有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)探討

王迎春 王夢 郭慧 牛麗穎

隨著現(xiàn)代教育信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化教學(xué)手段越來越廣泛地運用于教學(xué)過程中。針對目前有機(jī)化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題，闡述了有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)的優(yōu)勢，并討論了實現(xiàn)有機(jī)化學(xué)試驗數(shù)字化教學(xué)需要的條件及存在的問題。

有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)優(yōu)勢問題條件有機(jī)化學(xué)是藥學(xué)專業(yè)必修的基礎(chǔ)課，是學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程（生物化學(xué)、中藥化學(xué)等）學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，有機(jī)化學(xué)實驗是有機(jī)化學(xué)教學(xué)中必不可少的內(nèi)容，通過實驗除了可以加深、鞏固課堂講授的知識外，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、獨立思考能力、創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和良好的實驗工作習(xí)慣，為以后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)、工作和科研打下扎實的基礎(chǔ)。

目前，有機(jī)化學(xué)實驗大多是驗證性實驗，綜合性、設(shè)計性實驗較少，教學(xué)方法陳舊，通常是教師將實驗?zāi)康?、步驟、注意事項反復(fù)講解后學(xué)生按部就班的完成實驗，學(xué)生在實驗過程中被動的接受信息，不需要思考、探索，只需按照預(yù)設(shè)指令進(jìn)行操作即可。通過實驗，學(xué)生只是熟悉、規(guī)范了儀器的基本操作，加深了實驗現(xiàn)象，并不能提高思考、創(chuàng)造能力，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科學(xué)研究的精神具有抑制作用。如何提高實驗課程的效率，提高學(xué)生實驗熱情，培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰κ俏覀兡壳柏酱鉀Q的問題。

隨著現(xiàn)代教育信息技術(shù)的發(fā)展，校園網(wǎng)的建立和完善，數(shù)字化教學(xué)手段越來越廣泛的運用于教學(xué)過程中。將數(shù)字化教學(xué)手段運用的實驗教學(xué)中，實現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)，將能更好地實現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實驗的培養(yǎng)目標(biāo)。

一、有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)內(nèi)容及優(yōu)勢

數(shù)字化實驗是基于計算機(jī)平臺的使用，以真實的實驗為基礎(chǔ)完成的實驗，包括多媒體展現(xiàn)的實驗、虛擬仿真實驗及借助傳感器的實驗。與傳統(tǒng)實驗相比，數(shù)字化實驗采集數(shù)據(jù)量大，占用時間少，實驗不受時空的限制等優(yōu)勢。

1.多媒體展現(xiàn)實驗

有機(jī)化學(xué)實驗中會用到的很多易燃、易爆，有毒的試劑，或?qū)嶒炦^程中會產(chǎn)生有毒有害氣體，做這些實驗有一定危險性，且會對學(xué)生的身體有一定傷害，因此我們可以通過圖片、視頻、視頻剪輯、Flash動畫、PowerPoint等多種方式展現(xiàn)實驗，避免這些危害。如對于毒性、氣味很大或條件不允許的實驗，我們可以將實驗過程錄制或模擬制作出來，讓學(xué)生觀看視頻。再如，一些有機(jī)化學(xué)實驗反應(yīng)原理，我們可以利用Flash動畫將實驗原理制作成動畫，促進(jìn)學(xué)生對知識的理解，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)生進(jìn)入實驗室進(jìn)行實驗操作前，我們可以通過多媒體展示實驗，使學(xué)生熟悉實驗裝置、操作步驟和實驗變化情況，這將有助于學(xué)生對實驗的實際操作。

2.虛擬仿真實驗

由于學(xué)生的數(shù)量較多，分組實驗不能達(dá)到讓每個同學(xué)都能動手操作的要求，通過開展虛擬仿真實驗，可以給學(xué)生提供更多的實驗機(jī)會，使每個學(xué)生都能進(jìn)行實驗操作。學(xué)生可以通過數(shù)字化實驗平臺訪問虛擬實驗室，做各種虛擬仿真實驗。通過虛擬仿真實驗，學(xué)生可以更多的接觸、了解實驗，同時虛擬實驗可以為學(xué)生提供一種更便捷的實施自己設(shè)計的實驗方案的途徑。在虛擬仿真實驗室，學(xué)生想做什么實驗就可以做什么實驗，想怎么操作就怎么操作，不受實驗教程的約束，可以進(jìn)行多種嘗試，不用擔(dān)心危險，對提高學(xué)生實驗熱情，激發(fā)實驗積極性有重要意義。

