可視化互動(dòng)教學(xué)模式在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

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(蘇州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

《分析化學(xué)》課程主要研究物質(zhì)組成的分析方法、有關(guān)理論和技術(shù)的一門(mén)自然科學(xué)，它是高職醫(yī)藥衛(wèi)生類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課程，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)核心課程奠定必要的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在分析化學(xué)課程教學(xué)中占有十分重要的地位，一方面通過(guò)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可加深學(xué)生對(duì)分析方法的基本原理及有關(guān)理論的理解，另一方面通過(guò)靈活運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作，能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)“量”的概念的認(rèn)識(shí)，能有效提升學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足。然而分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)要求高，細(xì)節(jié)多，特別是滴定分析實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很難達(dá)到精密度的要求(精密度≦0.2%)，如何規(guī)范學(xué)生操作、激發(fā)學(xué)生興趣、提高教學(xué)效率、合理評(píng)估教學(xué)效果，需要深入研究和探討。經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中開(kāi)展可視化互動(dòng)教學(xué)，效果顯著。

一、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，我國(guó)高職醫(yī)藥衛(wèi)生類(lèi)院校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大多仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式：在一間寬敞的實(shí)驗(yàn)室，一到兩位老師和一批學(xué)生，老師講授原理、示范操作，學(xué)生觀(guān)摩學(xué)習(xí)，再分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該傳統(tǒng)教學(xué)模式存在諸多弊端，弊端一：教師集中講授和示范操作時(shí)，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)講，注意力容易分散；學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師難以集中指導(dǎo)，缺乏互動(dòng)，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性；弊端二：老師示范操作細(xì)節(jié)和關(guān)鍵之處，因教室布局等原因，容易造成僅有一小部分同學(xué)能夠觀(guān)察到，由于無(wú)法重復(fù)觀(guān)看，細(xì)節(jié)觀(guān)察有困難，往往有許多學(xué)生一時(shí)掌握不了，實(shí)驗(yàn)無(wú)從入手；弊端三：學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師無(wú)法對(duì)每個(gè)同學(xué)進(jìn)行一對(duì)一指導(dǎo)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中存在問(wèn)題，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以糾正；弊端四：學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)，如果沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確回顧實(shí)驗(yàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)，無(wú)法找到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中問(wèn)題所在；弊端五：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師難以進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)。因此，分析化學(xué)實(shí)踐課程教學(xué)改革和創(chuàng)新勢(shì)在必行。

二、“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)可視化(Teaching visualization)是指運(yùn)用一系列可視化手段將教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)呈現(xiàn)出來(lái)，使其清晰可見(jiàn)的過(guò)程?；?dòng)式教學(xué)(Interactive teaching)是指教師“教”和學(xué)生“學(xué)”兩個(gè)過(guò)程互相作用的整體性動(dòng)態(tài)過(guò)程。根據(jù)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，融合了這兩種教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。該模式實(shí)體要素包括：教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、可視化設(shè)備、互動(dòng)設(shè)備；過(guò)程要素包括：實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、操作指導(dǎo)、過(guò)程評(píng)閱、互動(dòng)反饋。主要開(kāi)展三個(gè)關(guān)系的研究，即：教師-學(xué)生-場(chǎng)景(實(shí)驗(yàn)室——移動(dòng)環(huán)境)之間關(guān)系；可視化——互動(dòng)——實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間關(guān)系；課前導(dǎo)學(xué)——操作指導(dǎo)——過(guò)程評(píng)閱——互動(dòng)反饋之間的關(guān)系。

借助江蘇省高等職業(yè)教育產(chǎn)教深度融合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)(2016年10號(hào)文)的支持，藥學(xué)院在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了可視化互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)具有點(diǎn)播、直播、錄制和電腦與手機(jī)互動(dòng)等功能。利用可視化互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)、手機(jī)APP和校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋等條件，在高職分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展“可視化互動(dòng)教學(xué)”新模式，實(shí)現(xiàn)“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)三部曲：可視化互動(dòng)式課前導(dǎo)學(xué)、可視化互動(dòng)式操作指導(dǎo)和可視化互動(dòng)式過(guò)程評(píng)閱?，F(xiàn)以水的總硬度測(cè)定實(shí)驗(yàn)為例，介紹如下。

1.“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”課前導(dǎo)學(xué)

課前，教師與學(xué)生雙方之間借助于直觀(guān)的、立體的影像呈現(xiàn)平等、自由地相互討論、相互交流、答疑解惑，實(shí)現(xiàn)“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”課前導(dǎo)學(xué)。上課前，教師整合教學(xué)資源，將實(shí)驗(yàn)知識(shí)碎片化，制作成案例、視頻、動(dòng)畫(huà)、微課等可視化素材。以水的總硬度測(cè)定實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)課前，教師制作PPT和思維導(dǎo)圖各1個(gè)，介紹水的總硬度測(cè)定原理；收集案例2個(gè)：硬水與鍋爐爆炸、硬水與人體健康；拍攝規(guī)范化操作視頻多個(gè)：分析天平的使用，移液管、滴定管和容量瓶的洗滌、準(zhǔn)備和使用，滴定速度的控制，近終點(diǎn)的操作等；制作微課3個(gè)：直接法配制EDTA滴定液、水的總硬度測(cè)定和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果評(píng)價(jià)；課前預(yù)習(xí)測(cè)試題1套。教師課前將這些可視化素材上傳到可視化互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)的資源管理系統(tǒng)中，通過(guò)終端發(fā)布將上傳的可視化素材定時(shí)發(fā)布，學(xué)生打開(kāi)手機(jī)APP下載后，利用零碎時(shí)間，根據(jù)自己學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和時(shí)間等情況，隨時(shí)隨地進(jìn)行課前預(yù)習(xí)并完成課前測(cè)試，學(xué)生預(yù)習(xí)過(guò)程中可通過(guò)手機(jī)APP，在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下輕松實(shí)現(xiàn)師生相互討論、相互交流、答疑解惑。

