数字化教学资源在大学化学实验教学中的开发

张资序

(延边大学 理学院，吉林 延吉 133002)

随着科技的进步，数字化教学资源在大学化学实验当中占据重要的地位，其优点是有助于学生进行课前预习和课后复习，提高学习效率，有利于学生将信息反馈给教师，便于教师及时更改教学设计。所以，数字化教学资源为大学化学实验的教学提供了充实的保障。

1 数字化教学资源在大学化学实验教学中的开发

数字化教学资源是通过数字化处理、可以在网络环境下运行的多媒体教学材料。数字化教学资源包括网络课程、声像资料、电子教案、数字化素材库、教学模式与教学设计、教师认知与应用教学资源的能力、教学信息反馈等。其中较为重要的教学资源是教学模式和教学设计、教师的认知与应用能力、教学信息的反馈。大学化学实验的教学更适合采取线上线下混合教学与情境教学相结合的教学策略。依据加涅组织策略和信息加工过程，结合学生学习障碍和关键点，分析教学内容采用多元化教学方法，采取线上线下混合教学与情境教学相结合的教学策略，致力于提高学生自主学习能力，实现有效教学。

1.1 教学模式和教学设计

在教学模式和设计上，传统理论教学课程主要以教师讲、学生听的模式进行教学，而大学化学实验课程需要学生动手实际操作，因此更适合于结合多元教学方法进行教学。如课堂讲授、实验操作、小组讨论、案例分析等，以提高教学效果。另外，针对不同的教学内容和学生实际情况，选择合适的教学方法，即理论与实验相结合，将课堂理论知识与实验操作相结合，以帮助学生深入理解化学原理和概念。通过实际操作，学生能够亲自观察实验现象和验证理论知识，提高学生对科学研究的兴趣 。同时，在教学过程中，注重启发式教学和探究式学习的运用，引导学生主动参与教学过程，分清重难点，在学习过程中建立起知识框架。

良好的教学设计不仅提高课堂效率，还能帮助学生理解知识点并捋顺知识逻辑。利用大学化学实验平台，我们将教学设计分为课前、课中和课后三部分进行改善。具体内容如下：课前，利用数字化智慧树网络教学平台进行化学实验课程的背景介绍和实验前的预习，了解本节课的重难点，如利用多媒体技术展示实验原理和步骤，利用虚拟仿真技术进行实验操作模拟等，提高听课效率。课中，利用数据库反馈的信息，帮助学生解决问题，以此能够提高学生的学习质量，教师可以利用数字化实验设备进行实验数据的采集和处理，提高实验的精度和效率。同时，教师也可以利用数字化技术进行实验教学的管理和监控，及时发现和解决实验中出现的问题。课后，利用数据库反馈的信息进行教学改进，并设置相应作业，督促学生复习课堂所学的知识，并且可以利用数字化技术进行实验数据的分析和总结，帮助学生更好地理解和掌握实验原理和方法。

1.2 教师的认知与应用能力

通过深化数字化教学资源中的教师的认知与应用能力可以提高教师的教学水平和教学能力，树立教师正确地看待数字化教学观念，避免产生“重形式，轻内容”的认识误区。教师通过数字化教学资源的学习可以进一步提高知识储备和教学能力，更好地实现产教融合，并根据课程自身的特点以及数据库反馈的信息，来把握授课内容中数字化的程度，注重内容与技术的平衡，通过技术合理表达上课内容，避免过度数字化所带来的抑制教学效果的反作用。教师借助数字化化学实验平台，及时更新课程的教学内容，结合数据库反馈的信息和应用案例来给学生进行具象化的理论解释。通过增强教师的数字化课件制作技能，教师也可以运用不同的课件制作软件，对课程当中的重点难点进行深度挖掘[1]。此外，提高教师对于当下大学生的心理状态和价值观的了解。首先教师除了要在数字化平台的应用上能够领先于学生以外，还要去充分了解学生群体的心理状态，以及他们的价值观和兴趣爱好，结合数据库反馈的信息，在授课时加以引导和指点，就能够调动学生的学习兴趣，真正发挥出“数字化”教学模式的优势。

1.3 教学信息的反馈

通过深化数字化教学资源中教学数据的反馈可以更好的了解课前学生的学习次数以及预习情况，及时调整大学化学实验教学过程中存在的问题，建立教学反馈数据库以期深入了解学生对实验的掌握情况。数字化教学资源的开发可以更好地获取学生课前的视频观看次数、实验问题回答等信息，教师可根据数据库的反馈及时调整教学计划与方案，比如，学生哪一部分预习的情况不好，教师根据信息反馈的情况在课堂中着重讲解。教学资源的开发解决了教师掌握学生课前预习情况好坏的问题，利用反馈的学生学习信息，促使教师帮助学生提高学习质量，这种数据库的建立可以更好地为学生提供服务，以便于后续设置相应的作业及评价机制。

总之，对教学模式和教学设计、教师的认知与应用能力、教学数据的反馈三个方面进行数字化教学资源的开发，具体设计流程如图1所示。加强课程资源建设，包括教材建设、课件制作、网络资源开发等。通过建设丰富的课程资源，为学生提供更加便捷、高效的学习途径。同时，要注重课程资源的更新和维护，确保其时效性和准确性。数字化教学资源的开发有效地完善了教学模式与教学设计，提高了教师对数字化的应用能力，解决了教学信息反馈的问题，提高了学生的学习效率，也从另一个方面验证了数字化教学资源开发的必要性和正确性。

