“大学化学”实验线上线下混合式教学探索与实践

粟银 田晓霞 马丽斯 林梅

摘要课内实验是大学化学教学中的重要一环。但当前，由于学时少、知识点多及学生差异性大，使得大学化学实验教学难以有效开展。为了解决这一问题，基于互联网和各种信息技术的发展，提出在大学化学实验教学中开展线上线下混合式教学。通过实验教学内容的优化、线上教学平台的建立，实现了课前线上预习、课中线下互动及课后线上线下讨论的教学过程。学生的空闲时间得到了有效利用，最终，显著提高了教学效果。

关键词 线上线下 大学化学实验 混合教学

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.27.037

Exploration and Practice of Online and Offline Mixed Teaching of College Chemistry Experiment

SU Yin[1]， TIAN Xiaoxia[1]， MA Lisi[1]， LIN Men[2]，

（[1]Foundation Department， Air Force Engineering University， Xi’an， Shaanxi 710051；

[2]School of Aeronautical Engineering， Air Force Engineering University， Xi’an， Shaanxi 710038）

AbstractIn class experiment is an important part of college chemistry teaching. However， at present， due to less class hours， more knowledge points and great differences among students，it is difficult to carry out college chemistry experiment teaching effectively.Inordertosolvethisproblem，basedonthedevelopmentofInternetandvariousinformation technologies， itisproposedtocarryoutonlineandofflineHybridTeachingincollegechemistryexperimentteaching.Throughtheoptimization ofexperimentalteachingcontentandtheestablishmentofonlineteachingplatform，theteachingprocessofpreviewonthefront line， interaction in the middle line and offline and online and offline discussion after class is realized. Students’ free time has been effectively used， and finally， the teaching effect has been significantly improved.

Keywordsonline and offline； college chemistry experiment； mixed teaching

0引言

大学化学实验是大学化学课程教学过程重要的实践环节，是巩固理论知识、培养实验技能与创新能力、培养科学精神的手段，在高等学校人才培养中是不可替代的一环。然而，大学化学实验教学中存在学时少、知识点多及学生差异性大这些问题，影响了大学人才培养质量。

互联网技术发展、在线平台建设、数字化教育资源的出现等都是现代教育技术的主要呈现形式，将在线的网络资源应用在线下的教学中产生了线上线下混合式教学模式，这种模式解决当前教学中出现的一些问题，效果明显。全媒体时代的互联网，“云+网+端”成为信息时代的新型基础设施，为线上线下教学一体化提供了基础支持。依托这一基础，很多教学平台、高校、个人推出了线上教学视频及课件，学生可以根据需求加以学习，解决了各地、各学校教育资源分配问题，时间、空间问题。传统教学中都是教师单向输出，学生被动接受，老师是课堂的中心，混合式教学把学生作为中心，所有的教学活动以学生的学习效果为中心。[1]混合式教学可以用技术的手段给学生示范、训练动手能力，提供网络资源；利用网络平台可以直播授课、观看视频、作业自测、交流讨论等，能提高师资的利用效率，学生按照自己需求观看课件，提高师生间交互程度；有的平台能精细掌握学生的情况，实现因材施教；这种模式给课堂留下了更多深入探讨的时间。这样，学生在课前-课上-课后整个学习过程的每一个环节都最大限度地发挥主观能动性，教师也可以减少授课环节的一些重复工作量。

本学科组根据《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》，发展以互联网为载体的教育模式，并将现代教育和传统的实验教学结合，利用互联网开展实验教学，提升实验教学质量，形成信息化教学条件下的线上线下实验教学新模式，打造现代化教学平台，提升大学化学的教育教学质量。

1我校大学化学实验教学现状

我校“大学化学”课程开设，一部分是面向后勤学院所属专业的学生，作为一门重要的专业基础必修课程；另一部分面向其他专业全期学生，作为选修课程；大学化学实验作为课内实验，是大学化学课程的组成部分。学生来自五湖四海，人数多，他们的实验基本理论、基本知识、基本技能差异性极大。中学阶段，鉴于学校条件和高考压力，老师通常将化学实验当作理论课讲解，学生死记硬背实验条件、反应过程、实验结果；有的老師可能会播放演示实验；极少数老师会给学生进实验室的机会，即使有，时间也特别有限。这样，形成了学生对化学实验是完全陌生的局面，面对常规仪器的操作都无从下手。即使有基础稍好的同学，能够按部就班完成实验步骤，却难以理解与消化实验内容，巩固和延伸理论知识。

