开展线上医学化学实验教学的探索

李 雪，王浩江 (山西医科大学基础医学院化学教研室， 太原 030001； 通讯作者)

化学是一门与实验相辅相成、相互依托的课程。因此，化学课程的完整学习包括理论课的系统学习以及在实验室开展规定课时的化学实验教学。大学化学实验的开展旨在让有一定学习能力的学生在理论学习的同时，通过实验验证客观的化学反应规律，实现理论和实验现象的相互印证，从而揭示化学反应的规律，加深学生对化学基本理论的认识和理解。大学化学实验的教学重点是激发学生的学习兴趣，培养学生的实践动手能力、创新能力，帮助学生形成基本的实验技能和良好的操作习惯，提高学生的综合素质[1]。

大学化学实验作为科学教育专业非常重要的先期课程，是培养学生实践能力和创新思维能力的重要途径，其教学目的是训练学生化学实验的基本技能，其教学目标是进一步培养学生的科学思维能力、实验操作及实验设计能力[2]。化学实验可以让学生直观地感知所学习到的化学理论知识，通过化学实验，可培养学生动手操作、独立思考、观察记录、分析归纳和撰写报告等能力，使得学生更深入、具体地认识客观世界。在医学院校中，医学化学实验作为一门实验课程，旨在培养学生的动手操作能力及提出问题并解决问题的能力，培养医学生较高的科学素养，提升医学生的科研素质，为其今后的科研及事业发展奠定基础。适量的实验教学对于理论知识的巩固学习以及对于书本理论更深层次的理解有着很大的辅助作用，同时也可提高学生对生命科学研究的兴趣和爱好，激发学生的动手能力及对科学研究的兴趣，为今后从事医学相关工作打下坚实的基础。传统的化学实验采用的方法是学生进入实验室，利用实验室提供的仪器药品，在教师的指导下开展实验。然而，2019年12月始，因学生无法返校，医学化学实验课的开展受到阻碍，学生无法集中在实验室开展化学实验。如何在保证教学质量和达到教学目的的前提下，制定合理的教学计划，构建完善的知识体系[3]，开展新形式的化学实验，成为新的思考和挑战。

随着信息技术的不断发展，社会高度信息化，教学教育改革与信息化有了深度融合交叉。教学信息化为新形式实验课程的开展奠定了基础[4]。随着电脑以及手机在社会层面的普及，为化学实验课程的开展提供了新的方法以及多种可能性。因此，新形式化学实验课程的开展主要利用互联网来实现，从而发挥信息技术在教育资源配置中的独特优势，利用互联网思维建设网络课程，扩大教育服务的有效供给[5]。本文列举了以下三种化学实验室开展线上化学实验教学的方法。

1 利用慕课资源进行医学化学实验教学

传统的教学通常采取以教师为中心的教学模式，教师根据教学大纲完成备课，结合教材内容，在传统课堂上展开教学活动，遵循教师讲课、学生听课的模式。在这样的传统模式下，学生被动接受知识，因此，学生较难或者较慢进入教学大氛围。慕课(massive open online courses，MOOC)，是一种大型网络开放式课程，是一种在线上开展并全程免费的课程。MOOC平台针对所有线上学生用户免费开放，学生可以自由取得其需要或感兴趣的课程以及教学资源。MOOC平台没有听课人数的限制，也没有传统教学当中教室容量的限制，给予了教学方式更大的空间以及更多的可能性。MOOC作为一种崭新的资源共享与教学模式，实现了教育资源的最优化配置，并在实践中取得了较好的成果。MOOC教学模式能够克服传统教育的弊端，从多个方面为学生提供从浅层学习向深度学习转变的环境条件、资源内容和方法策略，提升学生的创新能力、问题解决能力、批判性思维和知识构建能力等[6]。

例如，当需要学习无机化学实验“硫代硫酸钠的制备”实验内容时，学生可登录中国大学MOOC平台，搜索“无机化学实验”课程，此时会看到由西安交通大学、天津大学、大连理工大学等多所院校上传的线上无机化学实验课程；选定天津大学，进入其实验内容列表，选择“硫代硫酸钠的制备”实验，可观看具体的实验原理及实验内容讲解。此外，对于同样的“硫代硫酸钠的制备”实验内容，学生可自行依次观看不同院校的课程，进行比较对比，同时加深学习印象。此操作简单易行，极大方便并丰富了学生的线上学习。

