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

石慧 潘華英 楊斌

【摘要】“可視化互動教學(xué)”新模式應(yīng)用于醫(yī)學(xué)類高職分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的諸多弊端，輕松實(shí)現(xiàn)“可視化互動實(shí)驗(yàn)”課前預(yù)習(xí)、“可視化互動實(shí)驗(yàn)”操作指導(dǎo)和“可視化互動實(shí)驗(yàn)”過程評閱，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。

【關(guān)鍵詞】可視化互動教學(xué)模式 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn) 應(yīng)用

《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)的一門自然科學(xué)，它是高職醫(yī)藥衛(wèi)生類專業(yè)的必修課程，為后續(xù)專業(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，一方面通過分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可加深學(xué)生對分析方法的基本原理及有關(guān)理論的理解，另一方面通過靈活運(yùn)用所學(xué)理論知識指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作，能增強(qiáng)學(xué)生對“量”的概念的認(rèn)識，能有效提升學(xué)生分析問題解決問題的能力，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)課程中開展可視化互動教學(xué)，效果顯著。

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

目前，我國高職醫(yī)藥衛(wèi)生類院校分析化學(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)生被動聽講，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，難以調(diào)動學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和主動性;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)能夠觀察到，由于無法重復(fù)觀看，細(xì)節(jié)觀察有困難，往往有許多學(xué)生一時(shí)掌握不了，實(shí)驗(yàn)無從入手;弊端三：學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師無法對每個(gè)同學(xué)進(jìn)行一對一指導(dǎo)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中存在問題，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以糾正;弊端四：學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)，如果沒有達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，無法準(zhǔn)確回顧實(shí)驗(yàn)的每個(gè)細(xì)節(jié)，無法找到實(shí)驗(yàn)過程中問題所在;弊端五：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師難以進(jìn)行過程性評價(jià)。因此，分析化學(xué)實(shí)踐課程教學(xué)改革和創(chuàng)新勢在必行。

二、“可視化互動實(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，使其清晰可見的過程?；邮浇虒W(xué)（Interactive teaching）是指教師“教”和學(xué)生“學(xué)”兩個(gè)過程互相作用的整體性動態(tài)過程。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，設(shè)計(jì)了可視化互動實(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)場景、可視化設(shè)備、互動設(shè)備;過程要素包括：實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、操作指導(dǎo)、過程評閱、互動反饋。主要開展三個(gè)關(guān)系的研究，即：教師-學(xué)生-場景（實(shí)驗(yàn)室——移動環(huán)境）之間關(guān)系;可視化——互動——實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間關(guān)系;課前導(dǎo)學(xué)——操作指導(dǎo)——過程評閱——互動反饋之間的關(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)平臺建設(shè)（2016年10號文）的支持，藥學(xué)院在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了可視化互動教學(xué)平臺，該平臺具有點(diǎn)播、直播、錄制和電腦與手機(jī)互動等功能。利用可視化互動教學(xué)平臺、手機(jī)APP和校園無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋等條件，在高職分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展“可視化互動教學(xué)”新模式，實(shí)現(xiàn)“可視化互動實(shí)驗(yàn)”教學(xué)三部曲：可視化互動式課前導(dǎo)學(xué)、可視化互動式操作指導(dǎo)和可視化互動式過程評閱?，F(xiàn)以水的總硬度測定實(shí)驗(yàn)為例，介紹如下。

1.“可視化互動實(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)知識碎片化，制作成案例、視頻、動畫、微課等可視化素材。以水的總硬度測定實(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、水的總硬度測定和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果評價(jià);課前預(yù)習(xí)測試題1套。教師課前將這些可視化素材上傳到可視化互動教學(xué)平臺的資源管理系統(tǒng)中，通過終端發(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)并完成課前測試，學(xué)生預(yù)習(xí)過程中可通過手機(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.“可視化互動實(shí)驗(yàn)”操作指導(dǎo)

在教與學(xué)的過程中，教師與學(xué)生雙方之間借助于直觀的、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)過程中共性問題進(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)生通過講臺前LED大屏和自己實(shí)驗(yàn)臺前液晶顯示屏（同步直播）清楚觀摩老師的示范操作。實(shí)驗(yàn)過程中，副帶老師在實(shí)驗(yàn)教室巡視，主講老師通過控制中心觀察每個(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不正確或者滴定速度太快等），可通過對講機(jī)實(shí)現(xiàn)一對一的操作指導(dǎo);另外，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中如有疑惑（如半滴不會操作、終點(diǎn)顏色不會判斷等），可通過電腦點(diǎn)播回放老師的規(guī)范化操作視頻及示教錄屏，并可通過觸摸屏將細(xì)節(jié)放大仔細(xì)地反復(fù)地觀摩;還可通過呼叫系統(tǒng)，利用對講機(jī)獲得老師的一對一的現(xiàn)場指導(dǎo)等多種途徑獲得老師的指導(dǎo)。

3.“可視化互動實(shí)驗(yàn)”過程評閱

利用可視化教學(xué)互動系統(tǒng)，學(xué)生的操作過程可以直觀地呈現(xiàn)，教師可以對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程性評閱，實(shí)現(xiàn)“可視化互動實(shí)驗(yàn)”過程評閱。在實(shí)驗(yàn)過程中，主講教師通過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)生的操作過程已通過實(shí)驗(yàn)操作臺上的固定機(jī)位現(xiàn)場全程拍攝并保存，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，老師通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場、觀看學(xué)生的操作過程錄播、并根據(jù)學(xué)生提交的無紙化作業(yè)（硼砂含量測定思維導(dǎo)圖、終點(diǎn)顏色截圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及評價(jià)word文檔）等，進(jìn)行評分。利用可視化教學(xué)互動系統(tǒng)，采用教師評價(jià)、小組互評和學(xué)生自評的方式，輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的全方位評價(jià)。

另外，老師還可以挑選出精密度高（相對平均偏差小于0.2%）且操作規(guī)范的學(xué)生操作作為案例讓學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)，挑選出精密度太低（相對平均偏差大于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程反復(fù)觀看，也可與老師標(biāo)準(zhǔn)化操作進(jìn)行對比，通過過程回看和誤差分析，找出實(shí)驗(yàn)中存在的問題，提高自己的操作水平。

三、“可視化互動實(shí)驗(yàn)”教學(xué)效果分析

以可視化互動教學(xué)平臺的分析化學(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“可視化互動實(shí)驗(yàn)”教學(xué)的新模式。通過“可視化互動實(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)過程，發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用;通過“可視化互動”操作指導(dǎo)，學(xué)生通過可視化直播、點(diǎn)播等能隨時(shí)觀察老師的規(guī)范化操作，通過控制中心能得到老師一對一的指導(dǎo)，從而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能;通過“可視化互動”過程評閱，教師實(shí)現(xiàn)了對每位學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過程性評價(jià)，學(xué)生也通過自評互評、相互學(xué)習(xí)過程中得到提升。

終上所述，“可視化互動實(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，實(shí)現(xiàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)的可視化呈現(xiàn)和師生互動式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程化考核，調(diào)動學(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。

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