学生实验前要求阅读实验教材，掌握实验目的、原理、方法与步骤等内容，其中涉及的原理、仪器规范使用方法、数据处理软件这些要求在预习阶段要完全掌握，学生结合预习内容完成实验报告册的预习部分。实际上，学上往往直接摘抄实验教材内容；同时，开放性的实验资料并不多，学生使用互联网的时间有限，针对性个人的预习实现不了。传统实验教学时，教师需要完整讲授实验原理、方法、步骤等内容，提醒学生实验注意事项，学生才实验。实验仪器不知操作、实验原理不求理解、实验现象忽略不计，在学生中是常态。经过实验“流程”，大多数同学能独自按部就班完成，有的同学需要老师或同学手把手指导，有的同学在别人调节好的仪器上直接测量，个别同学直接抄袭或编造数据。实验课上师生全程缺乏一个及时交流反馈时间、途径，缺乏师生互动、同伴协作和交流、实现不了答疑解惑、消化实验内容的目的，更谈不上创新能力与创新思维的培养。

大学化学实验作为课内实验，没有专门的考核，检查学习效果主要是通过实验报告的完成情况来判断。每一次实验报告按5分制判阅，学生取得的分值由完成度来决定，实验成绩由学生所有实验报告的分值决定其档次。实验成绩总分为30分，按照学校规定，结合成绩档次，每个学生可以得到一个绝对分。这种模式忽视了忽略实验过程中学生的表现以及对实验结果、现象的分析，这种评价方式形式单一且不能实现实验教学目的。

2大学化学实验线上线下教学实际运用

2.1优化大学化学实验内容与体系

化学实验教学是让学生通过实际操作，观察实验现象来进一步理解理论知识，形成观察、分析、解决问题能力，培养化学素养和科学精神。依照新的人才培养方案制定的大学化学教学计划中，大学化学实验教学是其重要的组成部分。为了适应化学实验混合式教学的发展，在分析了大学化学实验教学现状及其普遍存在的问题的基础上，结合大学化学实验教学实际情况，根据优化后新版《大学化学》教学内容，设置化学热力学、化学动力学、化学平衡、氧化还原反应和电化学四个模块实验，根据实验特点分为实操实验和仿真实验，鼓励学员应用所学的化学知识，根据实验题目，自主查阅参考资料，自主设计实验方案，自选与组装实验设备，自拟实验操作过程，提出线上线下混合式教学模式下“大学化学”实验教学体系（见图1），整合传统实验教学资源优势与信息化手段的高度融合，加大大学化学实验教学资源利用，突破原来大学化学实验模式，优化重整大学化学实验教学内容，从而保证教学质量与效率。

2.2改革教学模式

依据“线下课堂教学为主，线上教学为辅助”的原则，[2]按照“课前预习-课堂学习-课后巩固复习”的环节，开课前教师通过微信群、二维码、服务器、QQ等多种平台发送教学资源，这些资料包含微博、在线课堂、Mooc、远程教育、公众号、微课等整合的教学资源，有视频和音频、图片、图表、文字等多种形式。教师指导学生在线上完成实验的基础知识学习，如容量瓶、移液枪、分光光度计、水热釜、综合热分析仪、电化学工作站等的基本应用；课堂上教师有针对地进行重点、难点讲解和指导，如电化学测定的三电极体系、振荡反应终点的识别等；课后教师引导学生针对实验出现的问题进行分析和扩展，如电化学工作站的广泛应用及结果分析。开通网上预约、在线答疑等教学活动，消除时空的限制。这种设计模式激发学生学习欲望和热情，根据不同层次学生的兴趣和需求有选择地学习，改变了传统教学過程实验预习的单一性，便于牢固掌握实验原理和方法，更能发挥学生的认知主体作用。

2.3创新教学手段

传统的“大学化学实验”教学都是学生根据预习-实验-写报告的环节来完成，这种方法的弊端就是老师讲解较多，学生不钻研，实验过程中错误百出。比如移液管常用大拇指堵，分光光度计不工作时盖子盖住等问题层出不穷，同时由于老师不能及时看到所有同学的实验过程，不能随时发现问题、指出问题，会影响学生在理论知识运用、实验能力训练、综合素质培养等方面严重不足，鉴于这种情况，可以通过信息技术和现代化教学手段来提升教学效率。[2]4G、5G智能手机的硬件平台可以为大学化学实验教学服务。可以通过手机连接无线投屏器虚拟WiFi系统，将智能手机的屏幕显示在投影仪的屏幕上，智能手机可以播放常规的PPT、Word和PDF文件，还可以现场直播老师和学生的操作，讲述仪器操作时可举着手机或利用简易的手机支架，现场直播教师的操作；实验过程中，指导教师可以随时直播学生的实验操作错误，及时纠正其他学生的类似错误。