MOOC的出现，促使高校的教学活动变得更加简单、高效且灵活。在中国大学MOOC平台中，实验教学内容丰富且涵盖面广泛，充分实现了教育的多元化，极大地丰富了教育资源，实现了优质教学资源的无界限有效共享，同时也地降低了教学成本。此外，对于一个相同的实验内容，MOOC平台汇集了数十个重点高校的内容讲解及实验操作演示。学生可以通过不同院校的不同讲解，多方面地学习，利用广泛的资源来扩充自己的知识组成。对于同一个实验，学生可以反复观看，加深印象，在一定程度上解决了由于课时关系学生只能做一次实验，对实验内容印象不深、对实验原理理解不深的现实问题。重复观看线上实验同样也有助于学生扎实稳固已经学习过的理论知识。对于一些有一定危险系数的实验，网络教学更加安全便捷。在保证安全的情况下，学生学习实验过程，从而进一步加深印象。在开放的网络平台上，学生还可自行选择感兴趣的课程，从被动学习、被动接受知识变成主动学习，极大提高了学习效率。

2 利用线上直播进行医学化学实验教学

网络直播是一种能够实现实时转播的教学方式。其优点在于，没有时间与地点的约束，相比于传统教学选择余地更大，它既可以减少成本，也可以将教学内容高效、快速地传播。在以直播的方式进行教学的过程中，教师与学生突破空间限制，利用网络平台实现了面对面授课，实现课程讲授的及时与高效性。直播过程中，教师可以利用音频+视频+文档+文字的多维手段进行教学，使得传输效果更加便捷高效，相比于单一的板书，教学资料的传达也更加详尽。因此，教师利用直播远程授课也成为重要的教学方式之一。

在超星教育平台上，利用线上直播的方式，教师可以直接将实验过程示范给学生观看，在直播的过程中，需要注意到的问题都可被教师随时强调。整个过程相当于是一次完整的带有讲解的实验演示，能够让同学们在很大程度上加深实验的印象。在直播过程中，学生可以随时提问，教师随时解答，这就保证了课堂的互动性。直播课程是一种无限接近现场教学的教学方式。

以“酸碱滴定分析”实验为例，教师在实验室提前准备好实验仪器(分析天平、酸式滴定管、碱式滴定管、移液管、烧杯、洗瓶、称量瓶等)，实验试剂(0.1 mol/L NaOH溶液、酚酞指示剂、邻苯二甲酸氢钾等)。当直播开始时，教师结合理论课的内容讲解酸碱滴定实验的原理，通过直播镜头一一列举本实验所用到的实验器材以及实验试剂，之后教师使用规范的实验操作进行实验，操作过程中反复强调和提醒此实验应注意的操作重点。例如，本实验一共有四项目的要求：①掌握移液管及容量瓶的使用方法；②熟悉分析天平的使用方法；③熟练掌握配制溶液的方法；④学会正确记录实验及计算。在讲解及示范实验的过程中，教师逐一强调上列内容，并在需要学习和掌握的内容处进行必要的慢速、多次示范，以加深学生的印象。此外，对于此实验，在向加有盐酸溶液的锥形瓶中滴入适量酚酞试剂之后，碱管中碱的滴定速度要先快后慢，双手的操作动作以及滴定方式是此实验的重难点。在直播过程中，教师着重强调这一重点。当溶液将要变粉的时候，滴定速度要慢，要一滴一滴地进行。教师可以亲自示范标准的实验过程，并且在完成滴定之后讲解溶液变红的实验原理是因为酸碱中和，瓶中多余的碱遇到酚酞而变红。由此，一套完整的实验讲解结束。直播过程中，学生可以学习到正确的实验操作，随着实验进程了解到实验操作的重点，通过实验学习到实验原理，以最大限度地向线下实验教学效果靠近。