2.“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”操作指導(dǎo)

在教與學(xué)的過(guò)程中，教師與學(xué)生雙方之間借助于直觀(guān)的、立體的影像呈現(xiàn)平等、自由地相互討論、相互交流、答疑解惑，實(shí)現(xiàn)“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”操作指導(dǎo)。上課時(shí)，教師先將本次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)及學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中共性問(wèn)題進(jìn)行講解，將實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)進(jìn)行示范。本次實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵在于：滴定速度的控制、近滴定終點(diǎn)時(shí)一滴甚至半滴的操作及溶液顏色由酒紅變紫色再變純藍(lán)色等操作，主講教師進(jìn)行示范，學(xué)生通過(guò)講臺(tái)前LED大屏和自己實(shí)驗(yàn)臺(tái)前液晶顯示屏(同步直播)清楚觀(guān)摩老師的示范操作。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，副帶老師在實(shí)驗(yàn)教室巡視，主講老師通過(guò)控制中心觀(guān)察每個(gè)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作，一旦發(fā)現(xiàn)某同學(xué)有操作錯(cuò)誤(如移液管吸溶液或者放溶液的姿勢(shì)不正確或者滴定速度太快等)，可通過(guò)對(duì)講機(jī)實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的操作指導(dǎo)；另外，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中如有疑惑(如半滴不會(huì)操作、終點(diǎn)顏色不會(huì)判斷等)，可通過(guò)電腦點(diǎn)播回放老師的規(guī)范化操作視頻及示教錄屏，并可通過(guò)觸摸屏將細(xì)節(jié)放大仔細(xì)地反復(fù)地觀(guān)摩；還可通過(guò)呼叫系統(tǒng)，利用對(duì)講機(jī)獲得老師的一對(duì)一的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)等多種途徑獲得老師的指導(dǎo)。

3.“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”過(guò)程評(píng)閱

利用可視化教學(xué)互動(dòng)系統(tǒng)，學(xué)生的操作過(guò)程可以直觀(guān)地呈現(xiàn)，教師可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程性評(píng)閱，實(shí)現(xiàn)“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”過(guò)程評(píng)閱。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主講教師通過(guò)控制中心可看到每一位同學(xué)的實(shí)際操作情況，同時(shí)每一位學(xué)生的操作過(guò)程已通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)上的固定機(jī)位現(xiàn)場(chǎng)全程拍攝并保存，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，老師通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)、觀(guān)看學(xué)生的操作過(guò)程錄播、并根據(jù)學(xué)生提交的無(wú)紙化作業(yè)(硼砂含量測(cè)定思維導(dǎo)圖、終點(diǎn)顏色截圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及評(píng)價(jià)word文檔)等，進(jìn)行評(píng)分。利用可視化教學(xué)互動(dòng)系統(tǒng)，采用教師評(píng)價(jià)、小組互評(píng)和學(xué)生自評(píng)的方式，輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的全方位評(píng)價(jià)。

另外，老師還可以挑選出精密度高(相對(duì)平均偏差小于0.2%)且操作規(guī)范的學(xué)生操作作為案例讓學(xué)生觀(guān)摩學(xué)習(xí)，挑選出精密度太低(相對(duì)平均偏差大于0.5%)且操作失誤較多的學(xué)生操作作為案例讓學(xué)生找錯(cuò)糾錯(cuò)；學(xué)生也可以回放自己的操作過(guò)程反復(fù)觀(guān)看，也可與老師標(biāo)準(zhǔn)化操作進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)過(guò)程回看和誤差分析，找出實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，提高自己的操作水平。

三、“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)效果分析

以可視化互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式的諸多弊端，實(shí)現(xiàn)了“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)的新模式。通過(guò)“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”課前導(dǎo)學(xué)，充分利用了學(xué)生課余時(shí)間，可以隨時(shí)隨地根據(jù)情況進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)，體現(xiàn)了學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)過(guò)程，發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用；通過(guò)“可視化互動(dòng)”操作指導(dǎo)，學(xué)生通過(guò)可視化直播、點(diǎn)播等能隨時(shí)觀(guān)察老師的規(guī)范化操作，通過(guò)控制中心能得到老師一對(duì)一的指導(dǎo)，從而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能；通過(guò)“可視化互動(dòng)”過(guò)程評(píng)閱，教師實(shí)現(xiàn)了對(duì)每位學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程性評(píng)價(jià)，學(xué)生也通過(guò)自評(píng)互評(píng)、相互學(xué)習(xí)過(guò)程中得到提升。

終上所述，“可視化互動(dòng)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)的新模式應(yīng)用到分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，充分發(fā)揮了信息化教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)的可視化呈現(xiàn)和師生互動(dòng)式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程化考核，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建立良好的師生關(guān)系，提高課堂教學(xué)的有效性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能，進(jìn)一步提高學(xué)生精密實(shí)驗(yàn)的能力，為高職應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供可行參考。