2.4创建综合性实验教学平台

实验教学平台设有预约系统，可以预约创新型实验时段、大型仪器使用时段；也设有交流平台，学生可以进行交流讨论、求助协助，有利于学生不受时空限制，随时随地学习，有助于实验课堂教学顺利实施。[3，4]

平台设有大学化学实验资源库，鉴于课时有限，将部分实验拍摄成相应的微课视频上传。微课一般是10-15分钟左右的微型教学视频，第一批建设的17个教学视频，基本覆盖教学大纲中要求的所有实验项目，课前通过QQ、雨课堂或网络平台等形式发送给学生。除了视频外，还提供一些化学实验仪器说明书、规范操作，教师也可以根据学生实际情况发布资料，进入实验室前，要求学生学习相关资源，一旦进入实验室，学生可以即刻脱离教材独立动手实验，不需要教师详细讲解实验原理、实验步骤和仪器操作的时间。这样一来，学生有更多的时间进行动手操作，甚至少数优秀的学生临时还能优化、设计实验；教师也有更多的时间监控学生实验过程，解决学生面临的实验问题，还能给教师和学生在课堂上留下时间交流互动。同时积极为拓展学员自主创新实验创造条件，创建了俱乐部，每年为学生开展第二课堂科技创新活动，打造创新实践平台。让学生在自主实验过程中延伸知识层次，并以适当方式激励学生积极主动进行创新实验，培养学生创新能力，提高解决问题实践综合能力。

综合性实验教学平台还包括化学虚拟实验室。鉴于实验室人数多，经费不足，有的化学实验具有一定危险性，实验现象不明显、进程缓慢等原因，有的化学实验不宜在实验室开展。化学虚拟实验室可以弥补以上问题，对现实世界中的化学实验进行模拟。[5]实验者通过交互设备硬件和虚拟实验系统与虚拟仪器进行交互，通过创建好的实验场景、实验内容，完成与真实实验相同的各种操作，并且能观察到实验现象、得到实验数据。根据实际情况，开设了4个虚拟实验，利用虚拟平台学生可以课前预习、签到、实验、评分，学生可以同步看到自己分数，随时提出问题。

3结语

线上线下大学化学实验的教学模式是在传统教学模式的基础上，顺应互联网信息化的产物，是“互联网+”教育的具体落实。利用现代技术的教学资源及平台，学生可以根据自己实际水平进行课前学习，并经过交流讨论和预习检测等环节，熟练掌握化学实验的基本理论、基本知识、基本技能。混合式教学模式实施以来，节约了课堂讲解和操作演示的时间，学生拥有更多时间开展自主实验、探究实验、创新实验。线上线下的混合式教学既弥补了传统教学的短板，也充分利用了互联网的方便快捷，提高了学习积极性，开拓了学生的视野，加强了知识的针对性，提高了课堂效率，实现了学生课前预习、课中互动、课后反馈的教学过程，更大可能培养学生实验技能，真正服务于学生的学习效果。虽然这种教学模式优势明显，在使用时仍要加强教学管理，比如校园网速度、覆盖面积，网络资料的更新等。

课题项目：2019年空軍工程大学重点课程建设项目，《大学化学》课程，编号KJ-19。2020年空军工程大学基础部首批教育教学理论研究基金，基于线上线下《大学化学》实验混合式教学模式探索，部教[2021]4号

参考文献

[1]曾秀琼，蔡吉清，顾昊睿，等.基础化学实验中开展线上线下混合式教学的探索与实践[J].大学化学，2020，35（9）：26-30.

[2]耿萍，张帆.基于微课的翻转课堂教学模式在分析化学实验教学中的探索[J].大学化学，2020，35（1）：12-16.

[3]蔡勇，边卫红，王常勇[J].教学模式及多元化问题探究[J].军事交通学院学报，2016，18（1）：66.

[4]于歆杰.论混合式教学的六大关系[J].中国大学教学， 2019 （5）： 14-18，28.

[5]耿艳香，徐文超，张立毅，等.教学实践中虚拟实验的发展与完善[J].计算机教育，2014（24）：119-121.