3 利用可建群网络交流软件进行课后答疑

作为一种重要的辅助性教学手段，课后答疑是验证教学效果的必要方法。学生在学习过程中产生的问题可以在答疑环节有针对性地向教师提出。教师通过具体问题具体分析的方法答疑解惑，实现教师与学生一对一的交流。因此，课后答疑在教学环节中具有重要的意义。

对于学生需要答疑的情况，化学实验室统一使用线上答疑的方式进行。例如，利用E-learning或者微信平台，每个教学班分别建立答疑群。在观看MOOC平台课程或者直播课程之后，同学们既可以在群里互相讨论，也可以在群里向教师提出问题，答疑解惑。在群里的公开空间提问答疑，可以让所有的同学都看到问题，加深印象，共同学习。因此，一位同学提出的问题，一个班的同学都可以在群里学习到此问题的答案，极大促进提高了教学效果。例如，对于“分子模型作业”的实验教学，相比于其他动手性更强的实验，此实验内容更偏理解性，要求同学们有一定的空间想象能力。学生在理论课学习了构象异构体、顺反异构体、对映异构体的概念之后，实验要求学生用分子模型制作其结构，从而理解有机化合物结构与性质的关系。在制作过程中，有一部分同学在规定的实验时间内没有能够完全理解和掌握实验内容，需要课后辅导，此时就可通过课后答疑群和教师相互沟通，更完整地掌握实验内容。线上答疑的方法可以被长期使用。学生通过群内讨论与其他同学讨论在课堂上所学的知识，实现知识的碰撞，从而调动了学习的积极性，增强彼此之间的沟通能力，同时也有利于发展学生的思维能力[7]。

随着信息化时代的飞速发展，教育信息化逐渐成为教学改革中不可忽略的重点，怎样在信息化时代利用线上资源进行教学改革与教学延伸，从而提升教学质量和教学效率，成为我们深入探讨的问题。而在信息化教学环境中，运用“学教并重”的新型教学理论、方法去规划、设计整个教学系统并组织实施相关的教学活动过程，已被实践证明能达到预期的教学目标、并取得较为理想的教学效果[8]。特殊时期下，利用线上教学的方式开展教学活动的办法也同样印证了信息化教学的重要性。然而，我们虽然找到了一种新的以线上教学为主的化学实验教学方法，但是化学实验的教学目的是要求学生掌握实际的实验操作，因此，怎样利用线上的有用信息，将线上和线下课程相互结合成为新的挑战。化学实验课程能否利用线上线下相互交融的方式进行混合式教学也成为一种教学方式的新思路。这就要求我们将大数据、人工智能以及信息化时代的大量信息资源进行整合，考虑将一部分化学实验内容通过虚拟仿真实验的方式展开教学，利用多媒体平台，将一部分实验内容储备为虚拟仿真实验教学内容。例如，在常规的教学中，考虑到学生的安全，线下实验往往不会选择危险系数较高的化学实验，而有一些经典的、深具教学意义的有机化学实验对于学生而言是非常有必要学习或认识的。因此，我们可以将安全系数低的实验内容引入虚拟仿真实验内容中，使得学生既可以学习实验内容，又可保证其安全。

新时代背景下，我们必须具有一定的线上课程开展体系的储备以应对未知的紧急情况。与此同时，网络教学优势明显，线下课程与信息化教学的相互结合必然成为今后高等院校理论及实验教学的发展趋势。而对于任何教学模式，遵循以增加学生自主学习机会，提升学生各方面能力的教学都是有效教学[9]。线上教学课程将成为一种低成本、普及度高、学习效率突出的教学方式。线上课程教学极大地丰富了高校学生的学习方式，利用互联网进行碎片化学习以及随时随地的不间断学习也将在新时代成为常态。教学改革是一个需长期坚持的系统工程，我们在今后的实验教学中要继续探索和反思，以学生为本，全面促进医学人才综合素质和创新能力的培养[10]。化学实验课程的开展是否可以利用互联网线上教学与线下教学相结合的方式进行，取长补短，完善教学成果，是值得长期探讨的问题。