3借助傳感器的實驗

傳感器的精密度極高，反應(yīng)極靈敏，可以保證實驗準(zhǔn)確無誤，得到的結(jié)論真實可靠。有機(jī)化學(xué)實驗中有許多實驗是需要學(xué)生進(jìn)行溫度、pH值等測定的，學(xué)生在進(jìn)行試驗時經(jīng)常會由于操作問題使讀數(shù)有所偏差，若用相應(yīng)的傳感器進(jìn)行實驗則可避免這類誤差。如可利用溫度傳感器測定有機(jī)化合物熔點，利用 pH值傳感器測定食醋的總酸量、利用色度傳感器測定食物中鐵元素的含量等。借助傳感器進(jìn)行實驗，可以使實驗數(shù)據(jù)更加精確，減少誤差，調(diào)動學(xué)生實驗積極性。

二、實現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)必備條件

實現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)需要多方面的準(zhǔn)備，如有機(jī)化學(xué)實驗室、數(shù)據(jù)采集器與各類傳感器、計算機(jī)等硬件設(shè)備；應(yīng)用軟件、數(shù)字化實驗平臺等。

1.有機(jī)化學(xué)實驗室

有機(jī)化學(xué)實驗室的建設(shè)，除了配備基本的實驗藥品、儀器、通風(fēng)裝置等有機(jī)化學(xué)實驗必需設(shè)備，為學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動奠定物質(zhì)基礎(chǔ)外，還應(yīng)能夠做到定時向?qū)W生開放實驗室，為學(xué)生開展探究活動創(chuàng)造良好的條件。

2.硬件設(shè)備

實現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)必不可少的專業(yè)技術(shù)設(shè)備主要包括：數(shù)據(jù)采集器、各種傳感器、計算機(jī)投影儀、電子白板等。傳感器可精確地測量與傳遞實驗中所測定的各種實驗參數(shù)，所得實驗數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)到計算機(jī)中，計算機(jī)經(jīng)由配套軟件將數(shù)據(jù)以表格和圖像形式呈現(xiàn)，并進(jìn)行分析處理。

3.應(yīng)用軟件

多媒體實驗常用軟件多媒體實驗常用軟件有 Flash、PowerPoint等；傳感器實驗常用的主要是數(shù)據(jù)處理軟件，如 DataStudio數(shù)據(jù)處理軟件；仿真實驗軟件有多種，如美國 COREL公司開發(fā)的虛擬化學(xué)實驗室 COREL Chemlab，南京金華科軟件有限公司開發(fā)的仿真化學(xué)實驗室 V3.5。

4.創(chuàng)建有機(jī)化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺

創(chuàng)建基于數(shù)字化校園網(wǎng)的化學(xué)數(shù)字化實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺，通過數(shù)字化實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺把各種教學(xué)資源整合起來，把教師、學(xué)生、教學(xué)資源聯(lián)系起來。

目前，有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)還存在一些問題，如數(shù)字化實驗室建設(shè)不完善，無法完全對學(xué)生開放；教師觀念落后，數(shù)字化實驗教學(xué)能力和水平較低；學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣了傳統(tǒng)實驗教學(xué)，獨立思考能力較差；有機(jī)化學(xué)實驗內(nèi)容單一，缺乏數(shù)字化實驗案例等，但相信隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)將成為有機(jī)化學(xué)教學(xué)的一個重要方式。

有機(jī)化學(xué)實驗數(shù)字化教學(xué)具有多方面優(yōu)勢，在培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才方面具有重要意義。有機(jī)化學(xué)數(shù)字化教學(xué)并非否定、摒棄傳統(tǒng)實驗教學(xué)，而是將二者有機(jī)融合，這樣才能更好地達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢揚義，杜永峰.掌上實驗技術(shù)（The lab Hand technology）與中學(xué)理科探究[J].化學(xué)教育，2004，（08）：12-16.

[2]吳秀玲，杜召民.化學(xué)課程中數(shù)字化教學(xué)設(shè)計的探索[J].化工設(shè)計通訊，2015，41（02）：54-56.

[3]原渭蘭，邱杰.數(shù)字化實驗教學(xué)改革的研究與思考[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28（07）：138-140.

[4]隋國政.數(shù)字化實驗教學(xué)探討[J].教育在線，2009，（23）：156-157.

[5]李穎.基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的數(shù)字化實驗教學(xué)研究[J].曲阜師范大學(xué)學(xué)報，2014，40（02）：125-128.