，也降低了教师出题的工作强度，节省了教师的时间和精力。

(4) 丰富的课件素材库能激发学生的学习兴趣。各个素材都对应有生动的动画，形象地展示了实验及反应发生的现象。

(5) 在以上所介绍内容的基础上，我们还在首页设置了留言簿和会员登录界面。学生需先注册并设定自己的个人信息后，才能登录进入各个界面进行学习。留言簿主要是为学生设定，登录进入后可以交流学习经验，谈论学习中所遇到的问题。这也是大家对我们所做系统的一个交流评价的平台，可进行师生交流、师师交流和生生交流。该系统能促进师生的沟通，打破了时间和空间的限制来发表见解，实现自由交流。

在课堂上，教师要面对众多的学生，每个学生在学习上除了表现出诸多共性外，还有许多个性化的问题。如每个学生对学习中不理解的方面可能不尽相同，理解问题的角度、感兴趣的方面也可能各异，甚至有的学生会对教学中的某些问题有自己的不同看法。我们开辟的留言簿等栏目，可以增加学生与教师之间进行交流的可能性，使教师能关注不同学生的体验及个性。

(6) 形成学生在网络课程中的中心地位。在整个教学过程中，将教学内容按知识点划分为基本单元后编写网页。全课程分为五大功能网页库(后台管理网页库，数据处理网页库，留言评论网页库，投票评论网页库，登录注册网页库)和八大功能模块(电子教案、网络课件、视频教学、实验教学、课件素材、在线辅导、试题库与模拟试题)，构成了以学生为中心的课程资源配置。

综上所述，基于多媒体和网络技术的分析化学网络教学系统将需要呈现的课程内容，以多媒体、超文本等方式进行集成、加工处理，并转化为数字化学习资源。这样一是有利于培养学生的创新能力，调动学生学习的主动性和积极性，使他们能巩固理论知识，掌握实验操作技能；二是能减少教师的授课压力，提高教学效率；三是可改善资源缺乏的现状。

3 结束语

我们的分析化学网络教学系统从2008年开始试运行，并逐年进行修改和完善。几年来，在我们的分析化学教学过程中起着重要的作用，不仅推动了教师的教学，而且激发了学生的学习兴趣，较好地调动了教师和学生两方面的主动性、积极性。正如一位函授生所言：“此系统的应用，节省了我们的不少时间和电话费、交通费，直观地了解了一些分析仪器和分析实验的操作，及时地检测了我的学习效果，提高了我的学习兴趣，扩大了我的视野”。该系统也得到了校内外同行和学校管理部门的赞誉。他们认为：像我们这样逐年修改和完善的分析化学网络教学系统将是一个经久不衰的系统，是实现研究性学习和自主学习新型教学模式的好形式；作为课堂教学的延伸，其克服了传统课堂教学的局限性，形成了一种开放式的教学模式，并采取有互动交流的教学方法，可以真正起到教学辅助和拓展知识途径的作用，实现个性化学习。这些为在新形势下探索现代化分析化学教学开辟了一条新的道路。

[1] 张华.现代有机波谱分析.北京:化学工业出版社,2005

[2] 高雷,任慧玉.江苏高教,2009(2):88

[3] 居来提·沙比尔.中国远程教育,2005(15):30

[4] 叶汉侠,夏静芬,林建原,等.实验室研究与探索,2009,28(5):64

[5] 范晓莉.实验室研究与探索,2006,25(8):939