图1 数字化教学资源开发流程图

2 数字化教学资源在大学化学实验教学中的应用

初步形成数字化大学化学实验教育资源体系，构建共享资源平台，完善评价机制，并面向校内广大师生开放，为教师备课、教学水平提高、共享教学资源、展示个性教学风采提供了有力的平台，也为学生自主学习开辟了高质量的第二课堂，受到广大师生的好评。有效地扩大数字化教学、学习应用的覆盖面，从学生反馈的信息来看，学生利用数字化平台课前预习课后检验，都达到了很好的效果。

在实验教学资源建设期间，通过大学化学实验平台设置了大学化学精品课程“大学化学实验”并累计运行了三学期。该课在2013年被评为某某大学优秀课程，选课人数500人以上且互动次数300次以上；本学期合计609人，并实现了学校精品课程的获奖。表1显示的是学生的学习进度，从表格数据中可看出，班级的平均进度占百分之比较高，高于计划学习的同学人数较多，没有学习的同学人数少，学生学习的兴趣得以提高，达到了数字化教学提高学生学习效率的目标，充分体现了数字化大学化学实验平台精品课程设置的成功。

表1 XX大学学生化学实验学习进度表

通过结合线下的实操教学，建立课前、课中与课后的在线督学与答疑的机制，鼓励学生参与课堂讨论、评分，并在课后进行考试检验学习情况，达到多元化的评价体系，将教学信息及时反馈给教师，进而促进大学数字化化学实验数据库的建设。充分利用并整合学校提供的数字化资源，配合线下学习，培养学生自主学习能力，进一步研究可适用于某某大学数字化化学实验教学建设的方案，促进基础化学实验教学机制的形成。

数字化教学的教育形式打破了时空的限制，尤其是化学实验。化学实验课程是一门理论与实践紧密联系的课程，其基本特点是利用具体直观的实验操作活动进行形象、简单的说明，揭示化学学科的基本原理和规律，以及各种化学反应现象前后的原因和关系。利用化学语言对现象进行描述和分析，是实验课程的主要作用和特点。一场突如其来的新冠疫情，使得许多演示实验和学生实验活动都不能正常进行，此时数字化教学则发挥了重要的作用，采用多媒体教学，学生可以清楚地看到实验过程。教师结合实验教学内容开发优质课程资源，精选清晰、流畅的网络实验视频安插在网上。在直播课中，用多媒体进行实验的演示，可以为学生创设一个比较丰富的教学情境，而且还可以使用多种功能提高学生实验技能及激发学生的学习兴趣，教师可以有效利用这些功能引导学生对知识进行巩固和加强。同时，教师再鼓励学生进行思考，开辟新的思路对知识进行创新。学生的学习能力不同，对于知识点的消化时间也不相同，针对不同层次学生，采用数字化教学资源可以给学生更多的学习、理解的时间，让每个学生都能够学有所得。在化学教学中合理地应用各种功能，可以有效提升教学的质量，使课堂教学更加丰富、多元化，挖掘学生的潜在能力[2]。此外，一些危险性较高的实验也可以进行线上模拟，让学生们能够切实体会和感受整个实验的流程，实现了线上教学依旧能够进行化学实验操作，贯彻了化学是一门以实验为基础的科学这一核心理念。

数字化教学提高了学生学习的兴趣和积极性，转变了学生的学习方法，让学生有更广阔的自主学习空间。数字化教学使学生有更广泛的途径获取学习资料，包括电子书籍、教学视频、模拟实验等从中获取知识。数字化教学可以根据学生的学习进度和个性化需求提供特定的学习内容，帮助学生更好地掌握知识，提高学习效果。数字化教学也为学生提供便利的学习环境，学生可以通过电子设备在任何时间和地点进行学习，不再受到传统教室限制，同时也减少了学习资源的浪费。

数字化实验平台在部分高校已经建立，但这些平台存在一些问题。如平台功能不够完善，用户体验不佳等。对于一些特殊的实验需求，数字化实验平台无法提供有效的支持。数字化实验教师培训不足。数字化实验技术的发展很快，但许多教师对数字化实验的理论和实践了解不足，无法充分发挥数字化实验的优势。这限制了数字化实验在教学中的应用。由于数字化实验平台的不同，教师需要接受相关培训才能熟练使用。针对上述问题，我们可以进行一些改进，改进数字化实验平台。在现有平台的基础上，加强功能的开发和优化，提高平台的用户体验。针对特殊实验需求，可以考虑引入虚拟现实、增强现实等技术，提供更好的实验环境和体验。学校可以组织相关培训课程，加强教师培训，提高教师的数字化实验理论和实践技能。培训内容可以包括数字化实验平台的使用和实验教学设计等方面。学校还可以鼓励教师参加相关的学术交流活动，提高其数字化实验的专业水平。加强数字化实验资源建设。学校应该积极推动实验资源的数字化整理和管理工作，建立起完善的数字化实验资源库。学校之间可以通过资源共享的方式，减少资源的浪费，提高资源的利用率。

总之，通过开发大学化学实验教学中的数字化教学资源，改善了化学实验教学模式并完善了教学设计，提高了教师对数字化资源的认知与应用能力。此外，通过建立数据库及时反馈教学信息，促使学生在实验探究中提高学习效率，培养实验操作能力，加深了对所学知识的理解，为学生以后从事的化学工作打下坚实的基础，也有望进一步推动高等教育的高质量发展。随着科技进步以及社会的不断发展，数字化教学资源正蓬勃发展，通过数字化教学系统和个性化学习软件，学生可以获得更精准和个性化的学习信息，为学生提供更丰富和真实的学习体验[3]。 未来大学化学实验教学中的数字化教学资源的应用将越来越多元化，大学化学实验教学的课堂效率也将得到显著提升。