新冠疫情期间本科化学实验教学模式探索

2022-11-23邹慧

安徽化工 2022年4期

邹慧

（合肥学院分析测试中心，安徽合肥 230601）

2020年2月，教育部作出关于在疫情期间做好高校在线教学组织与管理工作的指导意见，各高校积极响应，促进线上教学的顺利开展。

化学是一门实践性很强的学科，化学实验教学是沟通理论与实践的桥梁，是化学教学体系重要的组成部分。通过培养学生的化学实验技能，可以加深学生对理论知识的理解与应用，提高学生分析解决问题的能力以及创新能力[1]。然而，化学实验课程实操性很强，无法像其他专业课程一样，简单的由线下授课转为线上授课。本文对疫情期间如何有效开展化学实验课进行思考，以期为特殊时期化学实验教学提供参考。

1 线上化学实验课教学的必要性

疫情对整个人类的生命安全与经济发展都造成了重大的影响，线上教学很好地解决了教育部“停课不停学”的要求和疫情防控的矛盾。

对于高校基础化学实验课，由于以往很多高校化学实验教学基本依靠线下课堂教学，线上教学经验匮乏，且因为实验课的特殊性，疫情期间，高校相关专业的基础化学实验课程教学大多采取暂不开课，待学生返校复课后，再择期补课。但这种方案仅是权宜之计，带来的问题也很明显：学生复课后，线上已结课课程的结课考试、上学期的补考、重修等各种考试纷至沓来，加之新学期开设的课程，如不能妥善处理，势必导致学生课业负担过重，实验课程学时压缩，最终影响教学质量[2]。疫情防控是一场持久战，面对疫情的反复，时刻做好线上教学的准备才能保证教学进度与质量。

线上教育也叫远程教育，早期以电视、广播的形式呈现，随着信息化时代的到来，线上教学资源、教学平台等的建设逐渐丰富，线上教育得到了快速发展[3]。相比于线下教育，线上教育具有自己独特的优势如更灵活的学习时间、可重复学习的视频教学内容、促进优质教育资源的优化配置等。近年来，国家积极推进“互联网+教育”发展，国内众多高校都在积极推进智慧教学改革研究，建设虚拟仿真实验室、移动虚拟实验平台等智能学习空间。在高校基础化学实验课程中开展线上教学模式应用，是课程教学发展的必然趋势。

2 线上化学实验课教学存在的问题

线上教学广泛实施后，其问题也逐渐暴露出来，主要有：一是硬件设施不完善，网络信号卡滞，影响教学效果；二是教师对线上教学的认识和准备不够，另外在线教学的空间距离会导致学生课堂参与度降低等，这些问题我们可以通过硬件设备的完善以及改变教学方式等方法得到解决和改善[4]。但对于化学实验课，线上教学最突出的问题是学生无法在实验室进行真正的实验操作。如果仅仅依靠观看视频，对于实验类课程的学习有一定的难度，可能会导致学生们对操作流程非常熟悉，但在实验室现场动手操作时则手忙脚乱。因此，对于特殊时期高校基础化学实验课，单纯的依靠线上教学是不可行的，应当采取线上教学与线下实操有机结合的教学模式，充分发挥传统教学与线上教学的优势，取长补短，提高实验课的教学效果。

3 化学实验课线上教学设计

3.1 课前准备

（1）调整心态

化学实验课的线上教学对于学校、老师和学生都是一个极大的考验。教学过程中，可能会出现网络信号不好、师生互动性差、学生缺少自学教辅等困难；另外，全球疫情形势严峻，无法返校，无法进行正常的学习生活和社交活动，教师和学生难免产生恐慌、焦虑的情绪[5]。这些原因都会导致学生学习状态不佳、自律性差，最终影响学习效果。因此，做好全面的学习准备和心理建设很重要，心理状态的调整有利于提高在线自主学习的效率。

首先，教师要积极进行自我调整，努力探索线上教学的新模式，同时加强与学生的沟通，及时对学生进行心理疏导，鼓励学生在家规律作息，制定学习计划和目标，与同学成立学习小组，互相监督，共同进步，充分调动学生学习的积极性和主动性。

（2）线上自主预习

实验类课程的学习，课前预习很重要，本科的基础化学实验涵盖“无机化学实验”“分析化学实验”“有机化学实验”“物理化学实验”以及“化工基础实验”等相关课程，每个实验从实验原理到实验步骤及实验操作注意事项涉及到的内容很多。传统实验教学中，由于时间有限，教师对这些内容的讲解也只能是点到为止。因此，提前做好预习对于实验课的掌握非常重要。目前许多高校的化学实验课程内容大致相同，因此借助于慕课、腾讯课堂等在线学习平台，同学们可以在正式上课前自主学习相关实验课的课程，初步了解实验内容，记下自己的疑惑点，提出问题，便于后期讨论[6]。

