現(xiàn)代教育技術(shù)在高等學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

隋春紅 韓麗琴 董順福 崔桂花 吉林醫(yī)藥學(xué)院化學(xué)教研室，吉林 132013

現(xiàn)代教育技術(shù)在高等學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

隋春紅 韓麗琴 董順福 崔桂花 吉林醫(yī)藥學(xué)院化學(xué)教研室，吉林 132013

將現(xiàn)實(shí)教育技術(shù)應(yīng)用于高等學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)之中, 對(duì)于改善傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，激發(fā)大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力起著重要的作用。本研究旨在介紹現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其在高等學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義。

現(xiàn)代教育技術(shù)；高等學(xué)校;化學(xué)實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維能力的重要教學(xué)手段。近年來，隨著高等學(xué)校信息化教學(xué)的迅速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化已成為教育現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以解決傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，而且對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、縝密的科研思維和敏銳的科研創(chuàng)新能力起著至關(guān)重要的作用。引進(jìn)現(xiàn)代化教育技術(shù)來揭示化學(xué)的本質(zhì)以及化學(xué)學(xué)習(xí)的思維過程，既是現(xiàn)代化學(xué)教學(xué)的要求，又是化學(xué)教學(xué)藝術(shù)的體現(xiàn)[1]。

1 現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)

在新的信息化教學(xué)理論指導(dǎo)下，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化迅速發(fā)展。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)（CAI）是信息時(shí)代在教學(xué)方法和教學(xué)手段上最具代表性的產(chǎn)物，它具有交互性、集成性和自適應(yīng)性等特點(diǎn)。近年來隨著Internet的發(fā)展更為CAI開辟了一片廣闊的天空，先進(jìn)的仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已登上高等學(xué)校的講臺(tái)，發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，綜合應(yīng)用多媒體、超文本、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信和知識(shí)庫(kù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)教學(xué)情景方式上單一、片面的缺點(diǎn)。它的使用能有效地縮短學(xué)習(xí)時(shí)間、提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。

1.1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真設(shè)計(jì)課件

化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真設(shè)計(jì)課件運(yùn)用Flash 軟件和3DStudio MAX 軟件進(jìn)行動(dòng)畫仿真，集視、聽、操作于一體的新式課件?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)仿真課件與普通演示課件以及實(shí)驗(yàn)過程的視頻教程有著明顯的不同。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，平面的、簡(jiǎn)單的電子課件只是使學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)操作的步驟，很容易忽視實(shí)驗(yàn)操作中的細(xì)節(jié)，而且由于某些錯(cuò)誤操作所引起的嚴(yán)重后果也無法演示；另外實(shí)地拍攝的視頻教程也不能根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，將實(shí)驗(yàn)過程中微小的細(xì)節(jié)變化放大，不足以引起學(xué)生的足夠重視。然而，化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真設(shè)計(jì)課件從實(shí)驗(yàn)儀器的安裝到每一步具體實(shí)驗(yàn)操作，以及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)均可真實(shí)地展現(xiàn)給學(xué)生。例如：在儀器分析實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，對(duì)原子吸收光譜儀和原子熒光光譜儀的儀器結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，使學(xué)生掌握原子吸收光譜儀的光源與檢測(cè)器成直線型,而原子熒光光譜儀光源與檢測(cè)器成直角型,同時(shí)還比較了空心陰極燈和高強(qiáng)度空心陰極燈的不同、火焰原子化和石磨爐原子化的不同、儀器工作條件選擇和測(cè)量對(duì)象的不同[2]。在化學(xué)仿真課件中還可以通過模擬各種具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生見識(shí)到那些原本由于教學(xué)條件的局限，在實(shí)際操作過程中無法實(shí)現(xiàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，開闊學(xué)生的視野，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)理論與實(shí)際的統(tǒng)一的識(shí)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真設(shè)計(jì)課件可激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，給予學(xué)生更多的自主性和靈活性，使學(xué)生積極主動(dòng)地操作實(shí)驗(yàn)。在中國(guó)的有許多高等院校已于近幾年相繼開展了計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的研究與探索，仿真實(shí)驗(yàn)軟件的選題與制作水平正在不斷提高。

1.2 化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)驗(yàn)室是虛擬儀器技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室中的具體應(yīng)用，虛擬儀器技術(shù)是測(cè)試技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)驗(yàn)者可以在模擬真實(shí)環(huán)境中完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)?；瘜W(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的最大優(yōu)勢(shì)是不受時(shí)間、空間、微觀、宏觀的限制，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制與交互，成為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有益補(bǔ)充[3]。虛擬實(shí)驗(yàn)室的另一優(yōu)勢(shì)是可以擺脫實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)材料的限制，避免有毒實(shí)驗(yàn)試劑對(duì)人體的傷害，節(jié)約人力資源投入和實(shí)驗(yàn)費(fèi)用的支出。目前普通高等學(xué)校普遍存在著實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入嚴(yán)重不足的問題，化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室可以通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大型科學(xué)儀器的資源共享，避免了大型儀器設(shè)備的重復(fù)添置，節(jié)約財(cái)務(wù)開支。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還可以根據(jù)課程內(nèi)容的需要，靈活地選擇相應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容確定后，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的管理員通過調(diào)用不同的軟件，重新組合成不同的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，從而達(dá)到不同的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)要求。

1.3 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

要發(fā)揮CAI先進(jìn)的教育技術(shù)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)是必不可少的。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)能全面實(shí)現(xiàn)開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，由于網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行成本低，操作過程逼真，學(xué)生興趣高，容納的學(xué)生數(shù)量大，更有利于實(shí)驗(yàn)室的開放教學(xué)與資源共享。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可提供教學(xué)內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)化、直觀化和形象化，并且產(chǎn)生獨(dú)特的教學(xué)效果。這種先進(jìn)的教學(xué)方式比傳統(tǒng)的教學(xué)方法更加方便、簡(jiǎn)捷、快速，有助于培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的興趣，提高分析問題和解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)室開通網(wǎng)絡(luò)后，實(shí)驗(yàn)教師可以在網(wǎng)上備課，將教案制成多媒體課件和動(dòng)畫，并掛在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的網(wǎng)頁(yè)上，隨時(shí)從網(wǎng)絡(luò)上將教案調(diào)出，進(jìn)行教學(xué)。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建立，有利于師生之間的交流溝通，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的現(xiàn)代化氣息，有助于師生在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交流和答疑，當(dāng)學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)室遇到實(shí)驗(yàn)操作上的問題時(shí)，可以通過實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)來查詢解決問題的辦法。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還可以使大型精密分析儀器的測(cè)試原理和操作方法通過仿真實(shí)驗(yàn)和教學(xué)錄像虛擬的展示在屏幕上，讓學(xué)生在網(wǎng)上不斷地進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)，這樣能夠大幅提高大型分析儀器的實(shí)驗(yàn)操作。我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)也有所起步，構(gòu)建了有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。

2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)用現(xiàn)代化教育技術(shù)的意義

目前各種現(xiàn)代化教育技術(shù)還處在發(fā)展、起步階段，但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中卻已經(jīng)發(fā)揮了巨大的作用。利用現(xiàn)代教育技術(shù)可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的不足，避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作所帶來的各種危險(xiǎn)，徹底打破空間與時(shí)間的限制，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺點(diǎn)和不足。將現(xiàn)代化教育技術(shù)運(yùn)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，具有深遠(yuǎn)的意義。

2.1 改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，為教育改革服務(wù)

現(xiàn)代化教育技術(shù)的應(yīng)用，要求教師由演示者向指導(dǎo)者、創(chuàng)新者的轉(zhuǎn)換；學(xué)生由模仿者向探求者和創(chuàng)造者轉(zhuǎn)換。在應(yīng)用現(xiàn)代化教育技術(shù)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)同時(shí)，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念，使人才培養(yǎng)方向由經(jīng)驗(yàn)型人才向創(chuàng)造型人才轉(zhuǎn)變[4]?，F(xiàn)代化教育技術(shù)是多學(xué)科技術(shù)發(fā)展的綜合，代表著當(dāng)前學(xué)科技術(shù)的發(fā)展水平。隨著實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程連接，實(shí)驗(yàn)的控制更加精準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析更加快捷便利。現(xiàn)代化教育技術(shù)有效構(gòu)建了一個(gè)與技術(shù)發(fā)展同步的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，甚至具有適當(dāng)?shù)某靶裕瑸榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革注入了新的活力。通過引入現(xiàn)代化教育技術(shù)，使大學(xué)生更容易掌握世界前沿的科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)他們成為具有個(gè)性的知識(shí)品質(zhì)的創(chuàng)新型人才。現(xiàn)代教育技術(shù)即是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的制高點(diǎn)和突破口，也是走向現(xiàn)代化教學(xué)的必由之路[5]。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段多樣化，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

現(xiàn)代化教育技術(shù)提供給學(xué)生與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的感受和體會(huì)，豐富了學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，又可以彌補(bǔ)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等多方面的不足，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源?，F(xiàn)代化教育技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了條件，教師可采取多種靈活的教學(xué)方法，實(shí)行個(gè)性化教學(xué)。通過網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以自主地選擇自己所需的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，靈活控制學(xué)習(xí)時(shí)間，不受時(shí)間和空間的限制，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核也可采取多樣化，通過網(wǎng)絡(luò)考核與實(shí)際考核相結(jié)合，更能真實(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合能力。利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可通過上網(wǎng)接受教師指導(dǎo)，完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告；教師可以通過互聯(lián)網(wǎng)組織各種實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的分布式教學(xué)，批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告。將教學(xué)內(nèi)容、教師輔導(dǎo)和學(xué)生的思考、實(shí)驗(yàn)操作等融為一體，打破實(shí)驗(yàn)教學(xué)長(zhǎng)期受到課堂、課時(shí)等因素的約束。由于現(xiàn)代化教育技術(shù)能夠模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程具有游戲的特點(diǎn)，將群體式學(xué)習(xí)、協(xié)作式學(xué)習(xí)、競(jìng)賽式學(xué)習(xí)模式的有機(jī)結(jié)合和與靈活應(yīng)用， 不僅可以激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，而且能夠顯著提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的顯著效果。在虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)，針對(duì)不同的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)與分析，更加有利于培養(yǎng)學(xué)生敏銳的科學(xué)洞察力和敢做敢為的創(chuàng)新精神。

綜上所述，隨著教育現(xiàn)代化、開放化、國(guó)際化發(fā)展，將現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用于高等學(xué)校的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，不僅能夠充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，更可以成為對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有力補(bǔ)充，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造力得到最大程度的發(fā)揮，為實(shí)現(xiàn)高等學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的飛躍發(fā)展提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.133