（3）预习考核

在传统课堂上，实验课前学生会提交实验预习报告，但在实际教学中发现，许多学生的预习报告只是对教材的机械摘抄，所起到的预习效果微乎其微。因此线上教学中，为了督促学生们认真完成实验课前的预习，除了要求同学们在课前提交实验预习报告外，同时可以增加在线测验环节。考虑到撰写电子版预习报告可能存在同学之间复制粘贴的问题，要求同学必须手写预习报告，然后以拍照的形式发送给教师，教师对预习报告进行评阅。为了巩固和监督学生的预习情况，在同学们完成自主预习后，组织一次在线测验，测验题由任课老师根据具体的实验项目编写，题型主要包括选择题、判断题等客观题，了解学生的预习效果。测验分数与预习报告综合后，计为该实验项目的预习考核成绩。

3.2 课堂实施

（1）观看实验演示视频

在充足的课前准备后，进入正式的在线课堂学习阶段。由于本校实验课与网络平台上的实验课内容、实验装置、设备等存在差异，为了增加同学们的实验体验感，开课前，每个实验项目的负责老师，在学校实验室内录制演示实验视频，着重强调实验安全以及一些关键的实验操作。课堂时间采用直播形式，并开启直播回放功能，便于学生课后再次学习。首先学生进行签到，签到完成后，老师对实验预习报告和测验的完成情况进行总结，再次监督和激励同学们积极有效地完成规定的学习任务。之后，播放录制的视频，在观看视频时，老师需给予必要的讲解，提醒同学们注意实验现象的观察和记录。

（2）开展虚拟仿真实验

在看完实验演示视频后，学生对具体的实验内容有了更直观的认识，此时，可以安排学生登录虚拟实验平台，通过虚拟仿真技术完成实验操作。虚拟仿真实验是一种借助于仿真、动画和虚拟现实操作等技术在计算机上进行的实验。相比于真实的化学实验，虚拟化学实验有自己独特的优势：无任何污染，完全绿色，没有任何危险性，不受时间和空间以及实验条件的限制等等[7]。对于一些仪器分析实验，由于设备台数和课时有限，传统课堂中，学生往往是分组轮流进行实验操作，平均每个学生的上机操作时间很短，利用虚拟仿真实验，每个学生在平台上都可以无限制地重复实验。疫情期间，虚拟仿真实验平台可以为在线实验教学提供良好的学习空间和实验条件。虚拟化学实验可以为复课后学生做真实化学实验奠定良好的基础。

（3）讨论

经过观看演示实验视频和操作虚拟实验后，学生们对实验内容及操作有了基本的掌握。对于实验过程不理解有疑问的地方，学生之间相互讨论，最后教师给予解答。教师也可以根据以往线下实验教学经验准备一些讨论题目，提出论题，让学生参与讨论，通过讨论加深学生对实验的理解。

3.3 课后巩固提升

课后，学生要在规定的时间内完成实验报告并提交给老师。老师批阅后，对报告中出现的问题进行梳理、汇总，并在班级学习QQ群中进行讨论、答疑，帮助学生巩固知识。整个实验完成以后，再次组织一次在线测验，测验题目为开放性实验设计题，以提高学生的综合实验技能和创新能力。教师可根据本次实验的技能目标拟定实验题目，学生自行成立实验小组，独立查阅相关文献，设计实验方案，教师评阅后给出成绩。

4 线下化学实验课的教学设计

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，尽管线上化学实验课已经完成了演示实验视频观看和虚拟实验操作，但只有学生亲自操作，才能增强其动手能力。因此，当复课后，实验课的线下教学必不可少。由于已经经历线上教学，学生对实验原理、内容等已经基本掌握，线下实验课的重点要让学生动手操作，原则上不再进行和实验项目相关的理论知识学习与讨论。学生进入实验室后，教师先简单介绍一下实验室，然后通过提问的形式强调本次实验的安全要点和关键步骤等重难点，最后把课堂时间留给学生，让学生有足够的时间来完成实验项目，锻炼自己的动手操作能力。

5 线上线下混合式教学的考核

对于线上线下混合式化学实验教学考核，可以采用线上与线下相结合、过程性评价与总结性评价相结合的多元考核模式。课程最终成绩是每个实验项目成绩与结课考核成绩的平均值。结课考核以一对一现场操作形式考核。对于每个实验项目的成绩，建议线上考核成绩占总成绩的60%，线下实操成绩占40%，其中线上预习考核成绩可设置占总成绩的20%以上，以激发学生预习的主动性；学生课堂考勤及参与度占成绩的20%，鼓励学生积极发言；实验报告与课后测验占20%。